住宅建筑物防雷等级的分类.doc

住宅建筑物防雷等级的分类转帖在当前国民经济快速发展，基础设施建设大量增加，随着科学技术水平的快速提高，人们对建筑功能要求越来越高，建筑智能化使电气设备本身技术含量和种类的上升，均导致电气设备在建筑投资中所占比重越来越大，合理设计电气的各个系统和运用先进的电气设备对满足建筑功能要求和节约基建投资是极为重要的。在实际的设计中，建筑物的情况千变万化，功能多种多样，特别是当建筑物的面积较大用途复杂时，电气系统设计是否合理直接影响到电气设备成本的高低。在配电系统中根据建筑物的不同形式应当采用不同的配电系统。国标GB5005295供配电系统设计规范中第6.0.5条中规定“在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。”；在民用建筑电气设计规范JGJ/T1692中第8.2.3高层建筑低压配电中第二条规定“对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电”，两者相比国标比行业标准严格，应按国标进行设计。通常我们在实际的工程设计中很难有效分清较大容量的概念，5.5KW、7.5KW对于500KVA的变压器可以说是较大容量，但对于1600KVA容量以上的变压器就是一个较小容量，而这个容量等级的区分直接影响配电成本的高低。前一段时间笔者在设计“山东出版总社编辑业务楼”时，空调专业提给电气专业的设计资料中，地下车库排烟风机的容量大部分为4KW、5.5KW且排烟风机机房位置较分散，而设计中采用的是2台1600KVA的变压器，若全部采用由低压变配电室放射式供电，末端互投，这样的结果会造成低压出线回路大增，从而导致低压柜数量的增加，更有可能会使变配电室的面积加大，同时，因为变压器容量较大，为满足短路容量的要求，必然要选择高短路容量开关，相应的馈出电缆亦增加，这些都大大提高了设备成本和建筑成本，当然它的优点是简单可靠，完全满足规范。能不能采用其它的配电系统既可以降低成本，又能满足规范的要求呢？我们分三种配电方式来分析如下：A.将相近的三到四个排烟风机房中的动力控制箱链式配电，由变配电室出两个馈电回路，这种方式的结果是减少了低压出线回路，降低成本，但配电系统断点的增加使整个系统可靠性下降，同时国标GB5005295供配电系统设计规范中第6.0.4条中规定“当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近。容量很小的次要用电设备，可采用链式配电。但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10KW。”，而实际情况中排烟风机并非次要用电设备，并且三到四个排烟风机机房中动力控制箱的设备容量之和大于10KW，因此不能采用此种设计方式。而在工程设计中，这种情况经常发生，特别是在事故照明配电、正压风机配电及污水泵配电中，因此方式不符合国家标准，故不能采用。配电方式见图一。B.将相近的三到四个排烟风机房中的动力控制箱T接式配电，由变配电室引出两个馈电回路至排烟风机房，分别通过T接箱引至动力控制箱，并在动力箱互投后给排烟风机配电，这种方式的结果是减少了低压出线回路，降低成本，并且配电系统的断点要比链式配电少，因此系统可靠性提高；同时国标GB5005495低压配电设计规范中第4.2.4条中规定“在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护”，根据此规定这种配电方式是不是就不能采用呢？回答是否定的，因为假定当一个支路发生短路故障时，由于没有分支断路器保护，造成低压配电柜馈电开关跳闸，但是这并不会造成故障线路以外的其它排烟风机的中断供电，这是因为有另一路低压电源备用，而且在国标GB5005295供配电系统设计规范中第3.03条中规定“供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一个电源又发生故障进行设计。”，因此这种配电方式是符合规范规定的。配电方式见图二。C.由变配电室不同变压器的两段母线上分别引出一路较大的出线回路，引至在所有排烟风机机房中位置较居中的风机房中，并在此机房中设置两台动力配电柜，由此两台动力配电柜给各排烟风机动力控制箱放射式配电，并在动力控制箱内互投后，给排烟风机供电。此种配电方式可以减少低压配电柜的出线回路数，降低低压断路器和馈出电缆的数量，从而降低了成本。而缺点是增加了一级配电级数，较由变配电室直接放射式配电的供电可靠性低，那么此供电方式是否可行呢？在实际情况中电缆本身的故障率极低，而低压配电柜中的馈电开关与排烟机房动力配电柜进线开关为同一等级开关，同时故障率亦极低，可以满足排烟风机的供电要求，并且此种配电方式是合规范规定的。配电方式见图三。上述以排烟风机的配电系统为例，探讨了三种配电方式，其中的第二摘要根据国家标准和行业建设部标准的要求，讨论有关住宅建筑物防雷等级的分类及有关计算。关键词国标部标防雷分类计算一、国家有关规范对住宅建筑物防雷的分类国家标准建筑物防雷设计规范GB50057942000年版以下简称国标对有关住宅建筑防雷分类如下：第2.0.3条遇下列情况之一时，应划分为第二类防雷建筑物：八.预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。九.预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。第2.0.4条遇下列情况之一时，应划分为第三类防雷建筑物：二、预计雷击次数大于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。三、预计雷击次数大于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。以上条文均已载入工程建设标准强制性条文房屋建筑部分，必须严格执行。二、行业标准有关规范对住宅建筑物防雷的分类建设部推荐性行业标准民用建筑电气设计规范JGJ/T1692以下简称部标对有关住宅建筑防雷分类如下：12.2.1一级防雷的建筑物12.2.1.3高度超过100m的建筑物。12.2.2二级防雷的建筑物12.2.2.319层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物。12.2.3三级防雷的建筑物12.2.3.1当年计算雷击次数大于或等于0.05时见附录D.2，或通过调查确认需要防雷的建筑物。12.2.3.2建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物。12.2.3.4历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。12.2.4在确定建筑物防雷分级时，除按上述规定外，在雷电活动频繁地区或强雷区可适当提高建筑物的防雷等级。三、住宅建筑物防雷的分类方法通过以上有关规范的介绍，我们可以看出，国标与部标对住宅建筑物的防雷等级的划分是不同的，国标是按建筑物的重要性、使用性质、预计雷击次数等，来确定建筑物的防雷等级。住宅不存在第一类防雷建筑物，一般可分为第二类防雷和第三类防雷建筑物。部标主要是按建筑物的重要性、使用性质、建筑物的高度等，来确定建筑物的防雷等级。但在三级防雷的建筑物中，如12.2.3.1条，需按预计雷击次数，通过计算确定建筑物的防雷等级。住宅一般可分为一级防雷、二级防雷和三级防雷建筑物。国标的第二类防雷和部标的一级防雷措施相当。国标的第三类防雷和部标的二级和三级防雷措施相当。由于国标有关住宅建筑防雷分类条文已载入工程建设标准强制性条文房屋建筑部分，必须严格执行。部标作为行业标准也要执行。因此，笔者认为，我们在设计中，必须严格按国标确定住宅的防雷等级。如果是100m以上的住宅，根据部标12.2.1.3条，不用计算即可确定为一级第二类防雷建筑物。100m以下的住宅建筑物，必须按国标要求，通过计算确定住宅的防雷等级是第二类防雷建筑物还是第三类建筑物。例如高49.3m、17层占地面积1440m2的长方形住宅六单元住宅，通过计算年预计雷击次数N，与国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条二、三项比较详“住宅防雷计算表”序号1，在广州地区为第二类防雷建筑物。而同高同层数占地面积640m2的长方形住宅三单元住宅，通过计算为第三类防雷建筑物详“住宅防雷计算表”序号2。如果按部标12.2.3.1条，年预计雷击次数N大于0.05时，只能将此二栋住宅归到三级防雷建筑中去。将降底住宅的防雷标准。由此可以看出，不能简单以住宅高度来判断住宅建筑物的防雷等级，还应以住宅建筑物占地面积和形状以及住宅所处的地理位置有关，且应按国标通过计算。否则将得出错误的结论。四、住宅建筑物防雷的分类计算在国标中，住宅建筑物防雷分类，是通过计算、按规范比较建筑物年预计雷击次数，来确定住宅建筑物的防雷等级。建筑物年预计雷击次数应按下式确定N=kNgAe1.1式式中N建筑物预计雷击次数次/a；K校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值；位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/km2a；Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积km2a雷击大地的年平均密度应按下式确定：Ng=0.024T1.3式中：Td年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定d/a。根据国标第89页，广州年平均雷暴日Td=87.6d/a建筑物等效面积Ae为其实际面积向外扩大后的面积。其计算方法当建筑物高度H小于100m时，其每边的放大后宽度和等效面积应按下列公式计算确定：D=H200HAe=LW2LWH200HH（200H）106式中D建筑物每边的扩大宽度m；L、W、H分别为建筑物的长、宽、高m。下表是通过计算相同高度不同占地面积住宅建筑物和相同占地面积不同高度住宅建筑物的年预计雷击次数N，来看对防雷等级划分的影响。从表中我们可以看出：在广州地区，当建筑物处在相同的位置，K取相同数值，高度也相同时高度小于100m如表中序号1、2项，住宅建筑物的防雷等级与建筑物的等效面积Ae有关，此时实际平面积等效面积大的住宅建筑物，根据公式1.1式计算，年预计雷击次数就多；根据国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条第二、三项，防雷等级就高如表中序号1项，二类防雷，或必须防雷如表中序号2项，三类防雷。当建筑物处在相同的位置，K取相同数值，住宅建筑物的实际平面积等效面积Ae相同时，防雷等级与建筑物高度有关，住宅建筑物高H大时，根据公式1.1式计算，年预计雷击次数就多；根据国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条二、三项，防雷等级就高如表中序号3项，二类防雷，或必须防雷如表中序号4项，三类防雷。表中序号5、6、7、8项也是当建筑物处在相同的位置，K取相同数值，住宅建筑物的实际平面积等效面积Ae相同时S=560m2，防雷等级随建筑物高度不同而分别为二类防雷H=65m、三类防雷H=60m、H=7m、不需防雷H=4.5m住宅建筑物。当住宅建筑物处在不同的地点时，如位于旷野孤立处；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物；和结构形式不同时，如金属屋面的砖木结构建筑物等。由于校正系数k取值不同，计算出来的年预计雷击次数N也不一样如表中序号9、10、11、12项，必须通过计算与国标第2.0.3的八、九项和第2.0.4条二、三项比较后，确定住宅建筑物的防雷等级。五、住宅建筑物防雷分类通过以上讨论，我们认为，住宅建筑物防雷等级的确定，不