GB/T 19271.1-2003 雷电电磁脉冲的防护 第1部分：通则

GB/T19271.1-2003/IEC61312-1:1995

前言

GB/T19271雷《电电磁脉冲的防护》分为五个部分:

—第1部分:通则;

—第2部分:建筑物的屏蔽、内部等电位连接及接地;

—第3部分:对浪涌保护器的要求;

—第4部分:现有建筑物内设备的防护;

—第5部分:应用指南。

本部分为GB/T19271的第1部分，对应于IEC61312-1:1995《雷电电磁脉冲的防护第I部分:

通则))(英文版)，在技术内容上一致性程度为等同，编排格式也与该标准一致。

本部分共分3章5个附录，所有附录均为资料性附录。

本部分系等同采用IEC61312-1，编排格式也与该标准一致，仅作了一些编辑性的修改，对原文明显

的出错之处也作了改正。主要有:

—将一些适用于国际标准的表述改为适用于我国标准(GB/T1.1-2000《标准化工作导则第

1部分:标准的结构和编写规则》的表述。如将“本国际标准……”改为“本标准…"""”,"IEC

61312的本部分……”改为“本部分……”。

—按照汉语习惯对一些编排格式作了修改。如“注后的连字符一‘’改为冒号‘:”，;英文名称的连

字符一‘’改为空格;表编号、图编号与标题之间的连字符一‘’改为空格。

—按IEC规定国际标准编号一律改为1997年后的编号。如“IEC1024”改为“IEC61024

—“规范性引用文件，，的引导语也按GB/T1.1-2000的规定编写。

-IEC的标准体系将IEC61312按5个部分编制，在本部分前言中将GB/T19271标准也分成5

个部分，与IEC标准一一对应。

—对原文中图号明显不一致之处作了改正。如3.3中的“图A6”改为“图B.5";附录C中的“见

图C.3,C.4”改为“见图C.1",

—“术语和定义”按GB/T1.1-2000的规定编制。

本部分由全国雷电防护标准化技术委员会提出并归口。

本部分由广东省防雷中心负责起草。

本部分由清华大学物理系、总装备部工程设计院、中国电信集团湖南省电信公司、中国电力科学院、

中国气象局监测网络司、厦门市祥云科技服务公司、中国华云技术开发公司等参加起草。

本部分主要起草人:杨少杰、张伟安、丘智炜、黄智慧、金良、潘正林、潘耀清、邓春林。

本部分2003年首次发布。

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引言

鉴于各种类型的电子系统包括计算机、电信设备、控制系统等(在本标准中称之为信息系统)的应用

不断增加，使本标准的制定成为必需。这样的信息系统用于商业及工业的许多部门，包括高资金投人、

大规模及高度复杂的工业控制系统，对这样的系统从代价及安全方面考虑都极不希望由于雷电导致运

行的中断。

对于建筑物防雷的一般原则，IEC61024-1可资利用。然而，这部主要标准并未涵盖各种类型的电

子、电气系统的防护。因此，“雷电电磁脉冲(LEMP)”的防护”这一标准提供了信息系统防护的基本原

理并补充了现有的标准。

固态器件比过去所用电子元件对雷击浪涌更为敏感。而且，在工艺流程非常复杂的工厂中，为了简

化操作人员的工作并实现自动化流程控制的最优化，正在采用计算机作全面的控制。计算机也承担安

全防护功能，例如，核反应堆中的安全防护系统。

作为干扰源的雷电是一个能量极高的自然现象。雷击释放出几百兆焦耳的能量，这一能量与可能

影响灵敏电子设备的也许仅为毫焦耳量级的能量相比差别悬殊。因此需要有一种合理的工程保护方

法。本标准试图解释在瞬变过程中雷电的祸合机理并给出减小进人信息系统(如电子系统)的瞬态干扰

的一些原则。

1)本标准中采用缩略语LEMP,

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雷电电磁脉冲的防护

第1部分:通则

总则

1.1范围

本部分为建筑物内或建筑物上的信息系统的有效的雷电防护系统的设计、安装、检查、维护及测试

提供信息。

下列情况不属于本标准范围:车辆、船舶、航空器。各种离岸装置由专门机构制定的法规管理。

本部分不考虑系统设备本身。然而，本部分为信息系统的设计者与LEMP防护系统的设计者之

间，为了达到最佳防护效能而进行的合作提供一些指导原则。

1.2规范性引用文件

下列文件中的条款通过GB/T19271的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文

件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成

协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本

部分。

IEC61024-1:1990建筑物防雷第1部分:通则

1.3术语和定义

IEC61024-1中给出的术语和定义以及下列的术语和定义适用于本部分。

1.3.1

等电位连接网络bondingnetwork

将一个系统的诸外露可导电部分做等电位连接的导体所组成的网络。

1.3.2

共用接地系统~monearthingsystem

将各部分防雷装置、建筑物金属构件、低压配电保护线、设备保护地、屏蔽体接地、防静电接地和信

息设备逻辑地等连接在一起的接地装置。

1.3.3

接地基准点earthingreferencepoints(ERP)

共用接地系统与系统的等电位连接网络间的唯一连接点。

1.3.4

环境区environmentalzone

规定了电磁条件的区域

1.3.5

等电位连接equipotentialbonding

将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或浪涌保护器连接起来以减少雷电流在它们之间产

生的电位差。

1.3.6

雷电流lightningcurrent

流过雷击点的电流。

t

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1.3.7

雷电电磁脉冲lightningelectromagneticimpulse(LEMP)

与雷电放电相联系的电磁辐射。所产生的电场和磁场能够藕合到电气或电子系统中，从而产生干

扰性的浪涌电流或浪涌电压。

1.3.8

防雷区lightningprotectionzone(LPZ)

需要规定和控制雷击电磁环境的区域。

1.3.9

雷电防护系统lightningprotectionsystem(LPS)

用以对某一空间进行雷电效应防护的整套装置，它由外部雷电防护系统和内部雷电防护系统两部

分组成。

注:在特定情况下，雷电防护系统可以仅由外部防雷装置或内部防雷装置组成。

1.3.10

局部等电位连接带localbondingbar

在LPZO区以后的两防雷区界面上的等电位连接带。

1.3.11

长时T雷击longdurationstroke

电流持续时间(从波头10%幅值起至波尾10%幅值止的时间)长于10ms且短于1S的雷击

(见图1)

1.3.12

短时雷击shortdurationstroke

脉冲电流的半峰值的时间短于1ms的雷击(见图1),

1.3.13

浪涌保护器surgeprotectiondevice(SPD)

用于限制暂态过电压和分流浪涌电流的装置，它至少应包含一个非线性电压限制元件。也称电涌

保护器。

2干扰源

2.1作为千扰源的雷电流

为了分析估算在LPS及与之等电位连接的装置中雷电流的分布，应将雷电流源看作一个向LPS

的导体及与其相连装置注人雷电流(由若干个雷击组成)的电流发生器。

不但雷电通道的电流产生电磁干扰，而且这一传导电流也产生电磁干扰。附录D说明了这些电磁

藕合过程，

2.2雷电流参数

为了模拟的需要，依照一次闪电中的各次雷击(见图.2),假定雷电流由以下的三种组成:

—正或负极性的首次雷击;

—负极性的后续雷击;

—正或负极性的长时间雷击。

对各种保护级别，雷击点的雷电流参数见下列各表:

—表1，用于首次雷击;

—表2，用于后续雷击;

—表3，用于长时间雷击。

表中各参数的定义见图1

确定雷电流参数的背景资料参见附录Ae

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用于分析的雷电流时间函数参见附录Be

用于测试的雷电流的模拟参见附录C,

3防雷区

应将需保护空间划分为不同的防雷区(LPZ)，以界定具有不同的LEMP严酷程度的各个空间并指

明各防雷区界面上等电位连接点的位置。

各防雷区以其边界处电磁条件有明显变化为特征。

3.1防雷区的定义

LPZOn:本区内物体易遭到直接雷击，因而可能必须传导全部的雷电流。本区内电磁场没有衰减。

LPZOB:虽然本区内物体不易遭到直接雷击，但区内产生未被衰减的电磁场。

LPZ1:本区内物体不易遭到直接雷击，本区内所有导电部件上的雷电流比在LPZOB区内的雷电

流进一步减小。本区内的电磁场也可能被衰减，取决于屏蔽措施。

后续防雷区(LPZ2等):如果要求进一步减小传导电流或电磁场，就应引人若干后续防雷区。应根

据被保护系统所要求的环境区来选择所需后续防雷区的个数。

通常，防雷区序号越高，其电磁环境参数就越低。

在各个防雷区的界面处，所有穿越的金属物应作等电位连接，也可采取屏蔽措施。

注:LPZOn,LPZOB与LPZI之间的界面处的等电位连接在IEC61024-1:1990的3.1中规定。建筑物内部的电磁

场受到如窗口这样的孔洞的影响，也受金属导体(如等电位连接带、电缆屏蔽层及电缆屏蔽管子)上的电流及电

缆布线方式的影响。

将一个需要防护的空间划分成不同防雷区的一般原则示于图3.

图4给出将一座建筑物划分为若干防雷区的例子。此例中所有的电力线及信号线均在一点进人被

保护空间(LPZ1)，并在LPZO,,LPZOB与LPZ1之间的界面处等电位连接至等电位连接带1。此

外，这些线路在LPZ1与LPZ2界面处等电位连接至内部等电位连接带2上。而且，建筑物的外屏蔽1

等电位连接到等电位连接带1，而内屏蔽2等电位连接到等电位连接带2。电缆从一个LPZ穿到另一

LPZ，则需在每个界面处做等电位连接。LPZ2的构成应使局部雷电流不能传入该空间也不能穿越过该

空间。

3.2接地要求

接地应遵守IEC61024-1的规定。

如果在相邻的建筑物之间有电力和通讯电缆通过，应将其接地系统相互连接，并且，最好在接地系

统间有多条并行通路，以减少流经电缆的电流。网格状接地系统可满足这种技术要求。

可用以下方法进一步减小雷电流效应，例如将所有电缆穿在金属管道或格栅型钢筋混凝土管道内，

金属管道和钢筋必须汇集到网格形接地系统中去。

图5示出了附有一座塔的建筑物的网格形接地系统的典型例子。

3.3屏蔽要求，

应采用雷电流幅值密度(图B.5给出)及相应的磁场幅值密度来评估屏蔽效能。

屏蔽是减小电磁干扰的基本措施。

在图6中，原则上示出了为减小感应效应而采取的屏蔽及布线措施:

—外部屏蔽措施;

—适当的布线措施;

—线路屏蔽措施。

这些措施可组合使用。

为了改善电磁环境，与建筑物相关联的所有大尺寸金属部件应连接在一起并且与LPS等电位连

接，如金属屋顶及金属立面、混凝土内钢筋、门窗的金属框架等(见图7例示，其网孔宽度为几十厘米)。

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若在被保护的空间内使用屏蔽电缆，它们的屏蔽层至少应在两端进行等电位连接，假如经过LPZ,

还应在其界面处再作等电位连接。

在分离的建筑物间布设的电缆应敷设在金属电缆槽中(如金属管、槽架或混凝土中的格栅形钢筋

网)，这些金属管槽应首尾电气贯通，并应与各个建筑物的等电位连接带等电位连接。电缆屏蔽层应与

这些等电位连接带相连接。如果电缆屏蔽层能承载可预见的雷电流，则可不敷设金属电缆槽。

3.4等电位连接的要求

等电位连接的目的在于减小防雷空间内各金属部件及各系统之间的电位差。

不仅对LPZ内部的金属部件及系统，而且对穿越各界面的金属部件及系统均应在各LPZ区界面

处作等电位连接。应采用连接导线和线夹在等电位连接带处做等电位连接，在需要的地方采用浪涌保

护器((SPD)做等电位连接(见图8，图中接地导体也作了等电位连接)。

3.4.1防雷区界面处的等电位连接

3.4.1.1防雷区LPZOA,LPZ氏与LPZ1间界面处的等电位连接

应对进入建筑物的所有外来导电部件作等电位连接。

当外来导电部件与电力线及通讯线路于不同处进人建筑物.从而需要若干个等电位连接带时，这些

等电位连接带不仅应尽可能近地连接到钢筋及金属立面上，而且还应尽可能近地连接至环形接地体上

(见图9)。如果没有环形接地体，这些等电位连接带应分别连至各个单独的接地体并用一个内部环形

导体(或用一局部环形导体，见图10)互连。如果外来导电部件架空进人，则等电位连接带应连接至墙

内或墙外的水平环形导体上，该环形导体不仅应连接至钢筋上(当使用了钢筋时)，而且应连接至引下线

上(见图11).

当外来导电部件以及电力线和通讯线等在地面进人建筑物，建议在同一位置做等电位连接(见图

12例示)。这点对几乎无屏蔽特性的建筑物尤为重要。设在设施人户处的等电位连接带不但应就近连

接至钢筋上(当使用了钢筋时)，而且应就近连接至接地体上。

环形导体应连接到钢筋或其他屏蔽构件上(如金属立面)，典型的连接间距为5m。连接导体的最

小截面见IEC61024-1;199。表6。铜或镀锌钢等电位连接带的最小截面应为50mm'e

内含信息系统的建筑物，在建筑物要求LEMP效应宜减至最小时，其等电位连接带最好采用金属

板并多处连接至钢筋或其他屏蔽构件上。

LPZO,,与LPZ1界面处等电位连接所用的线夹及SPD，其电流参数值宜根据表1至表3的参数

来选取，有多个导体相连处应考虑分流的影响。

LPZO。与LPZ，界面处等电位连接所用的线夹及SPD，其电流参数值应单独估算。

LPZOn区内的外来导电部件预期流过感应电流及小部分的雷电流。

在地面进人建筑物的外来导电部件及电力线、通讯线，应估算在等电位连接点的各个局部雷电流。

可按如下方法进行估算:

当不可能作个别估算时，可假定总雷电流i的50%流人所考虑建筑物的LPS的接地装置，而其余

的50%即￡:在进人建筑物的各种设施(外来导电部件、曳力线及通讯线等)间分配。流人每一种设施的

电流i、为乞。n/，n为上述设施的个数(见图13)。为了估算无屏蔽电缆中各条芯线上的电流i,，流人电缆

的电流i要除以芯线数m，即io=i;/m,

对于屏蔽电缆，雷电流将沿屏蔽层流动。

对于民用建筑物，电话线可不列人n的计算，因为它并不影响其他设施承载电流的大小。虽然如

此，电话线也应作等电位连接，在设计等电位连接时应以5%的雷电流作为最小值来估算。

等电位连接导体的截面积按IEC61024-1:199。的表6及表7选取。大于或等于25%的雷电流流

过导体时用表6，小于25%的雷电流流过导体时则用表7,

SPD必须经受得住局部的雷电流，应满足对浪涌的最大籍位电压的要求，同时SPD应具有熄“灭”

来自电源的续流的能力。

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建筑物设施人口处的最大浪涌电压U。。应与所涉系统的耐压能力相协调。

为了获得足够低的Um，各线路应以最短的导线连接至等电位连接带(见图14，此处UA,UL不一

定同相出现，但UA+UL必须保持低于U-.).

3.4.1.2各后续防雷区界面上的等电位连接

LPZOA,LPZOB与LPZ1界面上的等电位连接的一般原则也适用于各后续防雷区界面的等电位

连接。

进人防雷区界面的所有导电部件以及电力线、通讯线都应在界面处作等电位连接。应采用一局部

等电位连接带作等电位连接，屏蔽构件或其他局部金属结构(如设备外壳)也应连接到此局部等电位连

接带上。

用作等电位连接的线夹及SPD，应分别估算其电流参数。LPZ界面处的最大浪涌电压应与所涉系

统的耐压能力相协调。不同防雷区界面的各个SPD在能量耐受能力方面也应相互协调。

3.4.2需被保护空间内设备的等电位连接

3.4.2.1内部导电部件的等电位连接

诸如电梯轨道、吊车、金属地板、金属门框、设施管线、电缆槽等所有大尺寸的内部导电部件都应以

最短路径与最近的等电位连接带或其他已作了等电位连接的金属结构作等电位连接。各导电部件作附

加的多重互连是有好处的。

等电位连接导体的截面积按IEC61024-1;1990表7选取。

在各个等电位连接部件中，预期仅流过一小部分的雷电流。

3.4.2.2信息系统的等电位连接

将外部LPS并人建筑物的共用接地系统，金属装置均与该共用接地系统等电位连接(见3.4.2.1),

以获得一个低电感的网格状接地系统。

信息系统的各个外露导电部件应建立等电位连接网络。从原理上讲，等电位连接网络不必连到大

地，但本标准所考虑的所有等电位连接网络均是接地的。

信息系统的金属部件如箱体、外壳、机架等与建筑物的共用接地系统的等电位连接有两种主要方

法，如图15所示。

应采用两种基本等电位连接网络结构中的一种(见图15);

—S型(星型)结构;

-M型(网格型)结构。

当采用S型等电位连接网络时，除了等电位连接点外，系统的所有金属部件应与共用接地系统部件

作充分的绝缘(或隔离)。

通常，5型等电位连接网络用于相对较小的、限定于局部的系统，所有设施及电缆仅在一点进人该

系统。

S型等电位连接网络应该仅以一点(按地基准煮ERP)连接方式并人共用接地系统，从而构成S型

等电位连接网络(见图15)。同时在此情况下，为了避免构成感应环路，各设备间的所有连接线路及电

缆应与按星型布置的各条等电位连接线平行布线。由于是单点连接，因而没有与雷电相关的低频电流

能进人信息系统中，此外，信息系统内部的低频干扰源也不能产生地电流。此唯一的连接点亦是连接

SPD以限制传导过电压的理想连接点。

采用M型等电位连接网络时，系统的金属部件不应与共用接地系统部件绝缘。M型等电位连接

网络应以多点连接方式汇集到共用接地系统，从而构成Mo型等电位连接网络。

通常，M型等电位连接网络用于相对广延的开环系统，在这种系统中各设备间连有许多线路及电

缆，各种设施及电缆从多个点进人信息系统。

GB/T19271.1-2003八EC61312-1:1995

M型结构，对于高频来说，也获得了一个低阻抗的网络。而且，等电位连接网络的多个短路环路对

磁场也起到多个衰减环路的作用，从而对信息系统附近的原有磁场加以衰减

在复杂的系统中，可将两种类型结构(S型和M型)的优点结合起来，如图16所示。

一个S型局部等电位连接网络可与一个网格状(M型)结构组合在一起，如图16的组合1e

此外，一个M型局部等电位连接网络可在ERP与共用接地系统相连(图16组合2)。在此组合中，

局部等电位连接网络以及各设备的所有金属部件应与共用接地系统的各部件有足够的绝缘，而且所有

设施及电缆在接地基准点ERP处进人该信息系统。

通常，等电位连接网络是在LPZ的界面处与共用接地系统相连，虽然这不是强制性的

表1首次雷击的雷电流参量

防雷类别

雷电流