对GB 50057—2010《建筑物防雷设计规范》的解读.pdf

标准解读 对 GB 5 0 0 5 7 2 0 1 0 建筑物防雷设计规范 的解读 石健 宋平健 北京市避雷装置安全检测 中心 北京1 0 0 0 8 9 建 圜 N o 4 V o 1 6 S e r i a l No 6 4 2 1 I 1 5 摘 要 根据 G B 5 O 0 5 7 2 O 1 0 建筑物防雷设计规范 结合实际工作中对防雷 规 范的理解 探讨 了防雷 设计 中应 注意 的一些 问题 并对 部分 问题 提 出了解 决 方 法 从而为建筑物 的防雷设计及 防雷保护提供 指导 关 键词 建筑物防雷 电涌保护器 引下线 共用接地电阻 中图分类号 T U 8 6 2 文献标 志码 B文章编号 1 6 7 4 8 4 1 7 2 0 1 5 0 4 0 0 6 1 4 4 0 引 言 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0 建筑物防雷设计规范 作 为我国建筑物雷电防护最根本 的国家技术标准 是在 旧版本规范 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4使用多年之后 进行修订 的 并已于 2 0 1 0年 1 0月 1日正式实施 在这期 间 国际标准和国内防雷技术都有 了很大 的变化和发展 所 以理 解 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0对 做 好现行 的防雷工作十分必要 l 总 则 1 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0第 1 0 1条 中增加 了 防止或减少雷击 电磁脉 冲引发 的电气和 电子 系 统损坏或错误运行 的防护 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4仅 考虑对雷击建筑物的防护保护 2 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0第 1 0 2条扩大 了适 用范围 不 仅适用 于新 建建 构 筑物 的防雷设 计 而且适用于扩建 改建建 构 筑物 的防雷设 计 这主要是因为在 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4之前建筑 物的防雷设计是按 G B J 5 7 1 9 8 3 建筑防雷设计 规范 试行 设计的 如使用时间不长 可以不按 宋平健 1 9 5 7 一 男 高级工程师 从事防雷装置检测方面的研究 石健 1 9 8 4 一 男 研究方 向为 防雷检 测 与 电磁兼容 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4修 改 而 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0距 G B J 5 7 1 9 8 3的废 止 时问较 长 所 以增 加 了扩 建 改建 对于实际应用更方便 2 术 语 1 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0增加了术语一节 2 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0将原来常用的避雷针 避雷带 避雷 网等专业用词 修改为接 闪杆 接闪 带 接闪网 按 照避雷针 避雷带 避雷 网的字面 意思 总认为安装接闪器后就可以避免受到雷击 但实际上安装接闪器 是引雷并将其泄放入大地 且安装接 闪器并不一定可 以避免不受 到雷 击损 坏 仅从 直击雷角度考虑 对 于第一 二 三类防 雷建筑物 按照电气一几何模型 雷闪数学模型 h lo p 1 式中 滚球半径 得到保护的最小雷电流 将滚球半径 3 0 4 5 6 0 in分别代 入式 1 计算得 雷 电流分 别 为 5 4 1 0 1 1 5 8 k A 所 以 当雷电流小于上述数值 时 闪电有可能穿过 接闪器而击于被保护物上 建筑物的雷 电防护 6 1 是一个 系统 而接 闪器 的功能 只是减少 实体损 害和生命灾害防护 中外部防雷装置截取对建筑 物的雷电闪击 要最大 限度地避免遭受雷 电的 损害 还要减少 内部 系统失效 的防护 和公共设 施 的防护 3 建筑物 的防雷分类 1 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0的防雷分类 中对第 一 类防雷建筑物和第二 三类 的一部分 如爆 炸场 所 文物 沿用 了 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4的做法 并 没 有考虑以风险作为分类 的基础 主要是依据 I E C 6 2 3 0 5 2 2 0 1 0 当预期风险不可避免时 可 以不顾 风险评估的结果如何而决定提供防雷 2 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0较 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4对 建筑物年预计雷击次数做了调整 对于二类 防雷 建筑物中的部 省级办公建筑物和其他重要或人 员密集的公共建筑物界定从原来 的预计雷击次数 大于0 0 6 欠 a 调整为大于 0 0 5 7 欠 a 住宅 办公 楼等一般民用建筑物或工业建筑物的年预计雷击 次数从大于 0 3次 a 调整为大于0 2 5次 a 对于 三类 防 雷 建 筑 的年 预 计 雷 击 次 数 也 分 别 从 0 0 1 2次 a N 0 0 6 次 a 0 0 6次 a N 0 3 7 欠 a调 整 为 0 0 1 次 a N 0 0 5 次 a 0 0 5次 a N 0 2 5矽 a 在 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4中 三类防雷建筑物 在 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0中可能为二 类防雷建筑物 在 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4中一些不属于 防雷建筑物的建筑物 在 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0中可能 为三类防雷建筑物 建筑物年预计雷击 次数 的调 整扩大了第二 三类防雷建筑物的范围 3 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0较 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4在 第一 二 三类防雷建筑物防雷分类 中增加 了 在 可能发生对地 闪击 的地 区 可依据某一地 区多 年闪电监测资料和雷击灾害事故统计资料 确定 这一地区的初雷 日和终雷 E t 以北京市 为例 查 阅 1 9 9 3 2 0 1 3年 雷击灾 害事故 统计 资料 和近 1 0 a 的闪电监测资料 可知初雷 日为 2 0 0 9年 3月 2 1日 终雷 日为 2 0 0 4年 1 1月 9日 所 以 对 于 在第一年 1 1月 9日到第二年 3月 2 1日时间段内 建造和使用的临时建筑物和构筑物 可不装设 防 雷装置 此外 建筑物的防雷保护是以发生雷闪 6 2 标准解谈 为前提 的 如果没有雷闪的发生 建筑物也无需 防御雷电造成 的损坏 4 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4对爆炸危险环境的划分 参照 G B 5 0 0 5 8 1 9 9 2 爆炸和火灾危 险环境 电力 装置设计规范 爆炸性气体危险环境划分为0 2 区 爆炸性粉尘危险环境划分为 1 O 1 1区 火灾危 险区域划分为 2 1 2 3区 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0参 照 G B 1 2 4 6 3 2 0 0 7 I E C 6 1 2 4 1 一l0 2 0 0 4 可燃性粉 尘环境用电设备 存在或可能存在可燃性粉尘的场 所分类 爆炸性气体危险环境划分为0 2区 爆 炸性粉尘危险环境划分为2 0 2 2区 不再对火灾 危险环境进行划分 根据雷击的影响和产生 的后 果 并结合当地气象 地形 地质及周围环境 因素 直接确定是否为火灾危险场所 4 建筑物的防雷措施 1 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4将防雷分为防直 击雷 防雷电感 应和 防雷 电波侵入 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0 参照 I E C防雷标准 将 防雷分 为外 部防雷 内部 防雷和防雷击电磁脉冲 且对 内部防雷装置防雷 等电位联结 和间隔距离做 了更 明确 的规定和要 求 强制条文 界定 了需要 防雷击 电磁脉冲的防 雷建筑物的范围 更便于实际应用 2 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0较 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4对 接地 电阻值做了调整和补充 对于第一类 防雷建 筑物 增加了对独立接 闪器接地装置冲击接地电 阻值在土壤电阻率 3 0 0 0 Q IT I 以下的地区不应 大于 3 0 n的要求 将 架空线与电缆连接处的冲 击接地电阻值从 1 0 Q调整为 3 0 n 距 离建筑物 1 0 0 IT I 内的架空金属管道冲击接地电阻值从2 0 Q 调整为 3 0 Q 对于第二 三类 防雷建筑物 增加 了共用接地装置的接地 电阻应按5 0 H z 电气装置 接地电阻确定 不应大于按人身安全所确定的接 地电阻值 3 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0对建筑物 内电气 系统 和电子系统电涌保护器 S u r g e P r o t e ct iv e D e v ice S P D 的选择做 了更详细 的规定 强调了架空线与 电缆连接处和电源引入总配 电箱处 S P D的类型 冲击放电电流 电压保护水平 强制性条文 对 天面用电设备 电源 S P D应选用 级试验类型和 标准解读 电压保护水平不应大于 2 5 k V也做 了要求 但 对标称放 电电流没有做 出明确 的规定 提 出而应 根据具体情况 确定 这 是 因为每个 建筑物 的防 雷装置和配电线路差别大 引下线 的数量和配电 接 系统 接 地 方 式 导致 分 流 不 同 G B 5 o 0 5 7 2 0 1 0第 6 4 5条第 3款规定 级试验 S P D标称 放电电流不应小于 5 k A 强调的是与同一线路上 级 S P D的能量配合 而不应成为选择 S P D标称放 电电流的依 据 尤其 对于建筑物天面设备 配 电 处若安装标称放电电流为 5 k A的电源 S P D 会导 致通流容量太小 对于第三类 防雷建筑物 首次雷击雷电流 幅 值为 1 0 0 k A 一般情况下接闪器成闭合环状或 网 状的多根引下线 引下线 的分流系数为 0 4 4 且 用电设备至配电箱之间的线路采用钢管屏蔽 则 流经钢管的冲击雷电流为 Im 1 0 0 0 4 4 4 4 k A 配电箱与天 面钢筋及 其他管线做 了等电位 联结 流入配 电箱 的雷电流又再 分流 流经 S P D 的分流按 1 n 0 1考虑 n为引下线根数 设 n 1 0 则流经 S P D的雷电流为 4 4 1 n 0 1 8 8 k A 如果屋顶用 电设备配 电接地方式为 T N S 分 流时按 5分支路考虑 3根相线 1 根 N线和 1根 P E线 则流经每片 S P D的雷电流为 8 8 5 1 7 6 kA 直击 雷 电 流波 形 为 1 0 3 5 0 I x s 通 常其 与 8 2 0 t x s 最大放电电流 m 换算可按 2 0 倍考虑 则 1 76 2 0 3 5 2 k A 一 般情 况下 I 1 2 所 以标称 放 电电 流 为 3 5 2 2 1 7 6 k A 对于第二类防雷建筑物 由于首次雷击雷 电 流幅值为 1 5 0 k A 在 同样 的情况下相应的标称放 电电流会有所提高 4 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0中第 4 3 6 4 4 6条 规定 共用接地装置的接地 电阻应按 5 0 H z电气 装置的接地电阻确定 不应大于按人身安全所确 定的接地电阻值 G B 5 0 3 4 3 2 0 1 2 建筑物 电子 信息系统防雷技术规 范 第 5 1 2条强制性条文 建 圜 No 4 Vo 1 6 S e r i a l No 6 4 2 0 1 5 规定 对于共用接地装置 的接地 电阻 要求必须 按接入设备 中要求 的最小值 确定 这两个条文 的要求有些 出入 本文认 为接地体不应仅表示 为 电阻单元 而应表示为复数 阻抗 接地线的感抗 表示为 2 对于一根 2 5 1 T im 铜导体 在 1 MHz 条件下 当长度为 3 I l l 时 0 0 5 Q X 2 6 Q 长度为 6 1 1 3 3 时 R 0 1 Q 5 7 Q 对于 电子信息 系统机房 内的设备 工作 频率为数 十至数百 赫 兹 接地装置在高频 电流下电抗值远大于其 电阻 值 要求很低的直流至工频的接地 电阻无 意义 所以 当采用共用接地装 置时 满足不大于按人 身安全所确定 的接地 电阻值 即可 但从建 筑物 电子信息系统直流工作接地 信号接地或功能性 接地 角度考虑 在直流情况和工频情况下 接地 装置的电阻值 不能忽略 从我 国各行业 的实际 情况来看 电子信息设备的种类多且用途各不相 同 对接地装 置电阻值 的要求也不 相同 因此 为确保人身安全和 电气 电子设备 的正 常工作 电子信息设备 的共用接地装置 的接地 电阻值 必 须按接人设备中要求的最小值确定 5 防雷装置 1 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0第 5 2 5条规定 架空 接闪线和架空接闪网宜采用截面不小于5 0 m m 的 热镀锌钢绞线或铜绞线 相比 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4第 4 1 3条的规定 镀锌钢绞线尺寸有 了提高 且增 加了材料种类 该条款只是说明了镀锌钢绞线和 铜绞线做架空接闪线和架空接闪网时最小截面积 取5 0 m m 在 条 件 许 可 时 首 先 应 这 样 做 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0第 5 2 1 条对架空接闪线和架空接闪 网的材料和规格有更全面和具体 的要求 如果选 用不锈钢绞线作为架空接闪线和架空接 闪网 则 最小截面积应为 7 0 m m 而不是 5 0 m m 2 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0第 5 3 7条 保 留 了 G B 5 0 0 5 7 1 9 9 4第 4 2 5条 中一部分 内容 即在 易受机械损坏和防人身接触 的地方 地 面上1 7 m 至地面下 0 3 m的一段接地线应采取暗敷或镀锌 角钢 改性塑料管或橡胶管等保护措施 规定地 6 3 1 l 旧 现代建筑电气 面上1 7 m 主要是引下线在距地面最高为1 8 m 处设断接卡 便于拆装断接卡时不破坏保护措施 对 于 防 止 人 身 接 触 电 压 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0 第 4 5 6 条规定 外露引下线距地面 2 7 m以下的 导体用耐1 2 5 0 I x s 冲击电压为 1 0 0 k V的绝缘层 隔离 或用至少 3 m m厚的交联聚乙烯层隔离 综 合考虑 为防止引下线和接地线被破坏和人身接 触电压 直接采用一根满足冲击 电压要求 的塑料 管或橡胶管埋入地下 0 3 m 地面上2 7 m 引下 线作为防雷装置的检测项 目之一 需定期进行检 测 由于断接卡被塑料管保护起来 使套管不能 上下移动 因此对引下线 的检查 和测量变得 非常 困难 对于 明装 引下线及 接地线保 护套管 的设 计 可以采用两根塑料管或 橡胶管 一根为 地下 0 3 m至地面 另一根为地面至 2 7 m 这样在对 明装引下线进行检测时 可以将地面上 的那一根 向上推 露出断接卡 既起到了保护引下线和防止 人身接触电压的作用 又方便定期检测 6防雷击 电磁脉 冲 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0对从户外沿 线路引入雷击 电涌时 S P D的有效 电压保护水平选值有 明确规 定 当被保护设备距 S P D的距离沿线路 的长度 1 0 m 时 在不考虑 S P D两端引线的感应 电压 降和雷击建筑物附近 S P D与被保护设备之 间感 应过电压的情况下 S P D有效 电压保护水平 U 0 7 5 k V 若 考虑 引线 和线路 环路 的感应 过 电 压 值将更小 查阅北京市气象局备案的 S P D 型号及参数 未发现 U 0 7 5 k V的电源 S P D 所以 当被保护设备为电子信息系统设备时 标准解改 在设备距 S P D的距离沿线路的长度 1 0 I I 1 时 应 在被保护设备前段再加装一级电源 S P D 当线路 内为直击雷电涌时 考虑到 S P D两端引线的感应 电压 应小于等于 1 2 k V 当线路内仅为感应电 涌时 可忽略引线的感应 电压 U 1 5 k V 7 结语 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0为今后 我国的防雷设计提 供 了设计依据 对 G B 5 0 0 5 7 2 0 1 0的理解 应 参考相关的国家标准 和国际标准 并结合实际情 况 才能更好地做好建筑物的防雷保护 GB 5 0 0 5 7 2 0 1 0 建筑物防雷设计规范 s GB 5 0 0 5 7 1 9 9 4 建筑物防雷设计规范 S GB T 2 1 7 1 4 1 2 0 O 8 雷 电防护 总则 S C 6 2 3 0 5 4 2 0 l0 P r o t e ct io n a g a in s t lig h t n in g e lec t r ica l a n d e lec t r o ni c s y s t e ms wit h in s t r uct ur e s S GB 5 0 0 5 8 1 9 9 2 爆炸和火灾危险环境 电力装置 设计规范 S GB 1 2 4 6 3 2 0 0 7 可燃性粉 尘环境 用 电设 备 存 在 或可能存在 可燃性粉尘的场所分类 S G B 5 0 3 4 3 2 0 1 2 建筑物 电子信息 系统 防雷技术 规范 S G B T 2 1 4 3 1 2 0 0 8建筑 物 防 雷装 置 检 测 技术 规范 S 收确 删 2 0 1 4 1 I l3 I n t e r pr e t a t io n a b o u t Co d e f o r GB 5 0 0 5 7 2 0 1 0 De s ig n o f Lig h t n ing Pr o