ICS 91.120.40 CCS K 04 100 TM
中华人民共和国国家标准
GB/T 21697——2022 代替GB/T21697——2008
低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合
Insulation coordination of lightning overvoltage for low-voltage distribution wiring and electronic systems
2023-02-01实施2022-07-11发布
国家市场监督管理总局发布
国家标准化管理委员会
GB/T 21697——2022
低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合
1 范围
本文件规定了低压配电线路和电子系统的雷电流与雷电过电压、绝缘配合与绝缘水平、绝缘试验及其要求、雷电防护措施的选择和应用。
本文件适用于交流额定电压不大于1000V，直流额定电压不大于1500V的低压配电线路和电子系统。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T16927.1—2011 高电压试验技术 第1部分∶一般定义及试验要求GB/T 21714.3 雷电防护 第3部分∶建筑物的物理损坏和生命危险
GB/T 33588.2 雷电防护系统部件（LPSC） 第2部分∶接闪器、引下线和接地极的要求
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
绝缘配合 insulation co-ordination
考虑所采用的过电压保护措施后，决定设备上可能的作用电压，并根据设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘强度。
注∶设备的“绝缘强度”是指按3.14中定义的绝缘水平。【来源∶GB/T311.1——2012，4.1，有修改】3.2
过电压 overvoltage
大于在正常运行条件下最大稳态电压的峰值的任何电压。【来源∶GB/T16935.1——2008，3.7，有修改】3.3
瞬态过电压 transient overvoltage
振荡的或非振荡的、通常为高阻尼的持续时间只有几毫秒或更短时间的过电压。【来源∶GB/T16935.1——2008，3.7.2，有修改】3.4
雷电过电压 lightning overvoltage
由于雷击在低压配电线路和电子系统中任何位置上出现的瞬态过电压。
GB/T 21697——2022
低压配电线路和电子系统中雷电过电压的绝缘配合
1 范围
本文件规定了低压配电线路和电子系统的雷电流与雷电过电压、绝缘配合与绝缘水平、绝缘试验及其要求、雷电防护措施的选择和应用。
本文件适用于交流额定电压不大于1000V，直流额定电压不大于1500V的低压配电线路和电子系统。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T16927.1—2011 高电压试验技术 第1部分∶一般定义及试验要求GB/T 21714.3 雷电防护 第3部分∶建筑物的物理损坏和生命危险
GB/T 33588.2 雷电防护系统部件（LPSC） 第2部分∶接闪器、引下线和接地极的要求
3 术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
绝缘配合 insulation co-ordination
考虑所采用的过电压保护措施后，决定设备上可能的作用电压，并根据设备的绝缘特性及可能影响绝缘特性的因素，从安全运行和技术经济合理性两方面确定设备的绝缘强度。
注∶设备的“绝缘强度”是指按3.14中定义的绝缘水平。【来源∶GB/T311.1——2012，4.1，有修改】3.2
过电压 overvoltage
大于在正常运行条件下最大稳态电压的峰值的任何电压。【来源∶GB/T16935.1——2008，3.7，有修改】3.3
瞬态过电压 transient overvoltage
振荡的或非振荡的、通常为高阻尼的持续时间只有几毫秒或更短时间的过电压。【来源∶GB/T16935.1——2008，3.7.2，有修改】3.4
雷电过电压 lightning overvoltage
由于雷击在低压配电线路和电子系统中任何位置上出现的瞬态过电压。
GB/T 21697——2022 3.15
优选值 preferred values 供各项试验优先选用的参考值。
注∶优选值的意义在于使用这些参数值促进了一致性和提供了在各种保护装置之间进行比较的手段。【来源∶GB/T18802.21——2016，3.2，有修改】3.16
隔离放电间隙 isolating spark gapISG
用以隔离金属装置间导电性的具有一定放电间距的部件。注∶雷击时，装置由于放电效应，可瞬间导通。【来源∶GB/T33588.3—2020，3.1，有修改】
4 雷电流与雷电过电压
4.1 雷电流
雷暴日、地闪密度和雷电流强度是地区雷电活动的重要参数，见附录A。
雷云对地或地面目标物放电形成波形基本一致的雷电流，75%～90%的雷电流是负极性的。一次雷电放电过程一般由多次回击组成，每次回击的雷电流都是单极性的脉冲波。雷电防护与绝缘配合一般根据负极性雷电冲击波参数进行。
通过低压配电线路或电子系统的雷电流，其数值受接地阻抗、并联线路数及是否通过电缆埋地、相线间和中性线的阻抗差异、进户前的最后一根杆塔的绝缘水平的影响；感应雷电流受到雷击点距离以及环路敷设方式和包围面积等因素的影响。雷电流参数见GB/T 21714.1—2015的附录 A，不同安装点的雷电流参数见GB/T21714.1—2015的附录E。4.2 雷电过电压
雷电过电压是雷电活动的重要参数之一。根据形成的物理过程不同，雷电过电压可分为两种∶a） 直击雷电过电压∶雷电直接击中目标物【如∶建（构）筑物、电力杆塔、导线等】引起的过电压；b） 感应雷电过电压∶雷电击中目标物附近，由雷电感应在目标物上产生的过电压。
雷电过电压作用于低压配电线路和电子系统中的固体、液体绝缘和空气间隙等组成的绝缘上，当雷电过电压超过绝缘耐受水平时，绝缘会击穿。因此，绝缘是将正常工作电压及各类预期过电压进行隔离，绝缘水平也是雷电过电压的限值。在绝缘配合中需考虑其对雷电过电压的限制。
根据雷电过电压对设备和系统的作用位置，雷电过电压分为作用于设备或系统的输入端子之间和作用于设备或系统的对地绝缘两类。
有关雷电过电压的详细描述见附录B。
5 绝缘配合与绝缘水平
5.1 概述5.1.1 绝缘的分类
绝缘分为自恢复绝缘和非自恢复绝缘。
间隙、与空气接触的瓷和玻璃绝缘子的外绝缘属于自恢复绝缘。在雷电过电压作用下，电场的均匀性是影响自恢复绝缘强度的主要因素，非均匀电场条件下间隙的雷电冲击耐受电压明显低于均匀电场条件下间隙的雷电冲击耐受电压。环境气压、温度和湿度也影响雷电冲击耐受电压。一般来说，气压和湿度降低、温度升高使外绝缘的雷电冲击耐受电压下降。
固体绝缘和液体绝缘一般属于非自恢复绝缘，固体绝缘外表闪络时可能有灼伤，内部击穿时往往留有放电痕迹或通道，液体绝缘击穿时留有放电遗留物会降低其绝缘强度。正常的固体绝缘和液体维线的电气强度一般远大于空气间隙的电气强度。
从绝缘的角度讲，只考虑设备或系统的击穿、永久性损坏或破坏，不考虑功能的暂时丧失和退化，后者是电磁兼容的抗扰度的范畴，相关信息见附录C。
5.1.2 绝缘配合方法
绝缘配合方法有确定性法（惯用法）、统计法及简化统计法，具体如下。
a）确定性法∶按作用在设备绝缘上的“最大过电压”和设备的“最低绝缘强度”的概念进行绝缘配
合的习惯方法。确定性法简单明了，但无法估计绝缘故障的概率以及此概率与绝缘配合因数之间的关系，故这种方法对绝缘要求的严格程度取决于绝缘配合因数的取值。本文件采用绝缘配合确定性法。确定性法的程序如下∶
1）确定设备上可能出现的、最危险的过电压和设备绝缘最低的耐受电压；
2） 根据设备制造（包括经济性）和运行经验选择一个绝缘配合因数（两电压的比值），以补偿
在估计最大过电压和绝缘最低耐受强度时的误差及增加一定的安全裕度；3）最后确定设备绝缘应能耐受的电压水平。
b） 统计法∶采用此方法的前提是充分掌握了作为随机变量的过电压和绝缘电气强度的统计特性
（概率密度、分布函数等），这需要对不同设备绝缘进行大量的冲击电压试验和对系统的过电压进行广泛深入的研究。因此，统计法在实际应用中受到某些限制，至今统计法仅用于操作过电压和自恢复型绝缘的配合。
c） 简化统计法∶假定过电压及绝缘放电概率的统计分布均服从正态分布，采用概率为2%的过电
压作为统计过电压，闪络概率为10%的电压作为绝缘的统计耐受电压，并通过选取统计配合系数，即统计耐受电压与统计过电压之比，使所确定的绝缘故障率从运行可靠性和经济性两方面来看均是可以接受的。5.2 作用电压
本文件所考虑的低压配电线路和电子系统中设备上的作用电压为雷电过电压。5.3 雷电过电压绝缘配合
5.3.1 有防护装置的设备
采用SPD防护的设备，其雷电冲击耐受电压由SPD在预期雷电流下的雷电冲击防护水平乘以绝缘配合因数（K）计算选定。采用其他防护装置的设备进行防护时，其雷电冲击耐受电压根据其防护效果确定其过电压值乘以绝缘配合因数（K）计算选定。5.3.2 无防护装置的设备
对未安装 SPD或其他防护装置进行保护的设备，其雷电冲击耐受电压由预期雷电过电压水平乘以绝缘配合因数（K）计算选定。5.3.3 绝缘配合因数（K）的选取
采用确定性法进行绝缘配合时，绝缘配合因数（K）需考虑下列因素∶a）绝缘类型及特性；