IEC 62561-2导线与接地极的要求(包括铜包钢测试方法)

第2部分：导线与接地极的要求

(本文内容摘自欧洲标准EN 501-2)

1    范围

2    参照规范

3    术语与定义

4    要求

4.1   文件

4.2   接闪导线、接闪器与引下线

4.3   接地电极

4.4   标记

5    测试

5.1   测试的一般条件

5.2   导线、接闪器与接地引上线

5.3   接地棒

5.4   接地棒的连接点

6    电磁兼容(EMC)

7    测试报告的结构与内容

表1—接闪导线、接闪器、接地引上线与引下线的材料、外形和横截面积

表2—接闪导线、接闪器、接地引上线与引下线的机械与电气性能

表3—接地电极的材料、外形和横截面积

表4—接地电极的机械与电气性能

引    入

IEC 62561的本部分内容规定了用于依照IEC 62305系列标准设计和执行的雷电防护系统(LPS)中雷电防护系统元件(LPSC)的各项要求。

IEC 62561以“雷电防护系统(LPSC)”为主题，包含如下各部分：

IEC 62561-1：连接元件的要求

IEC 62561-2：导线和接地电极的要求

IEC 62561-3：隔离火花间隙(ISG)的要求

IEC 62561-4：紧固件的要求

IEC 62561-5：接地极观测罩与接地电极密封条的要求

IEC 62561-6：雷电计数器(LSC)的要求

IEC 62561-7：接地增强复合材料的要求

1 范围

本国际标准对如下内容作出各项要求与测试的规定：

——形成接闪系统与引下线一部分的金属导体(而非“天然”导体)，

——形成接地系统一部分的金属接地电极。

2 参照规范

本国际标准通过注有或未注日期的引用，包含了引自其他出版物的条款。这些参照规范引用在本文的合适位置，并将其出处列于文后。对于注有日期的引用，仅当通过修订或改版包含于本国际标准草案中时，对任何这些所引用的出版物进行的后续修订或改版才适用于本国际标准草案。对于未注日期的引用，适用所引用出版物的最新版(包括修订内容)。

IEC 60068-2-52:1996   环境测试——第2部分：Kb测试——盐雾，循环(氯化钠溶液)

ISO 6988:1995   金属与其它无机物镀层——常规水气冷凝二氧化硫测试

ISO 6957:1988   铜合金——抗应力腐蚀氨环境测试

IEC 62305-1:2006    雷电防护——第1部分：常规原则

IEC 62305-3:2006    雷电防护——第3部分：建筑物的物理损伤与生命危害 

IEC 62305-4:2006    雷电防护——第4部分：建筑物内的电气与电子系统

IEC 62561-1:20XX    雷电防护系统元件(LPSC)：连接元件的要求

ISO 1460:1995      金属镀层——铁质材料上的热浸镀(锌)层——单位面积镀体上的重力确定

ISO 1461:1999     钢铁焊接件上的热浸镀(锌)层——规范与测试方法

ISO 2178:1982     磁性基底上的非磁性镀层——镀层厚度的测量——磁性测量法

IEC 608:1974     金属材料的电阻率测量方法

ISO 62:1998      金属材料——室温下的张力测试

3 术语与定义

3.1 概述

本国际标准采用如下定义：

3.2 接闪系统(air termination system)

LPS系统外在部分，由金属材料制成，如金属棒、网状导线或者悬链线等，用于拦截闪电。

3.3 接闪器或接闪导线(air termination rod or air termination conductor)

接闪系统中用于拦截直击闪电并将其导至建筑物的部分。

3.4 引下线(down conductor)

雷电防护系统的外在部分，用于将雷电流从接闪系统导入接地系统。

3.5 接地系统(earth termination system)

雷电防护系统的外在部分，用于将雷电流导入并泄放到大地中。

3.6 接地极(earth electrode)

接地系统的一部分或多个部分，用于提供与大地的直接电气连接并将雷电流泄放到大地中。

注：典型实例为接地棒、接地导线和接地板。

3.7 接地棒(earth rod)

由一根金属管或实心金属棒打入地下所形成的接地极[IEC 60050 (IEV 604-04-06)]。

3.8 接地导线(earth conductor)

由一根导线埋入地下形成的接地极。

3.9 接地板

由一张金属板埋入地下形成的接地极[IEC 60050 (IEV 604-04-06)]。

3.10 接地棒的连接(joint for earth rod)

接地系统的一部分，用于将一根接地棒的一个端与另一根相连接，以实现深度打入。

3.11 驱动头(driving head)

施工时接地棒打入之处所需的工具。

3.12 接地引上线(earth lead-in rod)

安装于引下线或连接测试点和接地极之间的金属棒。

注：接地引上线用于改善机械稳定性。

4 要求

4.1 概述

导线与接地极的设计与施工应满足在其正常使用中的性能可靠，且对人员与周围环境无危险。

材料的选择应考虑其满足特殊应用要求的能力。

4.2 文件资料

根据IEC 62305-3与IEC 62305-4的要求，导线与接地极的生产商或供应商应在其文件资料中提供详实的信息，保证导线与接地极的安装人员能够以合适、安全的方式选择和安装各种材料。

应通过检查对达标情况进行验证。

4.3 接闪导线、接闪器体、接地引上线以及引下线

导线与棒体的材质、形状和横截面积应符合表1之规定。其机械和电器性能应符合表2之规定。

若其它材料对于所设计的工程具有相同的机械和电器性能和抗腐蚀属性，则可以使用。

若相关尺寸满足条件，则可以采用其它外形。

带有镀层的导线与棒材应具有防腐蚀性能，镀层与基底金属之间应附着良好。

应通过5.2.1、5.2.2和5.2.3来检验是否达标。

注：对于横截面积、机械与电气性能及测试的要求汇总于附录B中。

表1—接闪导线、接闪器体、接地引上线和引下线的材质、外形和横截面积

2)  热浸或电镀；镀层最小厚度1 μm。镀锡只用于美化外观。

3)  铬 ≥ 16%；镍 ≥ 8%；碳 ≤ 0.08%。

4)  在某些应用中，当机械强度不作必须要求时，50 mm2 (8 mm 直径)可减小到28 mm2 (6 mm 直径)。

5)  径向铜镀层最小70 μm，铜含量99.9%。

6)  在某些国家，每股直径1.14 mm可以使用。

7)  绞线横截面积根据IEC 60228由导线的电阻值确定。

接地极的横截面积、材质及其外形应符合表3所述要求。其机械和电器属性应符合表4所述要求。

若其它材料具有等同的机械和电器属性，且对于实际应用具有防腐效果，则可以使用。

若相关尺寸符合要求，则其它形状可以使用。

注：尺寸、机械和电器属性及测试的信息汇总见附录C。

4.4.1 接地棒

接地棒体应具有能够保证正确安装的机械坚固性。材料的选择应考虑具有足够的韧性以保证在安装时棒体不发生断裂。

若棒体上有螺纹，则螺纹应光滑完整。对于镀层棒体，镀层应延伸过螺纹。建议制作引入倒角或削尖以便于打入。

注：对于如铜包覆棒体等电镀棒体，宜采用滚花方式进行螺纹制作，以保证铜层不与钢芯分离。

应通过检查以及5.3所述测试进行达标检验。

4.4.2 接地棒的连接

可将接地棒加长打入更深层土壤。可使用连接装置加长接地棒。

所选材料应与所连接的接地棒一致。

应具有机械坚固性，在施工时能够承受打入力。

同时应具有良好的防腐蚀性能。

螺纹连接器外端应具有足够的长度以保证在安装完毕时接地棒无螺纹露出。

螺纹连接器内部应保证在组装完毕时接地棒之间的接触面接触良好。

此外，接地棒的连接应满足IEC 62561-1的要求。

应通过5.4.1和5.4.2所述测试进行达标检测。

4.4.3 接地导线和接地板

接地极导线和板材应具有抗腐蚀性，任何镀层与基底材料之间应附着良好。

应通过5.2.1、5.2.2和5.2.3进行达标检验。

4.5 标记

所有符合本标准的产品应至少以下述内容进行标记：

a) 制造商或责任供应商的名称与商标。

b) 辨认标志。

若不能在产品上进行标记，则符合辨认标志的标记信息应标在最小包装单位上。

注：标记方法可采用如模具印制、压制、雕刻、粘贴标签，或者水滑转印。

按照5.4进行达标检验。

表3

2)   铬 ≥ 16%，镍 ≥ 5%，钼 ≥ 2%，碳 ≤ 0.08%。

3)   按总直径计算(包括铜镀层)。见附录E。

5.1 实验检测的一般条件

本标准所指的测试为型式检测。

——除非有其它说明，应按照生产商或供应商的说明将样品组装或安装成正常使用的情况下进行测试。

——除非有其它说明，所有测试均应使用新的样品。

——除非有其它说明，应对三个样品进行测试，且如果进行全部测试，则这些样品应全部满足要求。

——如果由于组装或生产的失误造成其中一个样品不满足一个测试要求，则该测试以及任何有可能影响到测试结果的前一个测试应重新进行，且后续的测试应按照所要求的顺序在另一个整套样品上实施，所有测试均应满足要求。

注：申请人在提交一套样品时，可再提交另外一套样品，以便在一个样品测试不合格时备用。此时，检测机构在没有收到其他要求时，对额外的样品进行测试，且仅在再次出现不符合要求的情况下作出不合格认定。若未同时递交额外的一套样品，则样品出现不符合要求时即判定为不合格。

5.2 导线、接闪器体以及接地引上线体

接闪导线、接闪器体、接地引上线、引下线以及接地导线应实施如下测试，以确定其对设计装置的适合程度。

5.2.1 导线镀层厚度测试

5.2.1.1 测试的一般条件

每根约200 mm 长的样品应进行锌或铜镀层厚度的测试。

钢质导线上的锌与铜镀层应按照ISO 1460:1995的要求进行测量。也可按照ISO 1461:1999或ISO 2178:1982的要求进行测量。

注：由于镀锡铜的镀层厚度过于小，对其测量不作要求。进行目测检查即可。

5.2.1.2 认可标准

若样品符合表1中对于接闪导线、接闪器体、接地引上线、引下线的要求，以及表3中对接地极的要求，则认为样品通过测试，合格。另外，锌镀层应光滑、连续，且对于实心圆线材料不得产生最小重量350 g/m2的熔渣，对于实心扁带材料不得产生最小500 g/m2 的熔渣。

5.2.2 镀层导线的弯曲和粘附力测试

5.2.2.1 测试的一般条件

每根约500 mm长的镀层导线应弯曲成一个90°(±5°)的角；

——对于圆柱形导体，弯曲半径应等于其直径的5倍(±1 mm)；

——对于扁带形导体，弯曲半径应等于其厚度的5倍(±1 mm)。

5.2.2.2 认可标准

进行测试之后，在用正常或未经放大的修正视力观察时，样品不得出现锋刃、断裂或镀层脱落。

5.2.3 环境测试

5.2.3.1 测试一般条件

用于以及符合5.2.2接闪器体、接地引上线体、引下线和接地导线所述的样品，应进行A.1所述的环境测试，随后进行A.2所述的湿润硫磺空气处理。

5.2.3.2 认可标准

测试之后，样品应满足如下标准：

a) 测试之后所测得的100 mm长度以上的电阻值不得超过测试之前所测得电阻值的50%；

b) 用正常或未经放大的修正视力检查时，基底金属不得出现任何可见的腐蚀痕迹。

5.2.4 应力测试

5.2.4.1 测试的一般条件

对于抗拉强度(Rm)测试的实施方法，见ISO 62:1998——金属材料——室温下的应力测试。对于接闪器体和接地引上线体的测试，测试样品应按照ISO 62:1998附件B/B1所述进行非机械加工方式的测试。

5.2.4.2 认可标准

若每个接地导线样品满足表2和表4所述要求，则认为其通过检测，合格。

5.2.5 电阻率测试

5.2.5.1 测试的一般条件

应使用约1.2 m长的导线样品进行测试。电阻的测量距离应超过1 m (±1 mm)，使用专属微欧表并适用合适的修正因数将读数修正至20℃时的值。

应样品称取重量。

导线样品长度的电阻率则可由下式得出：

电阻率                               (μΩ·m)

其中，              R = 大于1 m 长的样品电阻值，毫欧(μΩ)

                    a = 横截面积 (m2)

                    l = 单位长度 (m)

举例计算见附录D。

注：导线的尺寸应在一米长样品上的三个等分点处测量，其横截面积允差为±5%。

5.2.5.2 认可标准

若样品满足表2和表4的要求，则认为通过测试，合格。

5.3 接地棒体

铜包钢接地棒应按照5.3的要求进行测试。其它接地棒体应按照5.3中除5.3.2和5.3.3以外的要求进行测试。

5.3.1 接地棒体镀层厚度测试

5.3.1.1 测试的一般条件

每根约500 mm 长的样品应进行铜或锌镀层的厚度测试。

钢芯接地棒体上的铜或锌镀层应采用符合ISO 2178:1982的磁力学方法进行测试。

注：锌镀层也可按照ISO 1460:1995或ISO 1461:1999进行测量。

测量应选取沿棒体长度上的3个位置进行：一点距棒体顶端50 mm，一点距棒体低端50 mm，一点取棒体中点。

在上述每一点上，应沿棒体横截面周长另外取两个点进行测试，三点间隔120°的角度(见图1)。

1,2,3 = 测量点

图1—沿棒体周长上的镀层测量

5.3.1.2 认可标准

若样品满足表3的要求，则认为其通过测试，合格。

另外，对于镀锌接地棒体，镀层应光滑、连续，不得产生最小重量350 g/m2的熔渣。

5.3.2 粘附力测试

5.3.2.1 测试的一般条件

用于且符合5.3.1所述的铜包钢接地棒样品，一端45°倒角，进行如下测试。

将两块钢夹板或虎口钳开口设置为小于样品直径1 mm的距离，将样品打入开口中，使其剥掉足够的金属以露出镀层与基底金属的连接处。粘附力测试布置的示例如图2所示。

图2—粘附力测试布置示例

5.3.2.2 认可标准

测试之后，样品的镀层应与基底金属附着良好，不得出现铜层与钢芯分离现象。

注：镀锌钢的粘附力测试可酌情考虑实施。

5.3.3 弯曲测试

5.3.3.1 测试的一般条件

用于且符合5.3.2所述的铜包钢接地棒样品应以其直径的5倍(±1 mm)长度为半径弯曲90°(±5°)。

5.3.3.2 认可标准

测试之后，在用正常或未经放大的修正视力检查时，样品不得出现锋刃、断裂或镀层脱落。

5.3.4 环境测试

5.3.4.1 测试的一般条件

用于且符合5.3.3所述的铜包钢接地棒样品以及用于且符合5.3.1所述的锌包钢接地棒样品应实施A.1中所述的环境测试，随后进行A.2所述的湿润硫磺气体处理。

5.3.4.2 认可标准

测试后，样品应满足如下标准：

a) 样品应具有良好的外观，且整体未出现粗糙刃口或毛刺；

b) 在用正常或未经放大的修正视力检查时，样品的基底金属不得出现可见的腐蚀锈迹。

注1：白锈不认为是腐蚀锈迹。

注2：样品两端100 mm范围内可不必检查。

5.3.5 应力测试

5.3.5.1 测试的一般条件

抗拉强度(Rm)测试的实验方法见ISO 62:1998—金属材料—室温下的应力测试。对于接地棒体的检测，测试样品应按照ISO 62:1998 进行非机械加工测试。

5.3.5.2 认可标准

若样品符合表4所述要求，则认为其通过检测，合格。

5.3.6 屈强比测试

5.3.6.1 测试的一般条件

屈强比为先确定上屈服强度(ReH)后在除以抗拉强度(Rm)。见图3。

5.3.6.2 认可标准

若样品符合表4的要求，则认为其通过测试，合格。

                 A: 抗拉强度

                 B: 伸长量

图3—上屈服强度ReH (MPa)和抗拉强度Rm (MPa)的定义

5.3.7 电阻率测试

5.3.7.1 测试的一般条件

使用约1.2 m长的接地棒样品进行测试。电阻测量应取间距大于1 m(±1 mm)的距离，用专属微欧表，并用合适的校正系数将读数校正至20℃时的值。

样品应进行称重。

样品导线的电阻率可用下列公式得出：

电阻率                               (μΩ·m)

其中， R = 超过1 m长样品的电阻值，微欧(μΩ)

       a = 横截面积 (m2)

       l = 单位长度 (m)

计算示例见附录D。

注：导体的尺寸应在一米长样品上的三个等分点处测量，其横截面积允差为±5%。

5.3.7.2 认可标准

若样品符合表4所述要求，则认为其通过测试，合格。

5.4 接地棒的连接

对接地棒的连接应进行如下测试以确认其是否适合方案中的应用：

5.4.1 机械方法压缩测试

5.4.1.1 测试的一般条件

每个样品应距离其两端各500 mm长进行组装。测试时应遵循制造商或供应商的说明书使用合适的驱动头和驱动工具。

样品的顶部应使用如下参数所规定的振动锤持续击打2分钟：

— 击打速率 (2000±1000) 次/分钟；

— 单次击打冲击能量 (50±10) 牛米(或焦耳)。

测试布置示例见图4。

单位：mm

             注释： 1. 样品                    2. 金属板

                    3. 支撑轴                  4. 驱动头

                    5. 测试架                  6. 振动锤

图4—机械方法压缩测试实验布置示例图

5.4.1.2 认可标准

若样品连接处无破损或通过正常目测或未经放大的修正目测观察时未出现任何开裂，则认为其通过测试，合格。

5.4.2 环境—电气测试

5.4.2.1 测试的一般条件

用于且符合5.4.1所述样品组件应进行A.1所述盐雾处理的环境测试，随后进行A.2所述湿润硫磺空气处理。对于如A.3所述由含铜量为80%的铜合金制成的样品，还需进行氨气处理。

在经过条件作用测试后，不进行清理，按照IEC 62561-1第6.3条对组件进行电气测试。最后，样品组件应施加1000 N (±10 N)的机械张力。

5.4.2.2 认可标准

若样品为如下情况，则认为其通过检测，合格。

a) 连接处为破损或通过正常观察或者未经放大的校正目测，连接处未出现任何裂痕；

b) 在尽可能接近连接处位置施加最小10A的电流测得的接触电阻应小于等于1 mΩ；若样品为不锈钢，则测得的接触电阻应小于等于2.5 mΩ；

c) 样品组件应仍保持完好。

5.5 标记测试

5.5.1 测试的一般条件

在检查标记之后，将一张由水浸湿的布在标记上用手揉15秒，再将一张由石油溶剂油或矿物油精浸泡的布揉15秒。

5.5.2 认可标准

测试后，标记应清晰易读。

注：模具浇铸、压制或雕刻而成的标记不进行该项测试。

6 电磁兼容性(EMC)

此标准所涵盖的产品在正常使用时对于电磁影响是被动的(发射与免疫)。

7 测试报告的格式与内容

7.1 概述

本条规定的目的是为实验室测试报告提出常规要求。本文件是为使实验室提交的测试报告具备更为清晰、完整的报告步骤。

实验室所实施的每项测试所得结果应严格按照测试方法中的任一说明进行精确、清楚、明确、客观的报告。结果应列于测试报告中，且应包含解释这些结果的所有必要信息以及采用方法所要求所有信息。

应特别注意报告的编写，特别是测试数据的展示以及便于读者理解。对于所进行的每种测试类型，其版式设计应详细具体的设计，但标题名称应按本标准的规范来描述。

每份报告的结构至少应包括7.1至7.10中的信息。

7.2 报告单位信息

7.2.1 报告的名称或主题

7.2.2 检测实验室的名称、地址和电话号码

7.2.3 若非指定的执行测试机构，则需写明执行测试的分支检测实验室的名称、地址和电话号码

7.2.4 检测报告唯一的编号(或序列号)

7.2.5 申请单位的名称和地址

7.2.6 报告每页应标记页码和总页数

7.2.7 报告发布日期

7.2.8 每项测试实施日期

7.2.9 经过授权的检测实验室工作人员对报告内容进行确认的签名和职务或者等效身份信息

7.2.10 检测实施人员的签名与职务

7.3 样品描述

7.3.1 所取样品信息描述

7.3.2 测试样品与(或)测试组件的详细描述和明确的试样区分信息

7.3.3 测试样品与(或)测试组件的特征与状况

7.3.4 取样步骤(若有取样)

7.3.5 测试物品的接收日期

7.3.6 若照片、绘图或其它任何可视材料可获得，则将其列入报告

7.4 导线

7.4.1 导线材料

7.4.2 横截面积、尺寸和形状。建议给出实际横截面积值

7.5 标准与引用

7.5.1 所采用的测试标准的名称、编号等及其发布时间

7.5.2 其它注明日期的相关文件

7.6 测试程序

7.6.1 测试程序描述

7.6.2 与所引用标准产生偏差、增加项目或减少项目的理由

7.6.3 其它任何与具体检测相关的信息，如环境条件

7.6.4 测试组件的外形

7.6.5 测试区域内的布置位置及测量方法

7.7 实验设备及描述

7.7.1所实施的每种测试用的设备描述：发电机、调节、老化装置

7.8 测量仪器描述

7.8.1 用于测量本标准所要求各项指标的所有仪器，应说明其属性和校准日期：半径仪分流、张力测试仪、伸长计、欧姆表、扭矩仪、厚度卡尺等。

7.9 记录的结果与参数

7.9.1 本标准所规定的每项测试所要求的通过判定标准

7.9.2 测试中相关的观察值或导出值

7.9.3 应采用表格、曲线、图形、照片或其它便于观察的文件将所有结果予以展示。

7.10 通过/失败陈述

通过/失败陈述：明确样品在测试的哪一部分失败，并描述失败情况。

附录A

导线、接闪器体和接地引上线体的环境测试

(规范性)

A.1 盐雾试验

盐雾试验应符合IEC 60068-2-52:1996中除了第7、10和11条这些不适用条款以外的所有规定。该试验采用安全(2)级实施。

注：若盐雾箱可如IEC 60068-2-52:1996第9.3条所述维持温度条件以及不低于90%的相对湿度，则在湿度储存期内可以将样品放在其中。

A.2 湿润硫磺空气试验