建筑物防雷设计规范.ppt

建筑物防雷设计规范 GB50057 2010 1 5章节 1总则 2010版规定 适用于新建 扩建 改建建筑物的防雷设计 与2000版相比 不适用于天线塔 共用天线电视接收系统 油罐 化工户外装置的条文已删去 原1 0 1条保留 为使建筑物 含构筑物 下同 防雷设计因地制宜地采取防雷措施 防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物 财产损失 以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损害或错误运行 做到安全可靠 技术先进 经济合理 制定本规范 2术语 对雷电 防雷装置 被保护系统共作了50条定义 2术语 电气系统 低压配电系统 由低压供电组合部件构成的一个系统电子系统由敏感电子组合部件 如通信设备 计算机 控制和仪表系统 电力电子装置 构成的一个系统 2术语 接闪器用于拦截闪击的接闪杆 避雷针 接闪线 避雷带 线 接闪网 避雷网 以及金属屋面和金属构件等组成的这部分外部防雷装置 2术语 外部防雷装置接闪器 引下线和接地装置内部防雷装置由防雷等电位连接和与外部防雷装置的电气绝缘 即间隔距离组成 3建筑物防雷分类 分类原则 根据重要性 使用性质 发生雷电事故的可能性和后果 分类 第一类防雷建筑物第二类防雷建筑物第三类防雷建筑物 第一类防雷建筑物 具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物 原为0区或10区 具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物 因电火花引起爆炸 会造成巨大损失和人身伤亡者 原为1区 不含21区 爆炸性气体环境危险区 0区 连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境1区 在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境 原定义为0区 2区 在正常运行时基本不可能出现爆炸性气体混合物的环境 或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境 原1区定义与2区定义的修改 注 正常运行 开车 运转 停车 装卸 密闭盖的开闭等 爆炸性粉尘环境危险区 20区 在正常运行时 空气中的爆炸性粉尘云持续 长期或经常短时频繁 存在的场所 如粉尘容器内 料斗 料仓 施风除尘器和过滤器 粉料传输系统 搅拌机 研磨机 干燥机等 21区 在正常运行时 空气中的爆炸性粉尘云很可能偶尔出现的场所 如为操作而频繁打开粉尘容器的周围 22区 在正常运行时 空气中的爆炸性粉尘云不太可能出现的场所 即便出现 持续时间也是短暂的 爆炸性粉尘环境 四种粉尘 易爆炸性粉尘 在空气中氧气很少的环境也能着火 呈悬浮状时能产生剧烈的爆炸 如镁 铝 铝青铜等粉尘 可燃性导电粉尘 与空气中氧起发热反映而燃烧的导电性粉尘 如石墨 炭黑 焦炭 铁 锌 钛等粉尘 可燃性非导电粉尘 与空气中的氧起发热反映而燃烧的非导电性粉尘 如聚乙烯 苯酚树脂 小麦 玉米 砂糖 可可 木质 米糠 硫磺等粉尘 可燃纤维 与空气中的氧起发热反映而燃烧的纤维 如棉花纤维 麻 丝 毛的纤维 木质纤维 人造纤维等 第一类与第二类防雷建筑物的区别 1区 21区的建筑物可能划为第一类防雷建筑物 也可能划为第二类防雷建筑物 如 易燃液体泵房 1 在地面时为2区 属第二类 2 当置于地下或半地下时 因其蒸气和空气的混合物的比重大于空气 不易扩散 要划为1区 属第一类防雷建筑物 第二类防雷建筑物 增加 特级和甲级体育馆具有21区爆炸危险场所的建筑物修改 11区改为21和22区省 部级建筑物0 06次改为0 05次住宅0 3次改为0 25次 第三类防雷建筑物 修改 省部级0 012次改为0 01次住宅0 3次改为0 25次一般性工业建筑物0 06次改为0 05次 说明 修改后其实是降低了防雷类别的门槛 附录A建筑物年预计雷击次数 N kNgAe其中 k 2 位于山顶和旷野孤立的建筑物1 7 金属屋面没有接地的砖木结构建筑1 5 河 湖 边 山坡下 山地中 小处 地下水露头处 土山顶 山谷风口及特别潮湿的建筑物1 0 一般情况Ng 0 1 Td Ng 0 024Td1 3 Ae LW 2 L W H 200 H H 200 H 10 6L W H为长 宽 高 适用于H 100m 3建筑物的防雷分类 第一类防雷建筑物1 制造 使用 贮存 炸药 火药 起爆药 火工品等 大量爆炸物的建筑物 因电火花而引起爆炸 会造成巨大破坏和人身伤亡2 具有0区或10 20 区爆炸危险环境的建筑物3 具有1 或21 区爆炸危险环境的建筑物 因电火花引起爆炸 会造成巨大破坏和人身伤亡 3建筑物的防雷分类 第二类防雷建筑物1国家重点文物保护的建筑物2国家级会堂 办公 展览建筑物 大型火车站 国宾馆 国家档案馆 大城市重要给水水泵房3国家级计算中心 国际通讯枢纽等4特级和甲级体育馆5制造 使用 贮存 爆炸物质的建筑物 且电火花不易引起爆炸6具有1区 或21区 爆炸危险环境的建筑物 且电火花不易引起爆炸7具有2区或11 22 区爆炸危险环境的建筑物8工业企业内 删除 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐9预计N 0 06 0 05 次 a的部 省 办公建筑及重要或人员密集的公共建筑物10预计N 0 3 0 25 次 a的住宅 办公楼等民用建筑物或一般工业建筑物 3建筑物的防雷分类 第三类防雷建筑物1省级重点文物保护的建筑物 省级档案馆2预计N 0 012 0 01 次 a 0 06 0 05 次 a的部 省 办公建筑及重要或人员密集的公共建筑物3预计N 0 06 0 05 次 a 0 3 0 25 次 a的住宅 办公楼等民建4预计N 0 06 0 05 次 a的一般性工业建筑物5 删去 综合评估后确定需防雷的21区 22区 23区火灾危险环境6Td 15d a地区 15m的烟囱 水塔等孤立高耸建筑物Td 15d a地区 20m的烟囱 水塔等孤立高耸建筑物 3建筑物防雷分类 爆炸火灾危险环境0区 连续出现或长期出现或频繁出现爆炸性气体混合物的场所1区 在正常运行时可能偶然出现爆炸性气体混合物的场所 2区 在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的场所20区 以空气中可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地短时存在于爆炸性环境中的场所21区 正常运行时 很可能偶然地以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所22区 正常运行时 不太可能以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所 如果存在仅是短暂的 4建筑物的防雷措施 防直击雷和闪电电涌侵入 各类防雷建筑物防闪电感应 第一类和第二类中5 6 7款 说明 闪电电涌侵入 由于雷电对架空线路 电缆线路或金属管道的作用 雷电波 即闪电电涌 可能沿着这些管线侵入屋内 危及人身安全或损坏设备 闪电感应 闪电放电时 在附近导体上产生的雷电静电感应和雷电电磁感应 它可能使金属部件之间产生火花放电 4建筑物的防雷措施 设内部防雷装置 各类防雷建筑物 在建筑物的地下室或地面层处设等电位连接 包括下面四方面 有建筑物金属体 金属装置 建筑物内系统 进出建筑物的金属管线 外部防雷装置与建筑物金属体 金属装置 建筑物内系统间 应满足间隔距离 4建筑物的防雷措施 防LEMP 雷击电磁脉冲 第二类中的2 3 4款 会堂 展馆 火车站 机场 水泵房 计算中心 通讯枢纽 特甲级体育馆 必须采取措施 其它各类防雷建筑物 当系统所接设备重要 雷击磁场环境和加于设备电涌满足不了要求时 需采取措施 说明 雷击电磁脉冲 雷电流经电阻 电感 电容耦合产生的电磁效应 包含闪电电涌和辐射电磁场 4建筑物的防雷措施 1 接地电阻值要求降低 4 1接地电阻 4 2 1中第8款规定 第一类防雷建筑物 每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10 在土壤电阻率高的地区 可适当增大冲击接地电阻 但在3000 m以下地区 冲击接地电阻不应大于30 4 1接地电阻 4 2 2中第3款规定 第一类防雷建筑物 防雷电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置 和电气设备接地装置 共用 其工频接地电阻不宜大于10 电气系统 则是由电源 用电装置 控制装置和线路组成 并能完成特定功能的一个单元或整体 电子系统 在电气系统中 如果电子元器件占主导地位的系统可称为电子系统 只有少量电子元器件 不能叫电子系统 4 1接地电阻 4 2 3中第5款规定 7架空金属管道 在进出建筑物处 应与防闪电感应的接地装置相连 距离建筑物100m内的管道 应每隔25m接地一次 其冲击接地电阻不应大于30 20 并应 宜 利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接 绑扎钢筋网作为引下线 其钢筋混凝土基础宜作为接地装置 电子系统不应设独立的接地装置 6 3 4第5款电子系统的所有外露导电物应与建筑物的等电位连接网络做功能性等电位连接 由于按照本标准规定实现的等电位连接网络均有通大地的连接 所有电子系统不应设独立的接地装置 向电子系统供电的配电箱的保护地线 PE线 应就近与建筑物的等电位连接网络做等电位连接 4 1接地电阻 在4 3 6和4 4 6中对第二 三类防雷建筑物 共用接地装置的接地电阻应按50HZ电气装置的接地电阻确定 以不大于其按人身安全所确定的接地电阻值为准 新增内容 1 4 5 6防接触电压1 利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线 这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内 2 引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于50k m 注 例如 采用5cm厚沥青层或15cm厚砾石层通常符合本要求 3 外露的引下线 其距地面2 7m以下的导体用耐1 2 50 s冲击电压100kV的绝缘层隔离 例如用至少3mm厚的交联聚乙烯层 4 用护栏 警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度 新增内容 2 防跨步电压 1 利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线 这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内 2 引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小50k m 注 例如 采用5cm厚沥青层或15cm厚砾石层通常符合本要求 3 用网状接地装置对地面作均衡电位处理 4 用护栏 警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性减小到最低限度 5外部防雷装置 6 修改 架空接闪网 截面 50mm2 35mm2 5外部防雷装置 8 接地体材料增加 铜材 水平接地体用铜绞线 单根圆铜和单根扁铜时 截面 50mm2垂直接地体用单根圆纲 15mm 用铜管时 20mm不锈钢材要比热镀锌钢稍大 新老规范对比结论 1 由易燃易爆环境的划分可感觉 更清晰化 2 由防雷类别预计雷击次数的变化可感觉 门槛降低化 3 由接触电压 跨步电压等细节规定 包括后面所介绍的均压环规定可感觉 更具体化 GB50057 2010宣贯材料1 新规范中防雷措施防范的内容增加了老规范GB50057 94制定的目的仅是防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物 财产损失 新规范增加了防止雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行 这是国力 财力增强 国家发展的必然 2 新规范使用的范围扩大了老规范仅适用于新建建筑物的防雷设计 新规范还适用于扩建 改建建筑物的防雷设计 3 避雷针更名接闪杆 避雷线更名接闪线 避雷带更名接闪带 避雷网更名接闪网 浪涌保护器更名电涌保护器意义更确切 原规范 防雷电感应措施 现称为 防闪电感应措施 防雷电波侵入措施 现称为 防闪电电涌侵入措施 但措施的实施手段未改变 老规范中 避雷 的真正意义是 接闪 雷电是 电涌 不是 浪涌 针 的意义不正确 接闪杆顶端应为半球状 4 对共用接地电阻值大小与以往提法不同共用接地装置的接地电阻按50HZ电气装置的接地电阻确定 应为不大于人身安全所确定的接地电阻值 设计者要求的功能性接地电阻为工频接地电阻 而电子系统的功能性接地是要流过直流至高频的电流 随着频率的增加 接地阻抗和接地感抗将会增至很大 所以 功能性接地电阻要求很低的直流至工频的接地电阻 如0 5 1欧姆 是毫无意义的 而且浪费了人力和财力 5 明确了外部防雷装置采用何种金属物 第5 4 5条在敷设于土壤中的接地体连接到混凝土基础内起基础接地体作用的钢筋或钢材的情况下 土壤中的接地体宜采用铜质或镀铜或不锈钢导体 6 明确了屋面是否需要敷设接闪网的算法规范第5 2 12条说明中给出了计算公式 满足计算公式要求的屋面上可不敷设接闪网 即S hr hr2 d 2 2 1 2S 女儿墙上接闪带距屋面的垂直距离 m hr 滚球半径 m d 女儿墙上接闪带间的距离 沿屋面宽度方向的距离 m 7 对专设引下线位置做了规定规范第5 4 7条防直击雷的专设引下线距出入口或人行道边沿不宜小于3m 取消了原规范人工接地体距出入口或人行道边沿不宜小于3m的规定 8 接地装置的焊接宜使用新的焊接方法规范第5 4 8条接地装置在土壤中的部分 其连接宜采用放热焊接 当采用通常的焊接方法时 应在焊接处做防腐处理 放热焊接是一种新的焊接方法 把焊接点包裹起来焊接 焊好后直接做好了防腐处理 因此 不用再做防腐处理了 9 关于接闪器电气连接规定 建筑物防雷设计规范 GB50057 2010第5 2 7条 除第一类防雷建筑物外 金属屋面的建筑物宜利用其屋面作为接闪器 板间的连接应是持久的电气贯通 可采用铜锌合金焊 熔焊 卷边压接 缝接 螺钉或螺栓连接 老规范中金属板之间采用搭接时 还规定搭接长度不应小于100mm 现在板间连接简单了 注意 本条规范中沥青层厚度由原来的0 5mm厚改为1mm 聚氯乙烯层厚度由原来的1mm厚改为0 5mm 10 关于引下线的电气连接问题2011 02 01实施的新规范 建筑物防雷施工与质量验收规范 GB50601 2010第3 2 3条除设计要求外 兼做引下线的承力钢结构构件 混凝土梁 柱内钢筋与钢筋的连接 应采用土建施工的绑扎法或螺丝扣的机械连接 严禁热加工连接 采用焊接连接时可能会降低建筑物结构的负荷能力 GB50057 2010第4 3 5条6款构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋 其箍筋与钢筋 钢筋与钢筋应采用土建施工的绑扎法 螺丝 对焊或搭焊连接 单根钢筋 圆钢或外引预埋连接板 线与构件内钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接 构件之间必须连接成电气通路 GB50057 2010第4 3 5条条文说明第133页说明认为 在交叉点采用金属绑线绑扎在一起 建筑物许许多多钢筋和连接点 它们保证将全部雷电流经过许多次再分流流入大量得到并联放电路径 因此 绑扎可以保证雷电流的泄放 GB50057 2010第5 3 5条建筑物的钢梁 钢柱 消防梯等金属构件以及幕墙的金属立柱宜作为引下线 但其各部件之间均应连成电气贯通 可采用铜锌合金焊 熔焊 卷边压接 缝接 螺钉或螺栓连接 各金属构件可被覆有绝缘材料 由此可见 引下线电气贯通的方法首推绑扎 卷边压接 螺丝 螺钉或螺栓连接 这样的方法不损伤结构的承重力 11 关于接闪器的防腐处理规定GB50057 2010第5 2 9条除利用混凝土构件钢筋或混凝土内专设钢材作接闪器外 钢质接闪器应热镀锌 在腐蚀性较强的场所 尚应采取加大截面或其他防腐措施 敷设在混凝土内的金属体 由于受到混凝土的保护 不需要采取防腐措施 但金属体从混凝土内向引出处 明敷接闪器均应做防腐处理 老规范中防腐处理的方法除热镀锌外 还有涂漆也可以 但新规范更改了 1总则 1 0 1为使建 构 筑物防雷设计因地制宜地采取防雷措施 防止或减少雷击建 构 筑物所发生的人身伤亡和文物 财产损失 以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行 做到安全可靠 技术先进 经济合理 制定本规范 说明 有人认为 建筑物安装防雷装置后就万无一失了 从经济观点出发 要达到这点是太浪费了 因此 特指出 或减少 以示不是万无一失 因为按照本规范设计的防雷装置的防雷安全度不是100 1 0 2本规范适用于新建 扩建 改建建 构 筑物的防雷设计 1 0 3建 构 筑物防雷设计 应在认真调查地理 地质 土壤 气象 环境等条件和雷电活动规律 以及被保护物的特点等的基础上 详细研究并确定防雷装置的形式及其布置 1 0 4建 构 筑物防雷设计 除应符合本规范外 尚应符合国家现行有关标准的规定 2术语2 0 7内部防雷装置由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成 规范中间隔距离这个概念是为了防止雷电流流经引下线和接地装置时产生高电位对附近金属物或电气和电子系统线路的反击 这条主要针对两种情况 一种是一类防雷建筑要求设置独立的外部防雷装置 才谈得上其与建筑物金属体 金属装置 建筑物内系统之间的间隔距离 但对于一类建筑物无法设置独立防雷装置 二类 三类建筑物 外部防雷装置与建筑物未分开时 可不考虑此条 第二种是电子系统里的电气绝缘 2 0 14闪电静电感应由于雷云的作用 使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷 雷云主放电时 先导通道中的电荷迅速中和 在导体上的感应电荷得到释放 如没有就近泄入地中就会产生很高的电位 说明 这条文两层意思 即雷云对地面导体若放电 则属于雷击事件 若未放电 则导体就会产生高电位 会发生反击 无论哪一种 均会对人的生命安全造成危害 这也是雷雨天气人要远离导体或者说金属物 如街道金属隔离带等 的原因 2 0 15闪电电磁感应由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场 使附近导体上感应出很高的电动势 说明 此定义用到了电磁感应定律 因磁通量变化产生感应电动势的现象 闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时 导体中就会产生电流 所以必须是闭合线路 这也应该是和静电感应最大的区别 2 0 16闪电感应闪电放电时 在附近导体上产生的雷电静电感应和雷电电磁感应 它可能使金属部件之间产生火花放电 2 0 17闪电电涌闪电击于防雷装置或线路上以及由闪电静电感应或雷击电磁脉冲引发 表现为过电压 过电流的瞬态波 2 0 18闪电电涌侵入由于雷电对架空线路 电缆线路或金属管道的作用 雷电波 即闪电电涌 可能沿着这些管线侵入屋内 危及人身安全或损坏设备 2 0 25雷击电磁脉冲 LEMP 雷电流经电阻 电感 电容耦合产生的电磁效应 包含闪电电涌和辐射电磁场 3建筑物的防雷分类3 0 1建筑物应根据建筑物重要性 使用性质 发生雷电事故的可能性和后果 按防雷要求分为三类 说明 将工业和民用建筑物合并分类 分为三类 本规范对第一类防雷建筑物和第二 三类的一部分 如爆炸危险环境 文物 仍沿用以往的做法 不考虑以危险度作为分类的基础 对于第二 三类中一些难于确定的建筑物则根据危险度这一基础来划分 对危险度的分析 见本规范第3 0 3条的说明 3 0 2在可能发生对地闪击的地区 遇下列情况之一时 应划为第一类防雷建筑物 1凡制造 使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物 因电火花而引起爆炸 爆轰 会造成巨大破坏和人身伤亡者 2具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物 3具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物 因电火花而引起爆炸 会造成巨大破坏和人身伤亡者 说明 增加了 可能发生对地闪击的地区 第一款 爆炸物质 炸药 黑索金 特屈儿 三硝基甲苯 苦味酸 硝铵炸药等 火药 单基无烟火药 双基无烟火药 黑火药 硝化棉 硝化甘油等 起爆药 雷汞 氮化铅等 火工品 引信 雷管 火帽等 3 0 3在可能发生对地闪击的地区 遇下列情况之一时 应划为第二类防雷建筑物 1国家级重点文物保护的建筑物 2国家级的会堂 办公建筑物 大型展览和博览建筑物 大型火车站和飞机场 国宾馆 国家级档案馆 大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物 注 飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道 3国家级计算中心 国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物 4国家特级和甲级大型体育馆 5制造 使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 说明 有些爆炸物质 不易因电火花而引起爆炸 但爆炸后破坏力较大 如小型炮弹库 枪弹库以及硝化棉脱水和包装等均属第二类防雷建筑物 6具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物 且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 7具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物 8有爆炸危险的露天钢质封闭气罐 9预计雷击次数大于0 05次 a的部 省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所 说明 部 省级办公建筑物列入 是考虑其所存放的文件和资料的重要性 人员密集的公共建筑物 是指如集会 展览 博览 体育 商业 影剧院 医院 学校等建筑物 10预计雷击次数大于0 25次 a的住宅 办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物 例如 易燃液体泵房 当布置在地面上时 其爆炸危险环境一般为2区 则该泵房可划为第二类防雷建筑物 但当工艺要求布置在地下或半地下时 在易燃液体的蒸气与空气的混合物的比重重于空气 又无可靠的机械通风设施的情况下 爆炸性混合物就不易扩散 该泵房就要划为1区爆炸危险环境 如该泵房系大型石油化工联合企业的原油泵房 当泵房遭雷击就可能会使工厂停产 造成巨大经济损失和人员伤亡 因此 这类泵房应划为第一类防雷建筑物 如该泵房系石油库的卸油泵房 平时间断操作 虽因雷电火花可能引发爆炸造成经济损失和人员伤亡 但相对来说要少得多 则这类泵房可划为第二类防雷建筑物 3 0 4在可能发生对地闪击的地区 遇下列情况之一时 应划为第三类防雷建筑物 1省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆 2预计雷击次数大于或等于0 01次 a 且小于或等于0 05次 a的部 省级办公建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物 以及火灾危险场所 3预计雷击次数大于或等于0 05次 a 且小于或等于0 25次 a的住宅 办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物 4在平均雷暴日大于15d a的地区 高度在15m及以上的烟囱 水塔等孤立的高耸建筑物 在平均雷暴日小于或等于15d a的地区 高度在20m及以上的烟囱 水塔等孤立的高耸建筑物 说明 预计雷击次数的减少 其实减低了建筑物的防雷门槛 提高了建筑物的防雷类别 4建筑物的防雷措施4 1基本规定4 1 1各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置 并应采取防闪电电涌侵入的措施 第一类防雷建筑物和本规范第3 0 3条5 7款所规定的第二类防雷建筑物 尚应采取防闪电感应的措施 说明 本条规定仅对制造 使用或贮存爆炸物质的建筑物和爆炸危险环境采取防闪电感应 其它防雷建筑物可以不防闪电感应 闪电感应可能感应出相当高的电压而发生火花放电引发事故 在一般性建筑物内 在不带电的金属物上闪电感应所产生的火花放电 由于其能量小 时间极短 通常不会引发火灾危险 在220 380V系统的带电体上的闪电感应 由于采取防雷电波侵入和防反击的措施 此问题也跟着得到解决 4 1 2各类防雷建筑物应设内部防雷装置 并应符合下列规定 1在建筑物的地下室或地面层处 以下物体应与防雷装置做防雷等电位连接 建筑物金属体 金属装置 建筑物内系统 进出建筑物的金属管线 2除本条1款的措施外 外部防雷装置与建筑物金属体 金属装置 建筑物内系统之间 尚应满足间隔距离的要求 4 1 3本规范第3 0 3条2 4款 国家级 大型建筑物 所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷击电磁脉冲的措施 其他各类防雷建筑物 当其建筑物内系统所接设备的重要性高 以及所处雷击磁场环境和加于设备的闪电电涌无法满足要求时 也应采取防雷击电磁脉冲的措施 防雷击电磁脉冲的措施应符合本规范第6章的规定 等电位是防雷装置与下列诸物体之间互相连接以实现等电位 金属装置 建筑物内系统 从外部引入建筑物的外来导电物体和线路 互相连接的方法可采用 在那些自然等电位连接不能提供电气贯通之处用等电位连接导体 在用等电位连接导体做直接连接不行之处用浪涌保护器 SPD 连接 在不允许用等电位连接导体做直接连接之处用隔离放电间隙 ISG 连接 间隔距离达不到要求之处 4 2第一类防雷建筑物的防雷措施4 2 1第一类防雷建筑物防直击雷的措施应符合下列规定 1应装设独立接闪杆或架空接闪线或网 架空接闪网的网格尺寸不应大于5m 5m或6m 4m 应注意独立避雷针或架空避雷线 网 的独立性 即接闪器与被保护建筑物脱离 2排放爆炸危险气体 蒸气或粉尘的放散管 呼吸阀 排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内 当有管帽时应按表4 2 1的规定确定 当无管帽时 应为管口上方半径5m的半球体 接闪器与雷闪的接触点应设在本款第1项或第2项所规定的空间之外 说明 0 1 2 20 21 22区应该都包含在内 表4 2 1有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间注 相对密度小于或等于0 75的爆炸性气体规定为轻于空气的气体 相对密度大于0 75的爆炸性气体规定为重于空气的气体 当以空气作为参考密度时 是在标准状态 0 和101 325kPa 下干燥空气的密度 为1 293kg m3 或1 293g L 说明 第二款 压力单位用Pa及kPa 它们是法定计量单位 标准大气压力为非法定计量单位 一旦有关国际学术组织宣布废除时 我国也将随着停止使用 因此 表3 2 1中的压力单位采用kPa 一个标准大气压等于 1 01325 105Pa 1 01325 102kPa 接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外 接触点处于该空间的正上方之外也属于 在上述空间之外 椭圆的标准方程分两种情况 1 当焦点在x轴时 椭圆的标准方程是 x2 a2 y2 b2 1 a b 0 3排放爆炸危险气体 蒸气或粉尘的放散管 呼吸阀 排风管等 当其排放物达不到爆炸浓度 长期点火燃烧 一排放就点火燃烧 以及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管 安全阀 接闪器的保护范围可仅保护到管帽 无管帽时可仅保护到管口 4独立接闪杆的杆塔 架空接闪线的端部和架空接闪网的每根支柱处应至少设一根引下线 对用金属制成或有焊接 绑扎连接钢筋网的杆塔 支柱 宜利用金属杆塔或钢筋网作为引下线 5独立接闪杆和架空接闪线或网的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道 电缆等金属物之间的间隔距离 图4 2 1 应按下列公式计算 但不得小于3m 另独立避雷针及接地装置与道路或建筑物的出入口距离应大于3m 否则采取均压措施或铺设卵石或沥青地面 1 地上部分 当hx 5Ri时 Sa1 0 4 Ri 0 1hx 4 2 1 1 当hx 5Ri时 Sa1 0 1 Ri hx 4 2 1 2 2 地下部分 Se1 0 4Ri 4 2 1 3 式中 Sa1 空气中的间隔距离 m Se1 地中的间隔距离 m Ri 独立接闪杆 架空接闪线或网支柱处接地装置的冲击接地电阻 hx 被保护建筑物或计算点的高度 m 说明 一 应取2者最大值 二 Ri为冲击接地电阻 说明 第五款 为了防止雷击电流流过防雷装置时所产生的高电位对被保护的建筑物或与其有联系的金属物发生反击 应使防雷装置与这些物体之间保持一定的安全距离 防雷装置地上高度hx处的电位为 由于没有更合理的方法 与原规范相同 安全距离仍按电阻电压降和电感电压降相应求出的距离相加而得 因此 相应的安全距离为 式中 UR 雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降 kV 即接地体上 UL 雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电压降 kV 即引下线上 Ri 接地装置的冲击接地电阻 雷电流陡度 kA s I 雷电流幅值 kA L0 引下线的单位长度电感 H m 取其等于1 5 H m ER 电阻电压降的空气击穿强度 kV m 取其等于500kV m EL 电感电压降的空气击穿强度 kV m 本规范各类防雷建筑物所采用的雷电流参量见附录F的附表F 0 1 1 附表F 0 1 3 根据对雷电所测量的参数得知 雷电流最大幅值出现于第一次正极性或负极性雷击 雷电流最大陡度出现于第一次雷击以后的负雷击 正极性雷击通常仅出现一次 无重复雷击 首次正极性雷击的雷电流参量 附表F 0 1 1 说明 对雷电流的电荷量QS和单位能量可近似按下列计算式计算 QS 1 0 7 I T2 A S W R 1 2 1 0 7 I2 T2 MJ 例如一类防雷建筑物 QS 1 0 7 200KA 350us 100CW R 1 2 1 0 7 200KA 2 350us 10MJ 首次负极性雷击的雷电流参量 附表F 0 1 2 后续负极性雷击以后的雷电流参量 附表F 0 1 3 长时间雷击的雷电流参量 附表F 0 1 4 平均电流 近似等于Ql T I 峰值电流 幅值 T1 视在波前时间 波头时间 10 90 的T 1 25 T2 视在半峰值时间 半值时间 0 50 的T 一次闪击中可能的几种雷击 附图6 1 i i i IEC TC81的有关文件提出电感电压降的空气击穿强度为 kV m 因此 根据附表F 0 1 1 当T1 10 s时 kV m 根据附表F 0 1 3 当T1 0 25 s时 以附表F 0 1 1的有关参量和上述有关数值代人公式 得 kV m kA s 说明 这里用正极性雷击雷电流参数来计算 分析原因 正极性雷电比负极性雷电参数值 100KA 1us 大 故取大值 考虑计算简化 取作Sal 0 4Ri 0 04hx 因此 Sal 0 4 Ri 0 1hx 上式即规范 4 2 1 l 式 同理 改用附表F 0 1 3及其它有关数值代人公式 其中 kA s 说明 采用负极性以后雷击雷电流参数值 自然界负极性闪电居多 当建筑物高度 5Ri时 有被后续电流持续放电的可能性 因此 Sal 0 1 Ri hx 4 2 1 2 4 2 1 1 式和 4 2 1 2 式相等的条件为 0 4Ri 0 04hx 0 1Ri 0 1hx 即hx 5Ri 因此 当hx 5Ri时 4 2 1 1 式的计算值大于 4 2 1 2 式的计算值 当hx 5Ri时 4 2 1 2 式的计算值大于 4 2 1 1 式的计算值 当hx 5Ri时 两值相等 根据 雷电 一书下卷第87页 1983年 李文恩等译 水利电力出版社出版 该书译自英文版 Lightning 第2卷 R H Golde主编 1977年版 土壤的冲击击穿场强为200 1000kV rn 其平均值为600kV m 取与空气击穿强度一样的数值 即500kV m 根据附表6 1 对第一类防雷建筑物取I 200kA 因此 地中的安全距离为 即Sel 0 4Ri上式即规范 4 2 1 3 式 2 地下部分 Sel 0 4Ri 4 2 1 3 式中 Sa1 空气中距离 m Se1 地中距离 m Ri 独立避雷针或架空避雷线 网 支柱处接地装置的冲击接地电阻 hx 被保护物或计算点的高度 m 6架空接闪线至屋面和各种突出屋面的风帽 放散管等物体之间的间隔距离 图4 2 1 应按下列公式计算 但不应小于3m 1 当 h l 2 5Ri时 Sa2 0 2Ri 0 03 h l 2 4 2 1 4 2 当 h l 2 5Ri时 Sa2 0 05Ri 0 06 h l 2 4 2 1 5 式中 Sa2 接闪线至被保护物在空气中的间隔距离 m h 接闪线的支柱高度 m l 接闪线的水平长度 m 7架空接闪网至屋面和各种突出屋面的风帽 放散管等物体之间的间隔距离 应按下列公式计算 但不应小于3m 1 当 h l1 5Ri时 Sa2 1 n 0 4Ri 0 06 h l1 4 2 1 6 2 当 h l1 5Ri时 Sa2 1 n 0 1Ri 0 12 h l1 4 2 1 7 式中 Sa2 接闪网至被保护物在空气中的间隔距离 m l1 从接闪网中间最低点沿导体至最近支柱的距离 m n 从接闪网中间最低点沿导体至最近不同支柱并有同一距离l1的个数 8独立接闪杆 架空接闪线或架空接闪网应设独立的接地装置 每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10 在土壤电阻率高的地区 可适当增大冲击接地电阻 但在3000 m以下的地区 冲击接地电阻不应大于30 如下表 一些设施接地电阻 或冲击接地电阻 允许值 平时我们实际检测的是工频接地电阻 下面简单介绍一下它们的换算 测量接地电阻所依据的基本原理是欧姆定律 最初电力系统是为了安全而设置接地 对大地通以工频电流 测量此电流在大地中产生的电压 求出二者的比值而得出 几十年来电力系统都是用摇表测大地的电阻 用的是工频电流 但对于防雷来说显然不合适 冲击电阻是接地体在泄散高幅值冲击电流时 接地体周围土壤放电击穿时产生火花效应表现的电阻值 通常的仪表不易准确测得冲击接地电阻 因为仪表所通入大地的电流太小 与雷电流完全不同 防雷规范中所规定的接地电阻是冲击接地电阻 但是我们检测中所测出的是工频接地电阻 因此应进行换算 实验表明 同一地方的散流电阻其冲击接地电阻阻常小于工频接地电阻 接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算 接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算应按下式确定 R A Ri C 0 1 式中 R 接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线大于le而取其等于le时的工频接地电阻 A 换算系数 其数值宜按附图C 0 1确定 Ri 所要求的接地装置冲击接地电阻 C 0 2接地体的有效长度可按下式计算 le 式中 le 接地体的有效长度 m 敷设接地体处的土壤电阻率 m C 0 3环绕建筑物的环形接地体应按下列方法确定冲击接地电阻 当环形接地体周长的一半大于或等于接地体的有效长度时 引下线的冲击接地电阻应为从与引下线的连接点起沿两侧接地体各取有效长度的长度算出的工频接地电阻 换算系数应等于1 当环形接地体周长的一半小于有效长度时 引下线的冲击接地电阻应为以接地体的实际长度算出的工频接地电阻再除以换算系数 C 0 4与引下线连接的基础接地体 当其钢筋从与引下线的连接点量起大于20m时 其冲击接地电阻应为以换算系数等于1和以该连接点为圆心 20m为半径的半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻 第3 2 2条第一类防雷建筑物防雷电感应的措施 应符合下列要求 一 建筑物内的设备 管道 构架 电缆金属外皮 钢屋架 钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管 风管等金属物 均应接到防雷电感应的接地装置上 金属屋面周边每隔18 24m应采用引下线接地一次 现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面 其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路 并应每隔18 24m采用引下线接地一次 说明 被保护建筑物内的金属物接地 是防雷电感应的主要措施 本款还规定了不同类型屋面的处理 无疑 金属屋面或钢筋混凝土屋面内的钢筋进行接地 有良好的防雷电感应和一定的屏蔽作用 对于钢筋混凝土预制构件组成的屋面 要求其钢筋接地有时会遇到困难 但希望施工时密切配合 以达到接地要求 二 平行敷设的管道 构架和电缆金属外皮等长金属物 其净距小于100mm时应采用金属线跨接 跨接点的间距不应大于30m 交叉净距小于100mm时 其交叉处亦应跨接 当长金属物的弯头 阀门 法兰盘等连接处的过渡电阻大于0 03 时 连接处应用金属线跨接 对有不少于5根螺栓连接的法兰盘 在非腐蚀环境下 可不跨接 说明 连接处过渡电阻不大于0 03 时 以及对有不少于5根螺栓连接的法兰盘可不跨接的规定 是参考国外资料和国内的实践经验确定的 第二款 本款规定距离小于100mm的平行长金属物 每隔不大于30m互相连接一次 是考虑到电磁感应所造成的电位差只能将几厘米的空隙击穿 计算结果如下 当管道间距超过100mm时 就不会发生危险 交叉管道亦作同样处理 两根间距300mm的平行管道 与引下线平行敷设 距引下线3m并与其处于一个平面上 如果将引下线视作无限长 这时在管道环路内的感应电压U kV 为 它可能击穿的气隙距离d为 公式1 式中 l 平行管道的长度 m 取30m计算 流经引下线的雷电流的陡度 kA s 根据表F 0 1 1的参量取200kA s计算 M一一1m长两根间距300mm平行管道环路与引下线之间的互感 H m 经计算得M 0 019 H m EL 电感电压的空气击穿强度 kV m 与前面说明相同 取3000kV m计算 后续负极性雷击 T1 0 25us 将上述有关数值代人公式1得m即使在管道间距大到300mm的情况下 所感应的电压仅可能击穿0 038m的气隙 若间距减到100mm 所感应的电压就更小了 由于M值减小 说明 单相二线制的电感计算 M 0 92 lg D r 0 05 M 电感 mH km D 两导线的轴线间的距离 cm r 导线半径 cm 导线相对磁导率 对有色金属 1以BVV2 2 5 A 为例 D平均为1 055cm r为0 089cm 计算得 M 0 00104 uH m 3 防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用 其工频接地电阻不宜大于10 防雷电感应的接地装置与独立避雷针 架空避雷线或架空避雷网的接地装置之间的距离应符合本规范第4 2 1条五款的要求 屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接 不应少于两处 4 2 3第一类防雷建筑物防闪电电涌侵入的措施应符合下列规定 1室外低压配电线路应全线采用电缆直接埋地敷设 在入户处应将电缆的金属外皮 钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上 2当全线采用电缆有困难时 应采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线 并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入 架空线与建筑物的距离不应小于15m 在电缆与架空线连接处 尚应装设户外型电涌保护器 电涌保护器 电缆金属外皮 钢管和绝缘子铁脚 金具等应连在一起接地 其冲击接地电阻不宜大于30 所装设的电涌保护器应选用 级试验产品 其电压保护水平应小于或等于2 5kV 其每一保护模式应选冲击电流等于或大于10kA 若无户外型电涌保护器 应选用户内型电涌保护器 其使用温度应满足安装处的环境温度 并应安装在防护等级IP54的箱内 当电涌保护器的接线形式为本规范表J 1 2中的接线形式2时 接在中性线和PE线间电涌保护器的冲击电流 当为三相系统时不应小于40kA 当为单相系统时不应小于20kA 3当架空线转换成一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入时 其埋地长度可按下式计算 l 4 2 3 式中 l 电缆铠装或穿电缆的钢管埋地直接与土壤接触的长度 m 埋电缆处的土壤电阻率 m 4在入户处的总配电箱内是否装设电涌保护器应按本规范第6章得规定确定 当需要安装电涌保护器时 电涌保护器的最大持续运行电压值和接线形式应按本规范附录J的规定确定 连接电涌保护器的导体截面应按本规范表5 1 2的规定取值 7架空金属管道 在进出建筑物处 应与防闪电感应的接地装置相连 距离建筑物100m内的管道 应每隔25m接地一次 其冲击接地电阻不应大于30 并应利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接 绑扎钢筋网作为引下线 其钢筋混凝土基础宜作为接地装置 埋地或地沟内的金属管道 在进出建筑物处应等电位连接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上 4 2 4当难以装设独立的外部防雷装置时 可将接闪杆或网格不大于5m 5m或6m 4m的接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上 接闪网应按本规范附录B的规定沿屋角 屋脊 屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设 当建筑物高度超过30m时 首先应沿屋顶周边敷设接闪带 接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上 也可设在外墙外表面或屋檐垂直面外 并必须符合下列规定 1接闪器之间应互相连接 2引下线不应少于两根 并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀或对称布置 其间距沿周长计算不宜大于12m 说明 从法拉弟笼的观点看 网格尺寸和引下线间距越小 对雷电感应的屏蔽越好 局部区域电位分布较均匀 雷电流通过引下线入地 当引下线数量较多且间距较小时 雷电流在局部区域分布也就较均匀 引下线上电压降减小 反击危险也相应减小 考虑到我国工业建筑物的柱距 一般均为6m 因此 按6m的倍数考虑 故本规范对引下线间距相应定为12 18 25m 附录B建筑物易受雷击的部位B 0 1平屋面或坡度不大于1 10的屋面 檐角 女儿墙 屋檐应为其易受雷击的部位 图B 0 1 B 0 2坡度大于1 10且小于1 2的屋面 屋角 屋脊 檐角 屋檐应为其易受雷击的部位 图B 0 2 B 0 3坡度不小于1 2的屋面 屋角 屋脊 檐角应为其易受雷击的部位 图B 0 3 B 0 4对图B 0 2和图B 0 3 在屋脊有接闪带的情况下 当屋檐处于屋脊接闪带的保护范围内时 屋檐上可不设接闪带 3排放爆炸危险气体 蒸气或粉尘的管道应符合本规范第4 2 1条2 3款 即管口 管帽 的规定 4建筑物应装设等电位连接环 环间垂直距离不应大于12m 所有引下线 建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上 等电位连接环可利用电气设备的等电位连接干线环路 说明 对于较高的建筑物 引下线很长 雷电流的电感压降将达到很大的数值 需要在每隔不大于12m的高度处 用均压环将各条引下线在同一高度连接起来 并接到同一高度的屋内金属物体上 以减小其间的电位差 避免发生反击 5外部防雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体 每根引下线的冲击接地电阻不应大于10 并应和电气和电子系统等接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连 此接地装置可兼作防雷电感应接地之用 说明 第五款 关于共同接地 由于防雷装置直接装在建 构筑物上 要保持防雷装置与各种金属物体之间的安全距离已成为不可能 此时 只能将屋内各种金属物体及进出建筑物的各种金属管线 进行严格的接地 而且所有接地装置都必须共用 并进行多处连接 使防雷装置和邻近的金属物体电位相等或降低其间的电位差 以防反击危险 一般说来 接地电阻越低 防雷得到的改善越多 但是 不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大 6当每根引下线的冲击接地电阻大于10 时 外部防雷的环形接地体宜按以下方法敷设 当土壤电阻率小于或等于500 m时 对环形接地体所包围面积的等效圆半径小于5m的情况 每一引下线处应补加水平接地体或垂直接地体 本款第1项补加水平接地体时 其最小长度应按下式计算 4 2 4 1 式中 lr 补加水平接地体的最小长度 m A 环形接地体所包围的面积 m2 补加垂直接地体时 其最小长度应按下式计算 本款第1项补加垂直接地体时 其最小长度应按下式计算 4 2 4 2 式中 lv 补加垂直接地体的最小长度 m 4 当土壤电阻率大于500 m 小于或等于3000 m 且对环形接地体所包围面积的等效圆半径符合下式的计算值时 每一引下线处应补加水平接地体或垂直接地体 4 2 4 3 5 本款第4项补加水平接地体时 其最小总长度应按下式计算 4 2 4 4 6 本款第4项补加垂直接地体时 其最小总长度应按下式计算 4 2 4 5 注 按本款方法敷设接地体以及环形接地体所包围的面积的等效圆半径等于或大于所规定的值时 每根引下线的冲击接地电阻可不作规定 共用接地装置的接地电阻按50Hz电气装置的接地电阻确定 应为不大于按人身安全所确定的接地电阻值 说明 就是接地电阻与人身的电阻并联后 通过人身的电流小于30mA以下 来保证人的安全 7当建筑物高于30m时 尚应采取下列防侧击的措施 1 应从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平接闪带并与引下线相连 2 30m及以上外墙上的栏杆 门窗等较大的金属物应与防雷装置连接 第4 2 5条当树木高于建筑物且不在接闪器保护范围之内时 树木与建筑物之间的净距不应小于5m 说明 根据原 建筑防雷设计规范 编写组调查的几个例子 雷击树木引起的反击 其距离均未超过2m 例如 重庆某结核病医院 南宁某矿山机械厂 广东花县某学校及海南岛某中学等由于雷击树木而产生的反击均未超过2m 考虑安全系数后 现规定净距不应小于5m P18页 略去了电子系统SPD的讲解 4 3第二类防雷