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一、背景
储能项目工作中,有时候会遇到招标技术规范书或者设计院要求储能电池舱顶部自带防雷措施。
“预制舱顶部必须配置连接可靠的高质量防雷系统, 防雷系统通过接地扁钢或接地圆钢在不同的4点连接至主地网上,接地系统中导体的有效截面积在后续图纸确认时确定。”
“根据地区的气象特点,综合考虑防雷保护元件及设备,满足防雷安全要求,并提交防雷保护元件的试验报告。预制舱顶部应设置避雷针或避雷带,以满足本预制舱体防直击雷措施。”
“本站不单独设置避雷针,各设备需自带避雷带,需提供舱体的防雷提资”
二、变电站避雷针布置
变电站避雷针布置主要依据《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 附录D 滚球法确定接闪器的保护范围、《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997 5.2.1~5.2.3 确定保护半径。
此外,独立避雷针与被保护物的空间距离还需满足《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010 4.2.1要求,独立避雷针和被保护物接地网的地中距离满足《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-1997 7.1.11要求。
在一些不规则、狭长的地块,可能会出现避雷针与被保护物的空间距离、避雷针与被保护物接地网的地中距离无法满足规范要求,于是出现了要求储能设备顶部配置避雷针或避雷带的要求。
以往遇到“储能设备顶部配置避雷针或避雷带”的要求,无论是设备商还是设计院,都会觉得这个要求无法实现,反而会给储能设备引雷。也有厂家答复利用箱体顶部本身作为天然接闪装置。
三、他山之石
变电站避雷针布置仅仅是雷电防护的一小部分内容,下面先简单介绍雷电防护设计标准系列的起源和主要内容,再介绍国外标准可供借鉴的内容。
3.1 雷电防护设计标准
BS EN/IEC62305防雷标准最初于2006年9月发布,取代了之前的标准BS6651:1999。在有限的时间内,BS EN/IEC62305和BS6651并行运行,但截至2008年8月,BS6651已被撤销,现在BS EN/IEC62305是公认的防雷标准。BS EN/IEC62305标准反映了过去二十年来对雷电及其影响的科学认识的提高,并评估了技术和电子系统对我们日常活动日益增长的影响。BS EN/IEC62305比其前身更复杂、更严格,包括四个不同的部分:
IEC 62305-1 :2024 Protection against lightning-Part1:General principles
雷电保护第一部分:一般通则
IEC 62305-2 :2024 Protection against lightning-Part2:Risk management
雷电保护第二部分:风险管理
IEC 62305-3 :2024 Protection against lightning-Part3:Physical damage to structures and life hazard
雷电保护第三部分:建筑物的物理损坏和生命管理
IEC 62305-4 :2024 Protection against lightning-Part4:Electrical and electronic systems
雷电保护第四部分:对建筑物内的电气及电子系统的保护
3.2 IEC62305-3以及实际案例可借鉴的地方
(1)IEC62305-3标准
根据IEC62305-3,雷电防护系统由外部防雷和内部防雷两部分组成。
外部防雷的作用:
■ 接闪器引导直接雷击;
■ 通过引下线将雷电流安全地传导入地;
■ 通过接地装置将雷电流分流入地;
内部防雷的作用:
防止在建筑内的设备中发生危险的火花放电,内部防雷是通过等电位连接(减少雷电流造成的电势差),或在建筑物内、在雷电防护系统的器件与其它导电体之间设置安全隔离距离来实现的。
前文讨论变电站的避雷针布置依据,即属于外部防雷的接闪器内容。
与国内标准提出的避雷针与“被保护物的空间距离”类似的是IEC62305-3提出的“安全隔离距离”。IEC62305-3区分了隔离、未隔离的接闪装置。如果建筑建筑顶部是由非易燃材料构成的,接闪装置可直接安装于建筑物上。如果建筑物屋顶是由易燃材料制成的,那么屋顶的易燃部分与接闪装置之间必须保持一定的安全隔离距离。
IEC62305-3提到另外一种设立隔离接闪装置的方法是,在被保护的物体周围,用电绝缘的材料固定接闪装置。
建筑物顶部的金属板厚度只要满足最小厚度要求就可以作为天然接闪装置,对于金属管或金属容器一般也能满足最小厚度要求。但是,当金属管或金属容器的内壁温度升高(过热)时,就会危及其内部的介质(引起火灾或爆炸的危险),因此,它们都不能作为接闪装置使用。
(2) 实际应用案例
图3.2-1 设备顶部采用避雷针接闪
图3.2-2 设备顶部采用避雷带接闪
注意避雷针、避雷带和舱体的绝缘处理。