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  建筑物防雷设计规范
   
   
工程建设标准局部修订公告
第24号
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057-94,由国家机械工业局设计研究院会同有关单位进行了局部修订,已经有关部门会审,现批准局部修订的条文,自2000年10月1日起施行,原规范中相应的条文同时废止。现予公告。
中华人民共和国建设部
2000年8月24日
 
关于发布国家标准《建筑物防雷设计规范》的通知
建标[1994] 257号
根据国家计委计综[1989] 30号文的要求,由机械工业部负责主编,会同有关部门共同修订的国家标准《建筑物防雷设计规范》已经有关部门会审。现批准《建筑物防雷设计规范》GB 50057-94为强制性国家标准,自一九九四年十一月一日起施行。原国家标准《建筑防雷设计规范》GBJ57-83同时废止。
本规范由机械工业部负责管理,其具体解释等工作由机械工业部设计研究院负责,出版发行由建设部标准定额研究所负责组织。
中华人民共和国建设部
一九九四年四月十八日
 
修订说明
本规范是根据国家计委计综[1989]30号文的要求,由我部负责主编,具体由我部设计研究院对原规范修订编制而成。
在修订编制本规范过程中,修订组进行了大量的调查研究,并广泛向全国有关单位和个人征求意见和函审。最后由我部会同有关部门审查定稿。
本规范共分五章和六个附录。主要内容有总则、建筑物的防雷分类、建筑物的防雷措施、防雷装置、接闪器的选择和布置等。
在本规范施行过程中,如发现需要修改或补充之处,请将意见及有关资料寄交机械工业部设计研究院(北京西三环北路5号,邮政编码100089),以便以后修订时参考。
机械工业部
1994年3月
 
第一章 总 则
第1.0.1条 为使建筑物(含构筑物,下同)防雷设计因地制宜地采取防雷指施,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,做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规范。
第1.0.2 条 本规范适用于新建建筑物的防雷设计。
本规范不适用于天线塔、共用天线电视接收系统、油罐、化工户外装置的防雷设计。
第1.0.3 条 建筑物防雷设计,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,详细研究防雷装置的形式及其布置。
第1.0.4 条 建筑物防雷设计除应执行本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。
 第二章 建筑物的防雷分类
第2.0.1条 建筑物应根据其重要性、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。
策2.0.2条 遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物:
一、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。
三、具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
第2.0.3条 遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:
一、国家级重点文物保护的建筑物。
二、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、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物。
四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,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。
五、具有1区爆炸危险环境的建筑物,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。
六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。
七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
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。
注:预计雷击次数应按本规范附录一计算。
第2.0.4条 遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物:
一、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
二、预计雷击次数大于或等于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、预计雷击次数大于或等于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。
四、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。
五、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果,并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素,确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境。
六、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。
 第三章 建筑物的防雷措施
第一节 -般规定
第3.1.1条 各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵人的措施。
第一类防雷建筑物和本规范第2.0.3条四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。
第3.1.2条 装有防雷装置的建筑物,在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下,应采取等电位连接。
第二节 第一类防雷建筑物的防雷措施
第3.2.1条 第一类防雷建筑物防直击雷的措施,应符合下列要求
一、应装设独立避雷针或架空避雷线(网),使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。
二、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3.2.1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上述空间之外。
有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间隔表3.2.1
 
三、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、一排放就点火燃烧时,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。
四、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各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,宜利用其作为引下线。
五、独立避雷针和架空避雷线(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距离(图3.2.1),应符合下列表达式的要求,但不得小于3m:
 
1、地上部分:当hx<5Ri时,
Sa1≥0.4(Ri+0.1hx) (3.2.1-1)
当hx≥5Ri时,
Sa1≥0.1(Ri+hx) (3.2.1-2)
2、地下部分: Se≥0.4Ri (3.2.1-3)
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(Ω);
Hx—被保护物或计算点的高度(m)。
六、架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离(图3.2.1),应符合下列表达式的要求,但不应小于3m:
1.当(h+l/2)<5Ri时,
Sa2≥0.2Ri+0.03(h+l/2) (3.2.1-4)
2.当(h+l/2)≥5Ri
Sa2≥0.05Ri+0.06(h+l/2) (3.2.1-5)
式中 Sa2 — 避雷线(网)至被保护物的空气中距离(m)
h — 避雷线(网)的支柱高度(m);
l — 避雷线的水平长度(m)。
七、架空避雷网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离,应符合下列表达式的要求,但不应小于3m:
当(h+l1)<5Ri时,
Sa2≥1/n〔0.4Ri+0.06(h+l1)〕 ( 3.2.1-6)
当(h+l1)≥5Ri时,
Sa2≥1/n〔0.1Ri+0.12(h+l1)〕 (3.2.1-7)
式中 l1—从避雷网中间最低点沿导体至最近支柱的距离(m);
n—从避雷网中间最低点沿导体至最近支柱并有同一距离l1的个数。
八、独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置,每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区,可适当增大冲击接地电阻。
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。
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0.03Ω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。
三、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用,其工频接地电阻不应大于10Ω。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3.2.1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。
第3.2.3条 第一类防雷建筑物防止雷电波侵人的措施,应符合下列要求:
一、低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设,在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时,可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人,其埋地长度应符合下列表达式的要求,但不应小于15m:
 
在电缆与架空线连接处,尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不应大于10Ω。
二、架空金属管造,在进出建筑物处,应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道,应每隔25m左右接地一次,其冲击接地电阻不应大于20Ω,并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。
埋地或地沟内的金属管道,在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。
第3.2.4条 当建筑物太高或其它原因难以装设独立避雷针、架空避雷线、避雷网时,可将避雷针或网格不大于5m×5m或6m×4m的避雷网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上,避雷网应按本规范附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。并必须符合下列要求:
一、所有避雷针应采用避雷带互相连接。
二、引下线不应少于两根,并应沿建筑物四周均匀或对称布置,其间距不应大于12m。
三、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的管道应符合本规范第3.2.1条二、三款的要求。
四、建筑物应装设均压环,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。均压环可利用电气设备的接地干线环路。
五、防直击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10Ω,并应和电气设备接地装置及所有进人建筑物的金属管道相连,此接地装置可兼作防雷电感应之用。
六、防直击雷的环形接地体尚宜按以下方法敷设:
 

七、当建筑物高于30m时,尚应采取以下防侧击的措施:
1. 从30m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连;
2. 30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。
八、在电源引人的总配电箱处宜装设过电压保护器。
第3.2.5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。
 第三节 第二类防雷建筑物的防雷措施
第3.3.1条 第二类防雷建筑物防直击雷的措施,宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由其混合组成的接闪器。避雷网(带)应按本规范附录二的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设,并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。
第3.3.2条 突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体,应按下列方式保护:
一、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合本规范第3.2.1条二款的要求。
二、排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱,1区、11区和2区爆炸危险环境的自然通风管,装有阻火器的排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管,本规范第3.2.1条三款所规定的管、阀及煤气放散管等,其防雷保护应符合下列要求:
1.金属物体可不装接闪器,但应和屋面防雷装置相连;
2.在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器,并和屋面防雷装置相连。
第3.3.3条 引下线不应少于两根,并应沿建筑物四周均匀或对称布置,其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时,可按跨度设引下线,但引下线的平均间距不应大于18m。
第3.3.4条 每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置,并宜与埋地金属管道相连;当不共用、不相连时,两者间在地中的距离应符合下列表达式的要求,但不应小于2m:
Se2≥0.3KcRi (3.3.4)
式中 Se2— 地中距离(rn)
KC — 分流系数,其值按附录五确定。
在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下,接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
第3.3.5条 利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定:
一、建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。本规范第2.0.3条二、三、八、九款所规定的建筑物尚宜利用其作为接闪器.
二、当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时,宜利用基础内的钢筋作为接地装置。
三、敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢,当仅一根时,其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋,其截面积总和不应小于一根直径为10mm钢筋的截面积。
四、利用基础内钢筋网作为接地体时,在周围地面以下距地面不小于0.5m,每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求:
S≥4.24kc2 (3.2.5)
式中 S — 钢筋表面积总和(m2)。
五、当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝±基础内敷设人工基础接地体时,接地体的规格尺寸不应小于表3.3.5的规定。
 
六、构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋,其箍筋与钢筋的连接,钢筋与钢筋的连接应采用土建施工的绑扎法连接或悍接。单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述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。
第3.3.6条 当土壤电阻率ρ小于或等于3000Ω·m时,在防雷的接地装置同其它接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下,防雷的接地装置可不计及接地电阻值,但其接地体应符合下列规定之一:
一、防直击雷的环形接地体的敷设应符合本规范第3.2.4条六款1项的要求,但土壤电阻率ρ的适用范围应放大到小于或等于3000Ω·m。
二、在符合本规范第3.3.5条规定的条件下利用槽形、板形或条形基础的钢筋作为接地体,当槽形、板形基础钢筋网在水平面的投影面积或成环的条形基础钢筋所包围的面积A大于或等于80m2时,可不另加接地体.
三、在符合本规范第3.3.5条规定的条件下,对6m柱距或大多数柱距为6m的单层工业建筑物,当利用柱子基础的钢筋作为防雷的接地体并同时符合下列条件时,可不另加接地体:
1.利用全部或绝大多数柱子基础的钢筋作为接地体
2.柱子基础的钢筋网通过钢柱,钢屋架,钢筋混凝土柱子、屋架、屋面板、吊车梁等构件的钢筋或防雷装置互相连成整体;
3.在周围地面以下距地面不小于0.5m,每一柱子基础内所连接的钢筋表面积总和大于或等于0.82m2
第3.3.7条 本规范第2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物,其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、构架等主要金属物,应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接地装置上,可不另设接地装置。
二、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合本规范第3.2.2条二款的要求,但长金属物连接处可不跨接。
三、建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。
第3.3.8条 防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气线路的反击,应符合下列要求.:
一、当金属物或电气线路与防雷的接地装置之间不相连时,其与引下线之间的距离应按下列表达式确定:
当 lx<5Ri时,
sa3≥0.3kc(Ri +0.1lx ) (3.3.8-1)
当lx≥5Ri 时,
sa3≥0.075kc(Ri+lx) (3.3.8-2)
式中 sa3一 空气中距离(m)
Ri 一引下线的冲击接地电阻(Ω)
lx 一 引下线计算点到地面的长度(m)。
二、当金属物或电气线路与防雷的接地装置之间相连或通过过电压保护器相连时,其与引下线之间的距离应按下列表达式确定:
sa4≥0.075kc lx (3.3.8-3)
式中 sa4一 空气中距离(m)I
lx 一引下线计算点到连接点的长度(m)。
当利用建筑物的钢筋或钢结构作为引下线,同时建筑物的大部分钢筋、钢结构等金属物与被利用的部分连成整体时,金属物或线路与引下线之间的距离可不受限制。
三、当金属物或线路与引下线之间有自然接地或人工接地的钢筋混凝土构件、金属板、金属网等静电屏蔽物隔开时,金属物或线路与引下线之间的距离可不受限制。
四、当金属物或线路与引下线之间有混凝土墙、砖墙隔开时,混凝土墙的击穿强度应与空气击穿强度相同,砖墙的击穿强度应为空气击穿强度的1/2。当距离不能满足本条第一、二款的要求时,金属物或线路应与引下线直接相连或通过过电压保护器相连。
五、在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下:当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引人时,宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器,当Y,yno型或D,yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时,在高压侧采用电缆进线的情况下,宜在变压器高、低压侧各相上装设避雷器,在高压侧采用架空进线的情况下,除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外,尚宜在低压侧各相上装设避雷器。
第3.3.9条 防雷电波侵人的措施,应符合下列要求:
一、当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时,在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地;对本规范第2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物,上述金属物尚应与防雷的接地装置相连。
二、本规范第2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物,其低压电源线路应符合下列要求:
1.低压架空线应改换一段埋地金属错装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引人,其埋地长度应符合本规范(3.2.3)表达式的要求,但电缆埋地长度不应小于15m。入户端电缆的金属外皮、钢管应与防雷的接地装置相连。在电缆与架空线连接处尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不应大于10Ω。
2.平均雷暴日小于30d/a 地区的建筑物,可采用低压架空线直接引人建筑物内,但应符合下列要求:
⑴ 在入户处应装设避雷器或设2~3mm的空气间隙,并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接到防雷的接地装置上,其冲击接地电阻不应大于5Ω。
(2)入户处的三基电杆绝缘子铁脚、金具应接地,靠近建筑物的电杆,其冲击接地电阻不应大于10Ω,其佘两基电杆不应大于20Ω。
三、本规范第2.0.3条一、二、三、八、九款所规定的建筑物,其低压电源线路应符合下列要求:
1.当低压架空线转换金属皑装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引人时,其埋地长度应大于或等于15m,尚应符合本条第二款1项的其它要求。
2..当架空线直接引人时,在人户处应加装避雷器,并将其与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。靠近建筑物的两基电杆上的绝缘子铁脚应接地,其冲击接地电阻不应大于30Ω。
四、架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连;当不相连时,架空管道应接地,其冲击接地电阻不应大于10Ω。本规范第.2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物,引人、引出该建筑物的金属管道在进出处应与防雷的接地装置相连;对架空金属管道尚应在距建筑物约25m处接地一次,其冲击接地电阻不应大于10Ω。
第3.3.10条 高度趔过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物,尚应采取以下防侧击和等电位的保护措施:
一、钢构架和混凝土的钢筋应互相连接。钢筋的连接应符合本规范第3.3.5条的要求;
二、应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线,
三、应将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接
四、竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。
第3.3.11条 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐,当其壁厚不小于4mm时,可不装设接闪器,但应接地,且接地点不应少于两处;两接地点间距离不宜大于30m,冲击接地电阻不应大于30Ω。当防雷的接地装置符合本规范第3.3.6条的规定时,可不计及其接地电阻值。放散管和呼吸阀的保护应符合本规范第3..3.2条的要求。
第四节 第三类防雷建筑物的防雷措施
第3.4.1条 第三类防雷建筑物防直击雷的措施,宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按本规范附录二的规定沿屋角、屋背、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×l6m的网格。
平屋面的建筑物,当其宽度不大于20m时,可仅沿网边敷设一圈避雷带。
第3.4.2条 每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω,但对本规范第2.0.4条二款所规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时,两者间在地中的距离不应小于2m。
在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下,接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
第3.4.3条 建筑物宜利用钢筋混凝土屋面板、梁、柱和基础的钢筋作为接闪器、引下线和接地装置,并应符合本规范第3.3.5条二、三、六款和下列的规定:
一、利用基础内钢筋网作为接地体时,在周围地面以下距地面不小于0.5m,每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求:
S≥1.89kc2 (3.4.3)
式中 S —-钢筋表面积总和(m2)。
二、当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时,接地体的规格尺寸不应小于表3.4.3的规定。
 
第3.4.4条 当土壤电阻率ρ小于或等于300Ω·rn时,在防雷的接地装置同其它接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下,防雷的接地装置可不计及接地电阻值,其接地体应符合本规范第3.3.6条的规定,但其二、三款应改为在符合本规范第3.4.3条规定的条件下及其三款3项所规定的钢筋表面积总和改为大于或等于0.37m2
第3.4.5条 突出屋面的物体的保护方式应符合本规范第3.3.2条的规定。
第3.4.6条 砖烟囱、钢筋混凝土烟囱,宜在烟囱上装设避雷针或避雷环保护。多支避雷针应连接在闭合环上。
当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针保护时,应在烟囱口装设环形避雷带,并应对称布置三支高出烟囱口不低于0.5m的避雷针。
钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连。当符合本规范第3.4.3条的要求时,宜利用钢筋作为引下线和接地装置,可不另设专用引下线。
高度不超过40m的烟囱,可只设一根引下线,超过40m时应设两根引下线。可利用螺栓连接或焊接的一座金属爬梯作为两根引下线用。
金属烟囱应作为接闪器和引下线。
第3.4.7条 引下线不应少于两根,但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可只设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置,其间距不应大于25m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时,可按跨度设引下线,但引下线的平均间距不应大于25m。
第3.4.8条 防止雷电流流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或线路的反击,应符合本规范第3.3.8条的要求,但表达式(3.3.8-1)、(3.3.8-2)、(3.3.8-3)相应改按下列表达式计算:
当 lx<5Ri时,
sa3≥0.2kc(Ri+0.1lx ) (3.4.8-1)
当lx≥5R 时,
sa3≥0.05kc(Ri+lx ) (3.4.8-2)
sa4≥0.05kclx (3.4.8-3)
第3.4.9条 防雷电波侵人的措施,应符合下列要求:
一、对电缆进出线,应在进出端将电绕的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时,应在转换处装设避雷器避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
二、对低压架空进出线,应在进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。当多回路架空进出线时,可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其它型式的过电压保护器,但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上。
三、进出建筑物的架空金属管道,在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地,其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
第3.4.10条 高度超过60m的建筑物,其防侧击和等电位的保护措施应符合本规范第3.3.10条一、二、四款的规定,并应将60m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。
 第五节 其它防雷措施
第3.5.1条 当一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物时,其防雷分类和防雷措施宜符合下列规定:
一、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时,该建筑物宜确定为第一类防雷建筑物。
二、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%以下,且第二类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时,或当这两类防雷建筑物的面积均小于建筑物总面积的30%,但其面积之和又大于30%时,该建筑物宜确定为第二类防雷建筑物。但对第一类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入,应采取第一类防雷建筑物的保护措施.
三、当第一、二类防雷建筑物的面积之和小于建筑物总面积的30%,且不可能遭直接雷击时,该建筑物可确定为第三类防雷建筑物;但对第一、二类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入,应采取各自类别的保护措施;当可能遭直接雷击时,宜按各自类别采取防雷措施。
第3.5.2条 当一座建筑物中仪有一部分为第一、二、三类防雷建筑物时,其防雷措施宜符合下列规定:
一、当防雷建筑物可能遭直接雷击时,宜按各自类别采取防雷措施。
二、当防雷建筑物不可能遭直接雷击时,可不采取防直击雷揩施,可仅按各自类别采取防雷电感应和防雷电波侵入的措施。
三、当防雷建筑物的面积占建筑物总面积的50%以上时,该建筑物宜按本规范第3.5.1条的规定采取防雷措施。
第3.5.3条 当采用接闪器保护建筑物、封闭气罐时,其外表面的2区爆炸危险环境可不在滚球法确定的保护范围内。
第3.5.4条 固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其它用电设备的线路,应根据建筑物的重要性采取相应的防止雷电波侵入的措施。并应符合下列规定:
一、无金属外壳或保护网罩的用电设备宜处在接闪器的保护范围内,不宜布置在避雷网之外,并不宜高出避雷网。
二、从配电盘引出的线路宜穿钢管。钢管的一端宜与配电盘外壳相连;另一端宜与用电设备外壳、保护罩相连,并宜就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间断开时宜设跨接线。
三、在配电盘内,宜在开关的电源侧与外壳之间装设过电压保护器。
第3.5.5条 粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场,宜采取防直击雷措施。当其年计算雷击次数大于或等于0.06时,宜采用独立避雷针或架空避雷线防直击雷。独立避雷针和架空避雷线保护范围的滚球半径hr可取100m。
在计算雷击次数时,建筑物的高度可按堆放物可能堆放的高度计算,其长度和宽度可按可能堆放面积的长度和宽度计算。
第3.5.6条 在独立避雷针、架空避雷线(网)的支柱上严禁悬挂电话线、广播线、电视接收天线及低压架空线等。
第四章 防雷装置
第一节 接闪器
第4.1.1条 避雷针宜采用圆钢或焊接钢管制成,其直径不应小于下列数值:
针长1m以下: 圆钢为12mm
钢管为20mm。
针长1~2m.: 圆钢为16mm
钢管为25mm。
烟囱顶上的针: 圆钢为20mm
钢管为40mm。
第4.1.2条 避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢,优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm2其厚度不应小于4mm。
当烟囱上采用避雷环时,其圆钢直径不应小于12mm。扁钢截面不应小于100mm2,其厚度不应小于4mm。
第4.1.3条 架空避雷线和避雷网宜采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线。
第4.1.4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,并应符合下列要求:
一、金属板之间采用搭接时,其搭接长度不应小于100mm
二、金属板下面无易燃物品时,其厚度不应小于0.5mm
三、金属板下面有易燃物品时,其厚度,铁板不应小于4mm,铜板不应小于5mm,铝板不应小于7mm.
四、金属板无绝缘被覆层。
注 .薄的油漆保护层或0.5mm厚沥青层或1mm厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层。
第4.1.5条 除第一类防雷建筑物和本规范第3.3.2条一款的规定外,屋顶上永久性金属物宜作为接闪器,但其各部件之间均应连成电气通路,并应符合下列规定:
一、旗杆、栏杆、装饰物等,其尺寸应符合本规范第4.1.1条和第4.1.2条的规定。
二、钢管、钢罐的璧厚不小于2.5mm,但钢管、钢罐一旦被雷击穿,其介质对周围环境造成危险时,其璧厚不得小于4mm。
注:利用屋顶建筑构件内铜筋作接闪器应符合本规范第3.3.5条和第3.4.3条的规定。
第4.1.6条 除利用混凝土构件内钢筋作接闪器外,接闪器应热镀锌或涂漆。在腐蚀性较强的扬所,尚应采取加大其截面或其它防腐措施。
第4.1.7条 不得利用安装在接收无线电视广播的共用天线的杆顶上的接闪器保护建筑物。
第二节 引下线
第4.2.1条 引下线宜采用圆钢或扁钢,宜优先采用圆钢,圆钢直径不应小于8mm。扁钢截面不应小于48mm2,其厚度不应小于4mm。
当烟囱上的引下线采用圆钢时,其直径不应小于12mm采用扁钢时,其截面不应小100mm2,厚度不应小于4mm。
防腐揩施应符合本规范第4.1.6条的要求。
注:利用建筑构件内钢筋作引下线应符合本规范第3.3.5条和第3.4.3条的规定.
第4.2.2条 引下线应沿建筑物外墙明敷,并经最短路径接地建筑艺术要求较高者可暗敷,但其圆钢直径不应小于10mm,扁钢截面不应小于80mm2
第4.2.3条 建筑物的消防梯、钢柱等金属构件宜作为引下线,但其各部件之间均应连电气通路。
第4.2.3条 采用多根引下线时,宜在各引下线上于距地面0.3m至1.8m之间装设断接卡。
当利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线并同时采用基础接地体时,可不设断接卡,利用钢筋作引下线时应在室内外的适当地点设若干连接板,该连接板可供测量、接人工接地和作等电位连接用。当仅利用钢筋作引下线并采用埋于土壤中的人工接地体时,应在每根引下线上于距地面不低于0.3m处设接地体连接板。采用埋于土壤中的人工接地体时应设断接卡,其上端应与连接板或钢柱焊接。连接板处宜有明显标志。
第4.2.5条 在易受机械损坏和防人身接触的地方,地面上1.7m至地面下0.3m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设施。
 第三节 接地装置
第4.3.1条 埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或圆钢埋于土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。圆钢直径不应小于10mm;扁钢截面不应小于100mm2,其厚不应小于4mm角钢厚度不应小于4mm钢管壁厚不应小于3.5 mm。
在腐蚀性较强的土壤中,应采取热镀锌等防腐措施或加大截面。
接地线应与水平接地体的截面相同。
第4.3.2条 人工垂直接地体的长度宜为2.5m。人工垂直接地体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5m,当受地方限制时可适当减小。
第4.3.3条 人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m。接地体应远离由于砖窑、烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。
第4.3.4条在高土壤电阻率地区,降低防直击雷接地装置接地电阻宜采用下列方法:
一、采用多支线外引接地装置,外引长度不应大于有效长度,有效长度应符合本规范附录三的规定。
二、接地体埋于较深的低电阻率土壤中。
三、采用降阻剂。
四、换土。
第4.3.5条防直击雷的人工接地体距建筑物出人口或人行道不应小于3m。当小于3m时应采取下列措施之一:
一、水平接地体局部深埋不应小于1m
二、水平接地体局部应包绝缘物,可采用50~80mm厚的沥青层
三、采用沥青碎石地面或在接地体上面敷设50~80mm厚的沥青层,其宽度应超过接地体2m。
第4.3.6条 埋在土壤中的接地装置,其连接应采用焊接,并在焊接处作防腐处理。
第4.3.7条 接地装置工频接地电阻的计算应符合现行国家标准《电力装置的接地设计规范》的规定,其与冲击接地电阻的换算应符合本规范附录三的规定。
第五章 接闪器的选择和布置
第一节 接闪器选择
第5.1.1条 接闪器应由下列的一种或多种组成:
一、独立避雷针;
二、架空避雷线或架空避雷网;
三、直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。
第二节 接闪器布置
第5.1.1条 接闪器布置应符合表5.2.1的规定。
接闪器布置表 表5.2.1
 
布置接闪器时,可单独或任意组合采用滚球法、避雷网。
注:滚球法是以hr为半径的一个球体,沿需要防直击雷的部位滚动,当球体只触及接闪器(包括被利用作为接闪器的金属物),或只触及接闪器和地面(包括与大地接触并能承受雷击的金属物),而不触及需耍保护的部位时,则该部分就得到接闪器的保护。滚球法确定接闪器保护范围应符合本规范附录四的规定.
第六章 防雷击电磁脉冲
第一节 一般规定
第6.1.1条 防雷击电磁脉冲除遵守本规范其它各章的有关规定外,尚应符合本章所规定的基本要求。
第6.1.2条 一个信息系统是否需要防雷击电磁脉冲,应在完成直接、间接损失评估和建设、维护投资预测后认真分析综合考虑,做到安全、适用、经济。
第6.1.3条 在设有信息系统的建筑物需防雷击电磁脉冲的情况下,当该建筑物没有装设防直击雷装置和不处于其它建筑物或物体的保护范围内时,宜按第三类防雷建筑物采取防直击雷的防雷措施。在要考虑屏蔽的情况下,防直击雷接闪器宜采用避雷网。
第6.1.4条 在工程的设计阶段不知道信息系统的规模和具体位置的情况下,若预计将来会有信息系统,应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个共用接地系统,并应在一些合适的地方预埋等电位连接板。
第6.1.5条 为了分析估计在防雷装置和做了等电位连接的装置中的电流分布,应将雷电流看成一个电流发生器,它向防雷装置导体和与防雷装置做了等电位连接的装置注入可能包含若干雷击的雷电流。雷电流的波形和参数应按本规范附录六选用。
第二节 防雷区(LPZ)
第6.2.1条 防雷区应按下列原则划分:
一、LPZ0A 区:本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流;本区内的电磁场强度没有衰减。
二、LPZ0B 区:本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击,但本区内的电磁场强度没有衰减。
三、LPZ1 区:本区内的各物体不可能遭到直接雷击,流经各导体的电流比 LPZ 0B 区更小;本区内的电磁场强度可能衰减,这取决于屏蔽措施。
四、LPZn+1 后续防雷区:当需要进一步减小流入的电流和电磁场强度时,应增设后续防雷区,并按照需要保护的对象所要求的环境区选择后续防雷区的要求条件。
注:n=1、2、…
第6.2.2条 在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电位连接,并宜采取屏蔽措施。
注:LPZ0A与LPZ0B区之间无界面。
第三节 屏蔽、接地和等电位连接的要求
第6.3.1条 为减少电磁干扰的感应效应,宜采取以下的基本屏蔽措施:建筑物和房间的外部设屏蔽措施,以合适的路径敷设线路,线路屏蔽。这些措施宜联合使用。
为改进电磁环境,所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起,并与防雷装置相连,但第一类防雷建筑物的独立避雷针及其接地装置除外。如屋顶金属表面、立面金属表面、混凝土内钢筋和金属门窗框架。
在需要保护的空间内,当采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端并宜在防雷区交界处做等电位连接,当系统要求只在一端做等电位连接时,应采用双层屏蔽,外层屏蔽按前述要求处理。
在分开的各建筑物之间的非屏蔽电缆应敷设在金属管道内,如敷设在金属管、金属格栅或钢筋成格栅形的混凝土管道内,这些金属物从一端到另一端应是导电贯通的,并分别连到各分开的建筑物的等电位连接带上。电缆屏蔽层应分别连到这些带上。
第6.3.2条 在建筑物或房间的大空间屏蔽是由诸如金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件组成时,这些构件构成一个格栅形大空间屏蔽,穿入这类屏蔽的导电金属物应就近与其做等电位连接。
当对屏蔽效率未做试验和理论研究时,磁场强度的衰减应按下列方法计算。
一、在闪电击于格栅形大空间屏蔽以外附近的情况下,当无屏蔽时所产生的无衰减磁场强度Ho,相当于处在LPZ0区内的磁场强度,应按下式计算:
H0 = i0/(2·л·Sa)(A/m) (6.3.2-1)
式中: i0──雷电流(A),按本规范附录六的附表6.1和6.2选取;
Sa──雷击点与屏蔽空间之间的平均距离(m)。(图6.3.2-1)
 
当有屏蔽时,在格栅形大空间屏蔽内,即在LPZ1区内的磁场强度从H0减为H1,其值应按下式计算:
H1 = H0/10SF/20(A/m) (6.3.2-2)
式中:SF──屏蔽系数(dB),按表6.3.2的公式计算。
表6.3.2的计算值仅对在LPZ1区内距屏蔽层有一安全距离 dS/1 的安全空间 VS 内才有效(见图6.3.2-2),dS/1 应按下式计算:
dS/1 = w·SF / 10(m) (6.3.2-3)
式中:w──格栅形屏蔽的网格宽(m)。
格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数 表6.3.2
 
注:①适用于首次雷击的磁场;
②适用于后续雷击的磁场;
③相对磁导系数 μr≈200;
④w──格栅形屏蔽的网格宽(m),适用于 W≤5m;
r──格栅形屏蔽网格导体的半径(m)。
 
二、在闪电直接击在位于 LPZ0A 区的格栅形大空间屏蔽上的情况下,其内部 LPZ1 区内 Vs 空间内某点的磁场强度 H1 应按下式计算:
H1 = kH·io·w/(dw·√dr) (A/m) (6.3.2-4)
式中:dr──被考虑的点距LPZ1区屏蔽顶的最短距离(m);
dw ──被考虑的点距LPZ1区屏蔽壁的最短距离(m)
kH ──形状系数(1/√m),取 kH =0.01(1/√m)
w ──LPZ1 区格栅形屏蔽的网格宽(m)。
式(6.3.2-4)的计算值仅对距屏蔽格栅有一安全距离 ds/2 的空间 Vs 内有效,ds/2 应符合下式的要求:
ds/2 = w(m) (6.3.2-5)
信息设备应仅安装在Vs空间内。
信息设备的干扰源不应取紧靠格栅的特强磁场强度。
三、流过包围 LPZ2 区及以上区的格栅形屏蔽的分雷电流将不会有实质性的影响作用,处在 LPZn 区内 LPZn+1 区的磁场强度将由 LPZn 区内的磁场强度 Hn 减至 LPZn+1 区内的Hn+1,其值可近似地按下式计算
Hn+1= Hn /10SF/20(A/m)(6.3.2-6)
式(6.3.2-6)适用于LPZn+1区内距其屏蔽有一安全距离 ds/1 的空间 Vs。ds/1 应按式(6.3.2-3)计算。
第6.3.3条 接地除应符合本规范其它章的规定外,尚应符合下列规定。
一、每幢建筑物本身应采用共用接地系统,其原则构成示于图6.3.3。
二、当互相邻近的建筑物之间有电力和通信电缆连通时,宜将其接地装置互相连接。
 
图6.3.3 接地、等电位连接和共用接地系统的构成
注:a──防雷装置的接闪器以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分,如金属屋顶;
b──防雷装置的引下线以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分,如金属立面、墙内钢筋
c──防雷装置的接地装置(接地体网络、共用接地体网络)以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分,如基础内钢筋和基础接地体;
d──内部导电物体,在建筑物内及其上不包括电气装置的金属装置,如电梯轨道、吊车、金属地面、金属门框架、各种服务性设施的金属管道、金属电缆桥架、地面、墙和天花板的钢筋;
e──局部信息系统的金属组件,如箱体、壳体、机架
f──代表局部等电位连接带单点连接的接地基准点(ERP);
g──局部信息系统的网形等电位连接结构;
h──局部信息系统的星形等电位连接结构;
i──固定安装引入PE线的Ⅰ级设备和不引入 PE 线的Ⅱ级设备;
k──主要供电力线路和电力设备等电位连接用的总接地带、总接地母线、总等电位连接带。也可用作共用等电位连接带
l──主要供信息线路和信息设备等电位连接用的环形等电位连接带、水平等电位连接导体,在特定情况下,采用金属板。也可用作共用等电位连接带。用接地线多次接到接地系统上做等电位连接,宜每隔 5m 连一次
m──局部等电位连接带;
1──等电位连接导体;
2──接地线;
3──服务性设施的金属管道;
4──信息线路或电缆;
5──电力线路或电缆
*──进入 LPZ 1 区处,用于管道、电力和通信线路或电缆等外来服务性设施的等电位连接。
第6.3.4条 穿过各防雷区界面的金属物和系统,以及在一个防雷区内部的金属物和系统均应在界面处做符合下列要求的等电位连接。
一、所有进入建筑物的外来导电物均应在 LPZ 0A 或 LPZ 0B 与 LPZ1 区的界面处做等电位连接。当外来导电物、电力线、通信线在不同地点进入建筑物时,宜设若干等电位连接带,并应就近连到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋上。它们在电气上是贯通的并连通到接地体,含基础接地体。
环形接地体和内部环形导体应连到钢筋或金属立面等其它屏蔽构件上,宜每隔 5m 连接一次。
对各类防雷建筑物,各种连接导体的截面不应小于表6.3.4的规定。
各种连接导体的最小截面(mm2) 表6.3.4
铜或镀锌钢等电位连接带的截面不应小于 50mm2
当建筑物内有信息系统时,在那些要求雷击电磁脉冲影响最小之处,等电位连接带宜采用金属板,并与钢筋或其它屏蔽构件作多点连接。
在 LPZ0A 与 LPZ1 区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器,应采用本规范附录六的附表6.1~附表6.3的雷电流参量估算通过它们的分流值。当无法估算时,可按以下方法确定:全部雷电流 i 的 50% 流入建筑物防雷装置的接地装置,其另50%,即is分配于引入建筑物的各种外来导电物、电力线、通信线等设施。流入每一设施的电流 ii 等于 is/n,n 为上述设施的个数。流经无屏蔽电缆芯线的电流 iv 等于电流 ii 除以芯线数 m,即 iv = ii/m(见图6.3.4-1);对有屏蔽的电缆,绝大部分的电流将沿屏蔽层流走。尚应考虑沿各种设施引入建筑物的雷电流。应采用以上两值的较大者。
 
在 LPZ0B 与 LPZ1 区的界面处做等电位连接用的线夹和电涌保护器仅应按上述方法考虑雷闪击中建筑物防雷装置时通过它们的雷电流;可不考虑沿全长处在 LPZ0B 区的各种设施引入建筑物的雷电流,其值仅为感应电流和小部分雷电流。
二、各后续防雷区界面处的等电位连接也应采用本条一款的一般原则。
穿过防雷区界面的所有导电物、电力线、通信线均应在界面处做等电位连接。应采用一局部等电位连接带做等电位连接,各种屏蔽结构或设备外壳等其它局部金属物也连到该带。
用于等电位连接的接线夹和电涌保护器应分别估算通过的雷电流。
三、所有电梯轨道、吊车、金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的内部导电物,其等电位连接应以最短路径连到最近的等电位连接带或其它已做了等电位连接的金属物,各导电物之间宜附加多次互相连接。
四、一信息系统的所有外露导电物应建立—等电位连接网络。由于按照本章规定实现的等电位连接网络均有通大地的连接,每个等电位连接网不宜设单独的接地装置。
一信息系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物的共用接地系统的等电位连接应采用以下两种基本形式的等电位连接网络之一(图6.3.4-2):S 型星形结构和M型网形结构。
当采用S型等电位连接网络时,信息系统的所有金属组件,除等电位连接点外,应与共用接地系统的各组件有大于 10kV、1.2/50μs 的绝缘。
通常,S 型等电位连接网络可用于相对较小、限定于局部的系统,而且所有设施管线和电缆宜从ERP处附近进入该信息系统。
S 型等电位连接网络应仅通过唯一的一点,即接地基准点ERP组合到共用接地系统中去形成 Ss 型等电位连接(图6.3.4-2)。在这种情况下,设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时宜按星形结构与各等电位连接线平行敷设,以免产生感应环路。用于限制从线路传导来的过电压的电涌保护器,其引线的连接点应使加到被保护设备上的电涌电压最小。
 
当采用M型等电位连接网络时,一系统的各金属组件不应与共用接地系统各组件绝缘。M型等电位连接网络应通过多点连接组合到共用接地系统中去,并形成Mm型等电位连接。
通常,M型等电位连接网络宜用于延伸较大的开环系统,而且在设备之间敷设许多线路和电缆,以及设施和电缆从若干点进入该信息系统。
在复杂系统中,M 型和 S 型等电位连接网络这两种型式的优点可组合在一起,见图6.3.4-3。一个 S 型局部等电位连接网络可与一个M型网形结构组合在一起(见图6.3.4-3的组合1)。一个 M 型局部等电位连接网络可仅经一接地基准点 ERP 与共用接地系统相连(见图6.3.4-3的组合2),该网络的所有金属组件和设备应与共用接地系统各组件有大于 10kV、1.2/50μs 的绝缘,而且所有设施和电缆应从接地基准点附近进入该信息系统,低频率和杂散分布电容起次要影响的系统可采用这种方法。
 
第四节 对电涌保护器和其它的要求
第6.4.1条 当电源采用TN系统时,从建筑物内总配电盘(箱)开始引出的配电线路和分支线路必须采用TN-S系统。
第6.4.2条 本章原则上规定要在各防雷区界面处做等电位连接,但由于工艺要求或其它原因,被保护设备的安装位置不会正好设在界面处而是设在其附近,在这种情况下,当线路能承受所发生的电涌电压时,电涌保护器可安装在被保护设备处,而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于界面处做一次等电位连接。
第6.4.3条 在屏蔽线路从室外的 LPZ0A 或 LPZ0B 区进入 LPZ1 区的情况下,线路屏蔽层的截面 SC 应符合下式规定:
SC≥iiρclc106/Ub(mm2) (6.4.3-1)
式中:ii──流入屏蔽层的雷电流(kA),按图6.3.4-1确定
ρc──屏蔽层的电阻率(Ω·m),20℃时铁为138×10-9Ω·m,铜为17.24×10-9Ω·m,铝为28.264×10-9Ω·m。
lc ──线路长度(m),按表6.4.3-1确定;
Ub ──线路绝缘的耐冲击电压值(kV),电力线路按表6.4.3-2确定;通信线路,纸绝缘为1.5kV,塑料绝缘为5kV。
按屏蔽层敷设条件确定的线路长度 表6.4.3-1

屏蔽层敷设条件
lc(m)
屏蔽层与电阻率ρ(Ω·m)的土壤直接接触
当实际长度>8 时,取lc=8 ;
当实际长度<8 时, 取lc=线路实际长度
屏蔽层与土壤隔离或敷设在大气中
lc=建筑物与屏蔽层最近接地之间的距离

电缆绝缘的耐冲击电压值 表6.4.3-2

电缆的额定电压(KV)
绝缘的耐冲击电压Ub(KV)
≤0.05
5
0.22
15
10
75
15
95
20
125

注:当流入线路的雷电流大于以下数值时,绝缘可能产生不可接受的温升;
对屏蔽线路 Ii = 8Sc
对无屏蔽的线路 I'i = 8n'S′c。
式中 Ii──流入屏蔽层的雷电流(kA);
Sc──屏蔽层的截面(mm2);
I'i ──流入无屏蔽线路的总雷电流(kA);
n' ──线路导线的根数
S'c ──每根导线的截面(mm2)。
第6.4.4条 电涌保护器必须能承受预期通过它们的雷电流,并应符合以下两个附加要求:通过电涌时的最大箝压,有能力熄灭在雷电流通过后产生的工频续流。
在建筑物进线处和其它防雷区界面处的最大电涌电压,即电涌保护器的最大箝压加上其两端引线的感应电压应与所属系统的基本绝缘水平和设备允许的最大电涌电压协调一致。为使最大电涌电压足够低,其两端的引线应做到最短。
在不同界面上的各电涌保护器还应与其相应的能量承受能力相一致。
当无法获得设备的耐冲击电压时 220/380V 三相配电系统的设备可按表6.4.4选用。
220/380V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值 表6.4.4

设备的位置
电源处的设备
配电线路和最后分支线路的设备
用电设备
特殊需要保护的设备
耐冲击过电压类别
Ⅳ类
Ⅲ类
Ⅱ类
Ⅰ类
耐冲击电压额定值(kV)
6
4
2.5
1.5

注:Ⅰ类──需要将瞬态过电压限制到特定水平的设备;
Ⅱ类──如家用电器、手提工具和类似负荷;
Ⅲ类──如配电盘,断路器,包括电缆、母线、分线盒、开关、插座的布线系统,以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等一些其他设备;
Ⅳ类──如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。
6.4.5条 选择 220/380V 三相系统中的电涌保护器时,其最大持续运行电压 Uc 应符合下列规定。
一、 按图6.4.5-1接线的 TT 系统中,Uc 不应小于 1.55U0。
二、 按图6.4.5-2和图6.4.5-3接线的 TN 和 TT 系统中,Uc 不应小于 1.15U0。
三、按图6.4.5-4接线的 IT 系统中 Uc 不应小于1.15U(U 为线间电压)。
注:U0是低压系统相线对中性线的标称电压,在 220/380V 三相系统中,Uo=220V。
 
1──装置的电源; 2──配电盘; 3──总接地端或总接地连接带; 4──电涌保护器(SPD);
5──电涌保护器的接地连接,5a 或5 b; 6──需要保护的设备;
7──剩余电流保护器,应考虑通雷电流的能力;
F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器; RA──本装置的接地电阻;
RB──供电系统的接地电阻;
第6.4.6条 在供电的电压偏差超过所规定的 10% 以及谐波使电压幅值加大的场所,应根据具体情况对氧化锌压敏电阻 SPD 提高本章第6.4.5条所规定的 Uc 值。
第6.4.7条 在 LPZ0A 或 LPZ0B 区与 LPZ1 区交界处,在从室外引来的线路上安装的 SPD,应选用符合I级分类试验的产品。
应按本章第6.3.4条的规定确定通过 SPD 的 10/350μs雷电流幅值。当线路有屏蔽时,通过每个SPD的雷电流可按上述确定的雷电流的 30% 考虑。SPD 宜靠近屏蔽线路末端安装。以上述得出的雷电流作为 Ipeak 来选用SPD。
当按上述要求选用配电线路上的 SPD 时,其标称放电电流 In 不宜小于 15kA。
 
1──装置的电源 2──配电盘; 3──总接地端或总接地连接带; 4──电涌保护器(SPD);
5──电涌保护器的接地连接,5a 或 5b; 6──需要保护的设备; 7──PE与N线的连接带;
F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器; RA──本装置的接地电阻;
RB──供电系统的接地电阻;
注:当采用 TN-C-S 或 TN-S 系统时,在 N 与 PE 线连接处电涌保护器用三个,在其以后 N 与 PE 线分开处安装电涌保护器时用四个,即在N与PE线间增加一个,类似于图6.4.5-1。
 
1──装置的电源; 2──配电盘; 3──总接地端或总接地连接带; 4──电涌保护器(SPD);
4a──电涌保护器或放电间隙; 5──电涌保护器的接地连接,5a或5b; 6──需要保护的设备;
7──剩余电流保护器,可位于母线的上方或下方; F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;
RA──本装置的接地电阻; RB──供电系统的接地电阻;
注:当电源变压器高压侧碰外壳短路产生的过电压加于 4a 设备时不应动作。在高压系统采用低电阻接地和供电变压器外壳、低压系统中性点合用同一接地装置以及切断短路的时间小于或等于 5s 时,该过电压可按 1200V 考虑。
 
1──装置的电源; 2──配电盘; 3──总接地端或总接地连接带; 4──电涌保护器(SPD);
5──电涌保护器的接地连接,5a 或 5b; 6──需要保护的设备; 7──剩余电流保护器;
F──保护电涌保护器推荐的熔丝、断路器或剩余电流保护器;
RA──本装置的接地电阻; RB──供电系统的接地电阻
第6.4.8条 在按本章第6.4.7条要求安装的 SPD 所得到的电压保护水平加上其两端引线的感应电压以及反射波效应不足以保护距其较远处的被保护设备的情况下,尚应在被保护设备处装设 SPD,其标称放电电流 In 不宜小于 8/20μs 3kA。
当被保护设备沿线路距本章第6.4.7条要求安装的 SPD 不大于10m 时,若该 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压小于被保护设备耐压水平的 80%,一般情况在被保护设备处可不装 SPD。
第6.4.9条 当本章第6.4.7条和第6.4.8条要求安装的 SPD 之间设有配电盘时,若第一级 SPD 的电压保护水平加上其两端引线的感应电压保护不了该配电盘内的设备,应在该盘内安装第二级SPD,其标称放电电流不宜小于 8/20μs,5kA。
第6.4.10条 在考虑各设备之间的电压保护水平时,若线路无屏蔽尚应计及线路的感应电压,应按附录七计算,雷电流参量应按附表6.2 选取。在考虑被保护设备的耐压水平时宜按其值的 80% 考虑。
第6.4.11条 在一般情况下,当在线路上多处安装 SPD 且无准确数据时,电压开关型 SPD 与限压型 SPD 之间的线路长度不宜小于 10m,限压型 SPD 之间的线路长度不宜小于 5m。
第6.4.12条 在一般情况下,仅对表6.4.4中的 I、II 类设备宜考虑采取防操作过电压的措施。
注:保护信息线路和设备的 SPD 另按国家有关规定确定。
 附录一 建筑物年预计雷击次数
1.建筑物年预计雷击次数应按下式确定:
N=kNgAe (附1.1)
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/(km2·a)a];
Ae--与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)。
2.雷击大地的年平均密度应按下式确定:
Ng=0.024Td(1.3) (附1.2)
式中 Td--年平均雷暴日,根据当地气象台、站资料确定(d/a)。
3.建筑物等效面积Ae,应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定:
(1)当建筑物的高H小于100m时,其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定(附图1.1):
 
 
(2)当建筑物的高H等于或大于100m时,其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算;建筑物的等效面积应按下式确定:
Ac=[LW+2H(L+W)+πH2]·10(-6)(附1.5)
(3)当建筑物各部位的高不同时,应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度,其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。
 附录二 建筑物易受雷击的部位
1.平屋面或坡度不大于1/10的屋面--檐角、女儿墙、屋檐[附图2.1(a)、2.1(b)]。
2.坡度大于1/10且小于1/2的屋面--屋角、屋脊、檐角、屋檐[附图2.1(c)]。
3.坡度不小于1/2的屋面--屋角、屋脊、檐角[附图2.1(d)]。
4.对附图2.1(c)和2.1(d),在屋脊有避雷带的情况下,当屋檐处于屋脊避雷带的保护范围内时屋檐上可不设避雷带。
附录三 接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算
1.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~=ARi   (附3.1)
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(Ω);
A——换算系数,其数值宜按附图3.1确定;
Ri——所要求的接地装置冲击接地电阻(Ω)。  
2.接地体的有效长度应按下式确定: le=2  (附3.2)
3.环绕建筑物的环形接地体应按以下方法确定冲击接地电阻: 
(1)当环形接地体周长的一半大于或等于接地体的有效长度le时,引下线的冲击接地电阻应为从与该引下线的连接点起沿两侧接地体各取le长度算出的工频接地电阻(换算系数A等于1)。 
(2)当环形接地体周长的一半l小于le时,引下线的冲击接地电阻应为以接地体的实际长度算出工频接地电阻再除以A值。  
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A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。
附录四 滚球法确定接闪器的保护范围
1.单支避雷针的保护范围应按下列方法确定(附图4.1)。
 
1)当避雷针高度h小于或等于hr时:
①距地面hr处作一平行于地面的平行线;
②以针尖为圆心,hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;
③以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体;
④避雷针在hx高度的xx''平面上和在地面上的保护半径,按下列计算式确定:
 
(2)当避雷针高度h大于hr时,在避雷针上取高度hr的点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的作法同本款第(1)项。 (附4.1)和(附4.2)式中的h用hr代入。
2.双支等高避雷针的保护范围,在避雷针高度h小于或等于hr的情况下,当两支避雷针的距离D大于或等于时,应各按单支避雷针的方法确定;当D小于时,应按下列方法确定(附图4.2)。
(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。
(2)C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算:
(附4.3)
在AOB轴线上,距中心线任一距离x处,其在保护范围上边线上的保护高度hx按下式确定:
(附4.4)
该保护范围上边线是以中心线距地面hr的一点O′为圆心,以为半径所作的圆弧AB。
(3)两针间AEBC内的保护范围,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在任一保护高度hx和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法逐点确定(见附图4.2的1-1剖面图)。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
(4)确定xx′平面上保护范围截面的方法.以单支避雷针的保护半径rx为半径,以AB为圆心作弧线与四边形AEBC相交;以单支避雷针的(ro-rx)为半径,以EC为圆心作弧线与上述弧线相接。见附图4.2中的粗虚线。
3.双支不等高避雷针的保护范围,在h1小于或等于hr和h2
(1)AEBC外侧的保护范围,按照单支避雷针的方法确定。
 
(4)两针间AEBC内的保护范围,ACO与AEO是对称的,BCO与BEO是对称的,ACO部分的保护范围按以下方法确定:在hx和C点所处的垂直平面上,以hx作为假想避雷针,按单支避雷针的方法确定(见附图4.3的1-1剖面图)。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。
(5)确定XX''平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。
4.矩形布置的四支等高避雷针的保护范围,在h小于或等于
(1)四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。
(2)B、E避雷针连线上的保护范围见附图4.4的1-1剖面图,外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定:以B、E两针针尖为圆心、hr为半径作弧相交于O点,以O点为圆心、hr为半径作圆弧,与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度ho按下式计算:
 
(3)附图4.4的2-2剖面的保护范围,以P点的垂直线上的O点(距地面的高度为hr+ho)为圆心,hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。F点(H点与此类同)的位置及高度可按下列计算式确定:
(hr-hx)=hr-(bo+x) (附4.9)
(hr+h0-hx)=hr-(D1/2-x)(附4.10)
(4)确定附图4.4的3-3剖面保护范围的方法与本款第(3)项相同。
(5)确定四支等高避雷针中间在ho至h之间于hy高度的yy′平面上保护范围截面的方法:以P点为圆心为半径作圆或圆弧,与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见附图4.4中的虚线。
 
5.单根避雷线的保护范围,当避雷线的高度h大于或等于2hr时,无保护范围;当避雷线的高度h小于2hr时,应按下列方法确定(附图4.5)。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下,当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m,距离为120~150m时宜采用3m。
(1)距地面hr处作一平行于地面的平行线;
(2)以避雷线为圆心、hr为半径,作弧线交于平行线的A、B两点;
(3)以A、B为圆心,hr为半径作弧线,该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围;
(4)当h小于2hr且大于hr时,保护范围最高点的高度h0按下式计算:
ho=2hr-h (附4.11)
(5)避雷线在hx高度的xx′平面上的保护宽度,按下式计算:

式中bx——避雷线在hx高度的xx′平面上的保护宽度(m);
h——避雷线的高度(m);
hr——滚球半径,按本规范表5.2.1确定(m);
hx——被保护物的高度(m)。
(6)避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。
6.两根等高避雷线的保护范围,应按下列方法确定。
(1)在避雷线高度h小于或等于hr的情况下,当D大于或等
①两根避雷线的外侧,各按单根避雷线的方法确定;
②两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定:以A、B两避雷线为圆心,hr为半径作圆弧交于O点,以O点为圆心、hr为半径作圆弧交于A、B点;
③两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算:

④避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定,但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定(附图4.6的1-1剖面):以双支避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h''0
 
①距地面hr处作一与地面平行的线;
②以避雷线A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点;
③以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点;
④以C、E为圆心,hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切;
⑤两避雷线之间保护范围最低点的高度ho按下式计算:

⑦避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定,但在中线上ho线的内移位置按以下方法确定(附图4.7的1-1剖面):以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h''o=(hr-D/2)作为假想避雷针,将其保护范围的延长弧线与ho线交于F点。内移位置的距离x也可按下式计算:
 
7.本附录各图中所画的地面也可以是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。当接闪器在“地面上保护范围的截面”的外周线触及接地金属物、其它接闪器时,各图的保护范围均适用于这些接闪器;当接地金属物、其它接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时,应按以下方法确定所需断面的保护范围(见附图4.8):
(1)以A、B为圆心,hr为半径作弧线相交于O点;
(2)以O为圆心、hr为半径作弧线AB,弧线AB就是保护范围的上边线。
 
附录五 分流系数 kc
1.分流系数 kc,单根引下线时应为1,两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线时应为0.66,接闪器成闭合环或网状的多根引下线时应为0.44(附图5.1)。
 
2.当采用网格型接闪器,引下线用多根环形导体互相连接,接地体采用环形接地体,或者利用建筑物钢筋或钢构架作为防雷装置时,分流系数kc应按附图5.2确定。
 
3. 在接地装置相同(即采用环形接地体)的情况下,按附图5.1和附图5.2计算出的分流系数值不同时,可取较小的值。
附录六 雷电流
1. 闪电中可能出现的三种雷击见附图6.1,其参量应符合附表3.1-附表6.3的规定。雷击参数的定义应按附图6.2确定。
 
2. 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×T (C) (附6.1)
W/R=(1/2)×(1/0.7)×I2×T2 (J/Ω) (附6.2)
式中 I-雷电流幅值(A);
T2 -半值时间(s)。
附录七 环路中感应电压、电流和能量的计算
1. 在不同的线路结构和敷设路径(附图7.1)以及不同的外部防雷装置下当雷击建筑物的防雷装置时,在该等线路中预期的最大感应电压可近似地按附表7.1中的计算式计算。
 
2. 格栅型屏蔽建筑物附近遭雷击时在LPZ1区内环路的感应电压和电流。在LPZ1区Vs空间内的磁场强度看成是均匀的情况下(图6.3.2-1和图6.3.2-2),附图7.2所示为无屏蔽线路构成的环路,其开路最大感应电压U ∝/max 宜按下式确定。
附录八本规范用词说明
一、执行本规范条文时,对于要求严格程度的用词说明如下,以便在执行中区别对待:  
1.表示很严格,非这样做不可的用词:    
正面词采用“必须”;    
反面词采用“严禁”。  
2.表示严格,在正常情况下均应这样做的用词:    
正面词采用“应”;    
反面词采用“不应”或“不得”。  
3.表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词:    
正面词采用“宜”或“可”;    
反面词采用“不宜”。  
二、条文中指明必须按其它有关标准和规范执行的写法为,“应按……执行”或“应符合……要求或规定”。
本规范主编单位和起草人
主编单位:机械工业部设计研究院
起草人:林维勇
中华人民共和国国家标准
建筑物防雷设计规范
GB 50057—94  
 
条文说明
 
前言
根据国家计委计综[1989]30号文的要求,由机械工业部负责主编,具体由机械工业部设计研究院修订编制的《建筑物防雷设计规范》GB 50057—94,经建设部1994年4月18日以建标[1994]257号文批准发布。

为便于广大设计、施工、科研、学校等有关单位人员在使用本规范时能够正确理解和执行条文规定,《建筑物防雷设计规范》修订组根据国家计委关于编制标准、规范条文说明的统一要求,按《建筑物防雷设计规范》的章、节、条顺序,编制了《建筑物防雷设计规范条文说明》,供国内各有关部门和单位参考。在使用中如发现本条文说明有欠妥之处,请将意见直接函寄机械工业部设计研究院《建筑物防雷设计规范》国标管理组(北京西三环北路5号,邮政编码100089)。
1994年4月
 第一章 总 则
第1.0.1条有人认为,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%。
第二章 建筑物的防雷分类
第2.0.1条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2.O.3条的说明。

第2.0.2条

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。

第三款,原规范中有关爆炸火灾危险场所的分类名称按现在新的爆炸火灾危险环境的分区名称修改。其相对应的关系见表2.1。

 
因为1区跨越Q-1和Q-2两个级别,因此,1区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。其区分在于是否会造成巨大破坏和人身伤亡。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。

第2.0.3条

第四款,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。

第五款,见本规范第2.0.2条三款的说明。

第八款,选择防雷装置的目的在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏危险度R值(需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率)减到小于或等于可接受的最大损坏危险度Rc值(即R≤Rc)。

本章中对于需作计算年雷击次数界限的条文采用每年10-5的Rc值,即每年十万分之一的损坏概率。

基于建筑物年预计雷击次数(N)和基于防雷装置或建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率(P),对于时间周期t=1年,在的条件下(所有真实情况都满足这一条件),下面的关系式是适用的:


 
 
分损坏概率包含这样一些事件,如爆炸、火灾、生命触电、机械性损坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等等。

在确定分损坏概率时,应考虑到同时发生两类事件,即引发损坏的事件(如金属熔化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电压或跨步电压,等等)和被损坏物体的出现(即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存在)这两类事件同时发生。

出现引发损坏的事件的概率直接或间接与闪击参量的分布概率有关,在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。
在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率取决于建筑物的特点、存放物和用途。
为简化起见,假定:

1.在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率对每一类损坏采用相同的值,用共同概率Pr代替;

2.没有被截到的雷击(直击雷)所引发的损坏是肯定的,损坏的出现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的,因此,Pfd=Pr

3.被截收到的雷击引发损坏的总概率只与防雷装置的尺寸效率Es有关,并假定等于(1-Es)。Es规定为这样一个综合概率,即被截收的雷击在此概率下不应对被保护空间造成损害。Es与用来定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关。

将上述假定代人(2.2)式,即将以下各项代入:Pi用Ei代入,Pf用(1-Ei)代入,Pfd用Pr代入,Pid用Pr(1-Es)代入;此外,引入一个附加系数Wr,它是考虑雷击后果的一个系数,后果越严重,Wr值越大。因此,(2.2)式转化为:


概率Pr应看作是一个系数,它表示建筑物自身保护的程度或表示考虑这样的真实情况的一个因素,即不是每一个打到需要防雷的建筑物的雷击和不是每一个使防雷装置所选用的规格和尺寸失败的雷击均造成损坏。Pr值主要取决于建筑物的特点,它的结构、用途、存放物或设备。


根据IEC—TC81的有关资料,第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关值见表2.2。



根据验算和对比(另见本条第九款和本规范第2.0.4条二、三、四款说明),本规范对一般建筑物和公共建筑物所采用的PrWr值见表2.3。
第三章 建筑物的防雷措施
第一节 一般规定
第3.1.1条本条规定仅对制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物和爆炸危险环境采取防雷电感应。其它防雷建筑物可以不防雷电感应。雷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雷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系统的带电体上的雷电感应,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。

关于电子元件的过电压保护分三部分,即220/380V电源部分、信息线路、有电子元件的设备本身。信息线路的过电压保护应由信息线路设计者解决。设备本身的应由制造厂解决。电源部分又分两部分,即建筑物的电源进线和接至有电子元件的装置的电源部分(如插座、分配电箱)。本规范仅解决电源进线部分,它与防雷电波侵入和防反击的措施一起解决。至于在装置附近的供电是否设过电压保护器,应根据设备的重要性由信息线路设计者一起解决,或由设备使用者解决或由制造厂提供。此外,设备外壳及其外接金属管线由于电气安全或屏蔽需要已作接地,这也大大地减少了雷电感应的危险性。

本规范现仍采用原来规定的防雷方法,即防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入。国际电工委员会1990年版IEC1024-1:1990标准建筑物防雷第一部分通则(以下简称EC1024-1)的内容也包括了这些方面的要求,不过叫法不同。有些国家和上述IEC的防雷标准将防雷分为外部防雷和内部防雷。所谓外部防雷就是防直击雷(不包括防止防雷装置受到直接雷击时向其它物体的反击),内部防雷包括防雷电感应、防反击以及防雷电波侵入和防生命危险。本规范的防直击雷包含防反击的内容。

第3.1.2条为说明等电位的作用和一般的做法,下面摘译IEC1024-1的一些有关规定:

3.内部防雷装置

3.1 等电位连接

3.1.1 通则

为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险,等电位是一很重要的措施。

等电位是用连接导线或过电压保护器将处在需要防雷的空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等连接起来。

当需要防雷的空间设有防雷装置时,处于该空间之外的金属构架可能受到雷电效应。在设计这样的防雷装置时应顾及这种效应。对处于该空间之外的金属构架可能也需要作等电位连接。

当不设防雷装置但需要防从外来管线引来的雷电效应时,也应作等电位连接。

3.1.2 金属装置的等电位连接
应在以下地点做等电位连接:

a)在地下室或在靠近地平面处。连接导线应连到连接板(连接母线)上,连接板的构成和安装要易于接近检查。连接板应与接地装置连接。对于大型建筑物,如果连接板之间有连接,可装设多块连接板;

b)高度超过20m的建筑物,在地面以上垂直每隔不大于20m处;连接板应与连接各引下线的水平环形导体连接(见2.2.3款);

c)在那些满足不了安全距离的地方(见3.2节)。
对有电气贯通钢筋网的钢筋混凝土建筑物、钢构架建筑物、有等效屏蔽作用的建筑物,建筑物内的金属装置通常不需要上述b)款和c)款的等电位连接。
……

3.1.3 外来导体的等电位连接
应尽可能在靠近进户点处对外来导体作等电位连接。……

3.1.5 在通常情况下电气和通信装置的等电位连接电气和通信装置应按3.1.2款的要求作等电位连接。应尽量在靠近进户点处作等电位连接。

如果导体有屏蔽层或穿于金属管内,当这类屏蔽物上的电阻压降所形成的电位差不危及电缆和所连接的设备时,通常只将这类屏蔽物作等电位连接就足够了。

线路的所有导体应作直接或非直接连接。相线应仅通过过电压保护器连到防雷装置上。在TN系统中,PE或PEN线应直接连到防雷装置上。
……

3.3 防生命危险
在需要防雷的空间内防发生生命危险的最重要措施是采用等电位连接。
 第二节 第一类防雷建筑物的防雷措施
第3.2.1条

第一款,在原规定的基础上,与独立避雷针、架空避雷线并列,补充采用架空避雷网。

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=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”。

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:



本规范各类防雷建筑物所采用的雷电流参量见附录六的附表6.1~附表6.3。
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。
IEC-TC81的有关文件提出电感电压降的空气击穿强度为


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/m,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


 
 


架空避雷网的一个例子见图3.1
 
第八款,在一般情况下规定接地电阻不宜大于10Ω是适宜的,但在高土壤电阻率地区,要求低于10Ω可能给施工带来很大的困难。故本款规定为,在满足安全距离的前提下,允许提高接地电阻值。此时,虽然支柱距建筑物远一点,接闪器的高度亦相应增加,但可以给施工带来很大方便,而仍保证安全。在高土壤电阻率地区,这是一个因地制宜而定的数值,它应综合接闪器增加的安装费用和可能做到的电阻值来考虑,不宜作硬性的规定。
第3.2.2条
第一款,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。

第二款,本款规定距离小于1OOmm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10Omm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:


 
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1OOmm,所感应的电压就更小了(由于M值减小)。

连接处过渡电阻不大于0.03Ω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。天津某单位安技科做过测试,一些记录如表3.3,这些实测值是在三处罐站测出的。
 


第三款,由于已设有独立避雷针(线或网),因此,流过防雷电感应接地装置的只是数值很小的感应电流。在金属物已普遍接地的情况下,电位分布均匀。因此,本款规定为工频接地电阻不大于10Ω。在共用接地装置的场合下,接地电阻只要满足各自要求的阻值就可以,不要求达到更低的接地电阻。
第3.2.3条

第一款,为了防止雷击线路时高电位侵入建筑物造成危险,低压线路宜采用电缆埋地引入,不得将架空线路直接引入屋内;当难于全长采用电缆时,允许从架空线上换接一段有金属铠装的电缆或护套电缆穿钢管埋地引入。这时,需要强调的是,电缆首端必须装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具、电缆外皮等共同接地,入户端电缆外皮、钢管必须接到防雷电感应接地装置上,电缆段才能起到应有的保护作用。
当雷电波到达电缆首端时,避雷器被击穿,电缆外导体与芯接通。一部分雷电流经首端接地电阻人地,一部分雷电流流经电缆。由于雷电流属于高频(通常为数千赫兹),产生集肤效应,流经电缆的电流被排挤到外导体上去。此外,流经外导体的雷电流在芯线中产生感应反电势,从理论上分析在没有集肤效应下将使流经芯线的电流趋向于零。
本款规定埋地电缆长度不小于2(m)是考虑电缆金属外皮、铠装、钢管等起散流接地体的作用。接地体在冲击电流下,其有效长度为2(m)。关于采用2的理由参见本规范第4.3.4条的说明。
此外,又限制埋地电缆长度不应小于15m。这是考虑架空线距爆炸危险环境至少为杆高的1.5倍,设杆高一般为10m,1.5倍就是15m。
当土壤电阻率过高,电缆埋地长度过长时,可采用换土措施,使ρ值降低,来缩短埋地电缆的长度。
第3.2.4条正如规范第3.2.1条所述,第一类防雷建筑物的防直击雷措施,首先应采用独立避雷针或架空避雷线(网)。本条只适用于特殊情况,即由于建筑物太高或其它原因,不能装设独立避雷针或架空避雷线网时,才允许采用附设于建筑物上的防雷装置进行保护。
第二款,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。
雷电流通过引下线人地,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。
对引下线间距,本规范向IEC1024-1防雷标准靠拢。如果完全采用该标准,则本规范的第一类、第二类、第三类防雷建筑物的引下线间距相应应为10、15、25m。但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。
第四款,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。

由于要求将直接安装在建筑物上的防雷装置与各种金属物互相连接,并采取了若干等电位措施,故不必考虑防止反击的距离。

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。出现反击危险可以从基本计算公式来评价,IR项对于建筑物内某一小范围中互相连接在一起的金属物(包括防雷装置)说来都是一样的,它们之间的电位差与防雷装置的接地电阻无关。此外,考虑到已采取严格的各种金属物与防雷装置之间的连接和均压措施,故不必要求很低的接地电阻。

从防雷观点出发,较好是设共用接地装置,它适合供所有接地之用(例如防雷、低压电力系统、电讯系统)。

第六款,为了将雷电流流散人大地而不会产生危险的过电压,接地装置的布置和尺寸比接地电阻的特定值更重要。然而,通常建议有低的接地电阻。
本款的规定完全采用IEC1024-1防雷标准2.3.3.2的规定(接地体的B型布置)。
 
由于接地体通常靠近墙、基础敷设,所以补加的水平接地体一般都是从引下线与环形接地体的连接点向外延伸,可为一根,也可为多根。
由于本条采用了若干等电位措施,本款的接地电阻值不是起主要作用,因此,没有提出接地电阻值的具体要求。
 
第七款,对第一类防雷建筑物,由于滚球半径hr,规定为30m(见本规范的表5.2.1),所以,30m以上要考虑防侧击,本款第1项的“每隔不大于6m”是从本条规定屋顶接闪器采用避雷网时其网格尺寸不大于5m× 5m或6m× 4m考虑的。由于侧击的概率和雷电流较小,网格的, 横向距离不采用4m,而按引下线的位置(其距离不大于12m)考虑。

第八款,考虑到雷闪直接击于本建筑物的防雷装置时,共用接地装置的电位将升高,可能击穿低压装置或用电设备的绝缘,并参考IEC1024-1防雷标准第3.1.5款(见本规范第3.1.2条说明),本款补充规定:“在电源引入的总配电箱处宜装设过电压保护器”。

根据IEC标准,室内低压装置的耐冲击电压最高仅为6kV。由于本条是将防雷装置直接安装在建筑物上和采用共用接地装置,所以,当防雷装置遭直接雷击时,假设流经靠近低压电气装置处接地装置的雷电流为20kA,以及接地装置的冲击接地电阻甚至低至1Ω,这时,在接地装置上电位升高为20kV。也就是说,低压电气装置接了地的金属外壳的电位比带电体(相导体)也约高20kV。它比前述的6kY耐压高得多。如果在相导体与地之间不装过电压保护器,则在这种情况下,在低压电气装置绝缘较弱处可能被击穿而造成短路、发生火花、损坏设备,这是有危险的。若短路电流小(即长期有较大的漏电流,但又不能使保护设备及时动作切断线路),时间一长则可能引起外壳升温而发生事故或火灾。
第3.2.5条根据原《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。
第三节 第二类防雷建筑物的防雷措施
第3.3.1条接闪器、引下线直接装设在建筑物上,在非金属屋面上装设网格不大于10m的金属网,数十年的运行经验证明是可靠的。
中国科学院电工研究所曾对几十个模型做了几万次放电试验,虽然试验的重点放在非爆炸危险建筑物上,而且保护的重点是易受雷击的部位,但对整个建筑物起到了保护作用。如果把避雷带改为避雷网,则保护效果更有提高。根据我国的运行经验和模拟试验,对第二类防雷建筑物采用不大于10m的网格是适宜的。IEC1024-1防雷标准中相当于本规范第二类防雷建筑物的接闪器,当采用网格时,其尺寸也是不大于10m×10m,另见本规范第5.2.1条说明。与10m×10m并列,增加12m×8m网格,这与引下线类同,是按6m柱距的倍数考虑的。
为了提高可靠性和安全性,便于雷电流的流散以及减小流经引下线的雷电流,故多根避雷针要用避雷带连接起来。
第3.3.2条

第一款,虽然对排放有爆炸危险的气体、蒸气或粉尘的管道的要求同第3.2.1条二款,但由于对第一类和第二类防雷建筑物,其接闪器的保护范围是不同的(因hr不同,见表5.2.1),因此,实际上保护措施的做法是不同的。
第二款,阻火器能阻止火焰传播,因此,在第二类防雷建筑物的防雷措施中补充了这一规定。
以前的调查中发现雷击煤气放散管起火8次,均未发生事故。从这些事例中说明煤气放散管始终保持正压,如煤气灶一样,火焰在管口燃烧而不会发生事故,故本规范特作出此规定。
第3.3.3条关于引下线间距见第3.2.4条二款的说明。根据实践经验和实际需要补充增加了:“当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时,可按跨度设引下线,但引下线的平均间距不应大于18m”。
第3.3.4条土壤的冲击击穿场强与本规范第3.2.1条第五款说明一样,取500kV/m。雷电流幅值根据附表6.1采用150kA。由于多根引下线,引入分流系数是kc。因此得 。
增加“信息系统”,因为信息系统防雷击电磁脉冲时接地必须连接在一起才能起到保护效果,而且应采用共用接地系统。
将分流系数kc选值的规定移至附录五。
第3.3.5条利用钢筋混凝土柱和基础内钢筋作引下线和接地体,国内外在六十年代初期就已经采用了。现已较为普遍。利用屋顶钢筋作为接闪器国内外从七十年代初就逐渐被采用了。
关于利用钢筋体作防雷装置,IEC1024-1防雷标准的规定如下:在其2.1.4款的规定中,对利用建筑物的自然金属物作为自然接闪器包括“覆盖有非金属物的屋顶结构的金属体(桁架、互相连接的钢筋网等等),当该非金属物处于需要防雷的空间之外时”;在其2.2.5款的规定中,对利用建筑物的自然金属物作为自然引下线包括“建筑物的互相连接的钢筋网”;其2.3.6款对自然接地体的规定是,“混凝土内互相连接的钢筋网或其它合适的地下金属结构,当其特性满足2.5节(译注:即对其材料和尺寸)的要求时可利用作为接地体”。
国际上许多国家的防雷规范、标准也作了类同的规定。

钢筋混凝土建筑物的钢筋体偶尔采用焊接连接,此时,提供了肯定的电气贯通。然而,更多的是,在交叉点采用金属绑线绑扎在一起,但是,不管金属性连接的偶然性,这样一种建筑物具有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的并联放电路径。经验表明,这样一种建筑物可容易地被利用作为防雷装置的一部分。
利用屋顶钢筋作接闪器,其前提是允许屋顶遭雷击时混凝土会有一些碎片脱开以及一小块防水、保温层遭破坏。但这对结构无损害,发现时加以修补就可以了。屋顶的防水层本来正常使用一段时期后也要修补或翻修。
另一方面,即使安装了专设接闪器,还是存在一个绕击问题,即比所规定的雷电流小的电流仍有可能穿越专设接闪器而击在屋顶的可能性。
利用建筑物的金属体做防雷装置的其它优点和做法请参见《基础接地体及其应用》一书(林维勇著,1980年中国建筑工业出版社出版)和全国电气装置标准图集86SD566《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》。
钢筋混凝土的导电性能,在其干燥时,是不良导体,电阻率较大,但当具有一定湿度时,就成了较好的导电物质,可达100~200Ω·m。潮湿的混凝土导电性能较好,是因为混凝土中的硅酸盐与水形成导电性的盐基性溶液。混凝土在施工过程中加入了较多的水分,成形后结构中密布着很多大大小小的毛细孔洞,因此就有了一些水分储存。当埋入地下后,地下的潮气,又可通过毛细管作用吸入混凝土中,保持一定湿度。
图3.3示出,在混凝土的真实湿度的范围内(从水饱和到干涸),其电阻率的变化约为520倍。在重复饱和和干涸的整个过程中,没有观察到各点的位移,也即每一湿度有一相应的电阻率。
 
建筑物的基础,通常采用150~200号混凝土。原苏联1980年有人提出一个用于200号混凝土的近似计算式,计算混凝土的 电阻率ρ(Ω·m)与其湿度的关系,其关系式如下:
 
根据我国的具体情况,土壤一般可保持有20%左右的湿度,即使在最不利的情况下,也有5%~6%的湿度。
在利用基础内钢筋作接地体时,有人不管周围环境条件如何,甚至位于岩石上也利用,这是错误的。因此,补充了“周围土壤的含水量不低于4%”。混凝土的含水量约在3.5%及以上时,其电阻率就趋于稳定;当小于3.5%时,电阻率随水分的减小而增大。根据图3.3,含水量定为不低于4%。该含水量应是当地历史上一年中最早发生雷闪时间以前的含水量,不是夏季的含水量。
如矿渣水泥、波特兰水泥就是以硅酸盐为基料的水泥。
混凝土的电阻率还与其温度成一定关系的反向作用,即温度升高,电阻率减小;温度降低,电阻率增大。
下面举几个例子说明我国六十年代利用钢筋混凝土构件中钢筋作为接地装置的情况。
一、北京某学院与某公司工程的设计,采用钢筋混凝土构件中的钢筋,作为防雷引下线与接地体,并进行了测定,约8000m2的建筑,其接地电阻夏季为0.2~0.4Ω,冬季则为0.4~0.6Ω,且几年中基本稳定。
二、上海某广场全部采用了柱子钢筋作为防雷接地引下线,利用钢筋混凝土基桩作为接地极(基桩深达35m),测定后,接地电阻为0.2~1.8Ω/基。
三、上海某大学利用钢筋混凝土基桩作为防雷接地装置,并测得接地电阻为0.28~4Ω(桩深为26m)。
四、云南某机床厂的约2000m2车间,采用钢筋混凝土构件中的钢筋作接地装置,接地电阻为0.7Ω。
五、1963年7月曾对原北京第二通用机器厂进行了测定,数值如下:
1.立式沉淀池基础(捣制)4.5~5.5Ω;
2.四根高烟囱基础(捣制)3~5Ω;
3.露天行车的一根钢筋混凝土柱子(预制)2Ω;
4.同一露天行车的另一根柱子(预制)7Ω;
5.铸钢车间的一根钢筋混凝土柱子(预制)0.5Ω。
以前对基础的外表面涂有沥青质的防腐层时,认为该防腐层是绝缘的,不可利用基础内钢筋作接地体。但是,实践证实并不是这样,国内外都有人作过测试和分析,认为是可利用作为接地体的。
原苏联有若干篇文献论及此问题,国内已有人将其编译为一篇文章,刊登于《建筑电气》1984年第4期,文章名称为“利用防侵蚀钢筋混凝土基础作为接地体的可能性”。在其结论中指出:“厚度3mm的沥青涂层,对接地体电阻无明显的影响,因此,在计算钢筋混凝土基础接地电阻时,均可不考虑涂层的影响。厚度为6mm的沥青涂层,或3mm的乳化沥青涂层,或4mm的粘贴沥青卷材时,仅当周围土壤的等值电阻率≤100Ω·m和基础面积的平均边长S≤100m时,其基础网电阻约增加33%,在其它情况下这些涂裱层的影响很小,可忽略不计”。结论中还有其它的情况,不在这里一一介绍,请参看原译文。上述译文还指出,苏联建筑标准对钢筋混凝土结构防止杂散电流引起腐蚀的规定中,给出防水层的两种状态:“最好的”(无保护部分的面积不大于1%)和“满足要求的”(无保护部分的面积为5%~10%)。全苏电气安装工程科学研究所对所测过的、具有防止弱侵蚀介质作用的沥青涂层和防止中等侵蚀介质作用的粘贴沥青卷材的单个基础、桩基、桩群以及基础底板的散流电阻进行了定量分析,说明在很多被测过的基础中,没有一个基础是处于“最好的”绝缘状态。据此,可以作出这样的假设:在强侵蚀介质中,防护层的防水状态也不是“最好的”。上述结论就是在这一前提下作出的。
原东德标准(TGL33373/01/1981年2月,接地、等电位和防雷在建筑技术上的措施)对基础接地体的说明是:“埋设在直接与土地接触或通过含沥青质的外部密封层与土地平面接触的基础内在电气上非绝缘的钢筋、钢埋人件和金属结构”。
原苏联1987年版的《建构筑物防雷导则》中也指出,钢筋混凝土基础的沥青涂层和乳化沥青涂层不妨碍利用它作为防雷接地体。
因此,本条规定钢筋混凝土基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层(如二毡三油或三毡四油)时,基础内的钢筋宜作为接地装置。
规定混凝土中防雷导体的单根钢筋或圆钢的最小直径不应小于10mm是根据以下的计算定出的。
《钢筋混凝土结构设计规范》规定构件的最高允许表面温度是:对于需要验算疲劳的构件(如吊车梁等承受重复荷载的构件)不宜超过60℃;对于屋架、托架、屋面梁等不宜超过80℃;对于其它构件(如柱子、基础)则没有规定最高允许温度值,对于此类构件可按不宜超过100℃考虑。
由于建筑物遭雷击时,雷电流流经的路径为屋面、屋架(或托架、或屋面梁)、柱子、基础,流经需要验算疲劳的构件(如吊车梁等承受重复荷载的构件)的雷电流已分流到很小的数值。因此,雷电流流过构件内钢筋或圆钢后,其最高温度值按80~100℃考虑。现取最终温度80~C作为计算值。钢筋的起始温度取40℃,这是一个很安全的数值。
根据IEC出版物364-5-54,钢导体的温升和截面的计算式如下:
 
 
确定环形人工基础接地体尺寸的几条原则:
一、在相同截面(即在同一长度下,所消耗的钢材重量相同下,扁钢的表面积总是大于圆钢的,所以,建议优先选用扁钢,可节省钢材;
二、在截面积总和相等之下,多根圆钢的表面积总是大于一根的,所以,在满足所要求的表面积的前提下,选用多根或一根圆钢;
三、圆钢直径选用8、10、12mm三种规格,选用大于ψ12mm圆钢一是浪费材料,二是施工时不易于弯曲;
四、混凝土电阻率取100Ω·m,这样,混凝土内钢筋体有效长度为2=20m,即从引下线连接点开始,散流作用按各方向20m考虑;

五、周长≥60m,按60m考虑,设三根引下线,此时,kc=0.44,另外还有56%的雷电流从另两根引下线流走,每根引下线各占28%。设这28%从两个方向流走,每一方向流走14%。,因此,与第一根引下线连接的40m长接地体(一个方向20m,两个方向共计40m),共计流走总电流的(0.44十0.14十0.14=0.72)72%,即条文上一段所规定的4.24kc2和1.89kc2中的kc等于0.72。
六、≥40m至<60m周长时按40m长考虑,是。等于1,即按40m长流走全部雷电流考虑。
七、<40m周长时无法预先定出规格和尺寸,只能按kc=1由设计者根据具体长度计算,并按以上原则选用。
根据以上原则所计算的结果列于表3.4。
 


整个建筑物的槽形、板形、块形基础的钢筋表面积总是能满足对钢筋表面积的要求。
混凝土内的钢筋借绑扎作为电气连接,当雷电流通过时,在连接处是否可能随此而发生混凝土的爆炸性炸裂。为了澄清这一问题,瑞士高压问题研究委员会进行过研究,认为钢筋之间的普通金属绑丝连接对防雷保护说来是完全足够的,而且确证,在任何情况下,在这样连接附近的混凝土决不会碎裂,甚至出现雷电流本身把绑在一起的钢筋焊接起来,如点焊一样,通过电流以后,一个这样的连接点的电阻下降为几个毫欧的数值。
日本对试样做过试验,其结果是,有一个试样的一个绑扎点通过48kA和两个试样的各一个绑扎点通过61kA后,采用绑扎连接的这三个钢筋混凝土试样才遭受轻度裂缝的破坏。这说明一个绑扎点可以安全地流过若干万安培的冲击电流。
从以上试验可以认为,在雷电流流过的路径上,有一些并联的绑扎点时,就会是安全的。
许多国家的建筑物防雷规范和标准均允许利用绑扎连接的钢筋体作为防雷装置。
第3.3.6条

第一款,根据IEC1024-1防雷标准第2.3.3.2款导出本条的规定,见本规范第3.2.4条六款的说明。
 
第三款,本款系根据实际需要和实践经验补充增加的。第1项保证地面电位分布均匀。第2项保证雷电流较均匀分配到雷击点附近作为引下线的金属导体和各接地体上。第3项保证混凝土基础的安全性。
第1项中“绝大多数柱子基础”是指在一些情况下少数柱子基础难于连通的情况,如车间两端在钢筋混凝土端屋架中间(不是屋架的两头)的柱子基础,即挡风柱基础。
地中混凝土的起始温度取30℃,最高允许温度取99℃。混凝土的含水量按混凝土重量的5%计算。边长1米的基础混凝土立方体的热容量Q1为:
 
雷电流从钢筋表面(设钢筋与混凝土的接触表面积为1m2)流入混凝土(混凝土折合成边长1米的立方体)时所产生的热量按下式计算:
 
第3.3.7条建筑物内的主要金属物不包括混凝土构件内的钢筋。
第3.3.8条
第一款,以规范(3.2.1-1)式和(3.2.1-2)式为基本式,根据表3.1和表3.2,第二类防雷建筑物和第一类防雷建筑物的雷电流幅值之比为O.75,即150/200=O.75、37.5/50=O.75。因此,以基本式乘上0.75和kc值则导出规范(3.3.8-1)式和(3.3.8-2)式。
kc值按规范图3.3.4确定,它引自IEC1024-1防雷标准的图3、图4、图5。kc为考虑分流作用而引入的系数,由于引下线根数不同、接法不同而采用不同的数值。IEC的kc值适用于引下线间距20m。本规范第二类和第三类防雷建筑物的引下线间距分别不大于18m和25m。所以,将IEC的kc值用于第二类防雷建筑物将会是更安全。而用于第三类则是,值偏小些。但在设计时引下线间距受建筑条件限制,实际上,引下线间距通常都小于25m,此外,无IEC对kc值的推导材料,无法推算出25m间距时的kc值。因此,第三类防雷建筑物的是。值与第二类的一样,也采用IEC的kc值。
第二款,规范(3.3.8-3)式为(3.3.8-2)式中的电感压降分量部分。
“当利用建筑物的钢筋或钢结构作为引下线,同时建筑物的大部分钢筋、钢结构等金属物与被利用的部分连成整体时,金属物或线路与引下线之间的距离可不受限制”,这段系根据IEC1024-1防雷标准的有关规定补充的,见本规范第3.1.2条的说明。
第四款,砖墙的击穿强度为空气击穿强度的1/2与IEC1024-1防雷标准的表9一致,但规定混凝土墙的击穿强度与空气击穿强度相同系参考德国电工杂志(etz)1986年107卷第1期《建筑材料对确定安全距离的影响》一文,在该文献中提到:“混凝土的冲击击穿电压约相当于空气的,所以,混凝土的厚度可按同样的空气厚度看待”;在结束语中指出:“通常,建筑材料的冲击电压强度比空气的小(至多小1/2)。只有混凝土的击穿强度与空气的相等。尚未发现有介电强度比空气高的建筑材料”。
第五款,前半段的理由参见本规范第3.2.4条八款的说明。
当变压器附近的建筑物防雷装置接受雷闪时,接地装置电位升高,变压器外壳电位也升高。由于变压器高压侧各相绕组是相连的,对外壳的雷击高电位说来,可看作处于同一低电位,外壳的高电位可能击穿高压绕组的绝缘,因此,应在高压侧装设避雷器。当避雷器反击穿时,高压绕组则处于与外壳相近的电位,高压绕组得到保护。另一方面,由于变压器低压绕组的中心点与外壳在电气上是连接在一起的,当外壳电位升高时,该电位加到低压绕组上,低压绕组有电流流过,并通过变压器绕组的电磁感应使高压侧可能产生危险的高电位。若在低压侧装设避雷器,当外壳出现危险的高电位时低压避雷器动作放电,大部分雷电流经避雷器流过,因此,保护了高压绕组。
第3.3.9条
第二款第1项,见第3.2.3条第一款的说明。
第三款第1项,仅要求电缆“埋地长度应大于或等于15m”代替原规范的50m。其理由为:一、本类建筑物不是爆炸危险类,要求可低些;二、原50m埋地电缆的要求不合理,参见本规范第3.2.3条第一款的说明。
第四款,架空金属管道在人户处与防雷接地相连或独自接地,当雷直击其上,引入屋内的电位,与雷直击于屋顶接闪器相似。对爆炸危险类,距建筑物约25m处还接地一次,再加上附近各管道支架的泄流作用,对建筑物的安全更可靠。
第3.3.10条由于高避雷针和高层建筑物,在其顶点以下的侧面有遭到雷击的记载,因此,希望考虑其它高层建筑物上部侧面的保护。有三点理由认为这种雷击事故是轻的。第一,侧击具有短的极限半径(吸引半径),也即小的滚球半径hr,其相应的雷电流也是较小的;第二,高层建筑物的建筑结构通常能耐受这类小电流的侧击;第三,建筑物遭受侧击损坏的记载尚不多,这点真实地证实前两点的实在性。因此,对高层建筑物上部侧面雷击的保护不需另设专门接闪器,而利用建筑物本身的钢构架、钢筋体及其它金属物。
将窗框架、栏杆、表面装饰物等较大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体进行接地,这是首先应采取的防侧击的预防性措施。
对第二类防雷建筑物,由于滚球半径hr,规定为45m(见本规范表5.2.1),所以,本条三款规定“45m及以上”。
竖直管道及类似物在顶端和底端与防雷装置连接,其目的在于等电位。由于两端连接,使其与引下线成了并联路线,因此,必然参与导引一部分雷电流。
 第四节 第三类防雷建筑物的防雷措施
第3.4.1条 “平屋面的建筑物,当其宽度不大于20m时,可仅沿周边敷设一圈避雷带”的规定是根据以往的习惯做法定的。
第3.4.3条见本规范第3.3.5条的说明。
第3.4.4条见本规范第3.3.6条的说明。
第3.4.6条国内砖烟囱的高度通常都没有超过60m。国家标准图也只设计到60m。60m以上就采用钢筋混凝土烟囱。对第三类防雷建筑物高于60m的部分才考虑防侧击。钢筋混凝土烟囱其本身已有相当大的耐雷水平。故在本条文中不提防侧击问题。其它理由见本规范第3.3.10条的说明。
金属烟囱铁板的截面积完全足以导引最大的雷电流。关于接闪问题,按本规范第4.1.4条的规定,当不需要防金属板遭雷击穿孔时,其厚度不应小于0.5mm。本条的金属烟囱即属于此类。而实际采用的铁板厚度总是大于O.5mm。故在本条中对金属烟囱铁板的厚度无需再提及。金属烟囱本身的连接(每段与每段的连接)通常采用螺栓,这对于一般烟囱的防雷已足够,即使雷击时有火花发生,不会有任何危险,故对此问题也无需提出要求。
第3.4.7条见本规范第3.2.4条二款和第3.3.3条的说明。
第3.4.8条根据表3.1和表3.2,第三类防雷建筑物和第二类防雷建筑物的雷电流幅值之比为2/3,即100/150=2/3、50/75=2/3。因此,以规范(3.3.8-1)式、(3.3.8-2)式和(3.3.8-3)式乘以2/3则导出规范(3.4.8-1)式、(3.4.8-2)式和(3.4.8-3)式。另见本规范第3.2.4条四款和第3.3.8条一、二、四款的说明。
第3.4.9条
第二款,根据以前的调查,沿低压架空线路侵入高电位而造成的事故占总雷害事故的70%以上,如上海1956~1963年的统计资料,74起雷击起火事故中71.6%以上是高电位侵入造成的;北京1956~1957年的224起雷击建筑物事故中有120起是高电位侵入造成的。因此,防直击雷和防高电位侵入的措施必须结合起来考虑。以前在调查中发现,有些建筑物虽然采取了防直击雷措施,但用电设备仍被雷打坏,例如海南岛某农机厂就是在建筑物上装设了避雷针,但车间内的用电设备仍被雷打坏。由于高电位引入而造成的事故,绝大部分为木电杆线路。钢筋混凝土电杆线路由于电杆的自然接地起了作用,发生事故者很少。据以前的调查,进户线绝缘子铁脚采取了接地措施后没有发现雷击死亡事故。
如果只将绝缘子铁脚接地,仅在铁脚与导线之间形成一个放电保护间隙,其放电电压约为40kV,这对保护人身安全是可靠的,但要保护低压电气设备和线路就不够了,因室内低压电气设备和线路的耐冲击电压IEC规定最大为6kV。那么,在绝缘子放电之前,可能室内的电气设备或线路已被击穿,故要增设避雷器来保护室内的电气设备和线路。
近年来,家电及办公自动化日渐普及,雷害事故每年都有报道,下面举一例子。1990年5月1日北京晚报第2版刊登:“3月30日晚七时半,怀柔城关镇突然雷鸣电闪,暴雨倾盆而下。骤然来临的雷击,使怀柔城关一些电器设备,包括家用电器、配电盘受损。原因是未采取防范措施,没及时拔掉天线、关闭电器、切断电源。据了解,保险公司已收到50多保户报案电器受损。经查勘登记后,有部分电器已送到指定家电修理部修理;对证实确属保险责任的损失,保险公司将给予赔偿。”
第3.4.10条对第三类防雷建筑物,由于滚球半径hr规定为60m(见本规范表5.2. 1),所以,将45m改为60m。另参见本规范第3.3.10条的说明。
 第五节 其它防雷措施
第3.5.4条
第一款,当无金属外壳或保护网罩的用电设备不在接闪器的保护范围内时,其带电体遭雷击的可能性比处在保护范围内的大得多,而带电体遭直接雷击后可能将高电位引入室内。当采用避雷网时,根据避雷网的保护原则,被保护物应处于该网之内并不高出避雷网。
第二款,穿钢管和两端连接的目的在于使其起到屏蔽、分流和集肤作用。由于配电盘外壳已按电气安全要求作了接地,不管该接地与防雷接地是否共用,这保护管实际上与防雷装置的引下线并联,各起到了分流作用。当防雷装置或设备金属外壳遭雷击时,均有一部分雷电流经钢管、配电盘外壳入地。这部分雷电流将对钢管内的线路感应出与其在钢管上所感应出的电压同值,即 ,因L=M。因此,可降低线路与钢管之间的电位差。当雷击中带电体并使带电体与钢管短接时,由于钢管的集肤作用(雷电流的频率达数千赫兹)和上述的互感电压将使雷电流从钢管流走,管内线路无电流。
第三款,由于白天开关处于断开状态,对节日彩灯还有在其不使用的期间内,开关均处于断开状态,当防雷装置或设备金属外壳遭雷击时,开关电源侧的电线、设备与钢管和配电盘外壳之间可能产生危险的电位差,故宜在开关的电源侧装设过电压保护器。
第3.5.5条据以前调查,当粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场设置独立避雷针后,雷害事故大大减少。

虽然粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场不属于建筑物,但在本条中仍规定“宜采取防直击雷措施”,以策安全。

N大于或等于O.O6次/a是参照第三类防雷建筑物的规定。
考虑到堆场的长、宽、高是设定的,并不一定总是堆满,故其避雷针、线保护范围的滚球半径取比保护第三类防雷建筑物的大,即hr=100m。hr=100m相应的接闪最小雷电流约为34kA,接近雷电流的平均值。附录一在计算与建筑物截收相同雷击次数的等效面积Ae时是在hr=100m的条件下推算的。
此外,考虑到堆场总不是堆到预定的高度和堆放面积的边沿,因此,实际上,在许多情况下,堆放物受到保护的滚球半径小于100m,也就是相应受到保护的最小雷电流比平均值小。
第3.5.6条以前在调查中发现,有的单位把电话线、广播线以及低压架空线等悬挂在独立避雷针、架空避雷线立杆以及建筑物的防雷引下线上,这样容易造成高电位侵入,这是非常危险的,故规定本条。
 第四章 防雷装置
第一节 接 闪 器
第4.1.1条本条避雷针所采用的尺寸,沿用习惯数值。按热稳定检验,只要很小的截面就够了。所采用的尺寸主要是考虑机械强度和防腐蚀问题。在同样的风压和长度下,本条采用的钢管所产生的挠度比圆钢的小。经计算,如果允许挠度采用1/50,则各尺寸的允许风压可达表4.1所示的数值。
 
第4.1.2条在同一截面下,圆钢的周长比扁钢的小,因此,其与空气的接触面也小,受空气腐蚀相对也小。此外,圆钢易于施工,材料易取得。所以,建议优先采用圆钢。
第4.1.4条本条系参考国际电工委员会IEC1024-1建筑物防雷标准的有关规定而定的。

已证实,铁板遭雷击时其与闪击通道接触处由于熔化而烧穿仅当其厚度小于4mm时才可能。

金属体与闪击通道接触处的热过程极为复杂,而且不好准确计算。当这一现象用简化的模型表示时可假定,接触区的热分配与固定的电弧类同。电弧在金属电极表面产生数十伏的电压降(Ue,以下计算取其值为30V),它几乎与雷电流的大小无关。使金属加热的能量为W=Ue·Q,式中Q为流经雷击点的电荷(As)。考虑全部能量用于加热金属体时,雷击每库仑(As)电荷能熔化以下的金属体积:
 
第4.1.6条敷设在混凝土内的金属体,由于受到混凝土保护,不需要采取防腐措施。
第4.1.7条由于这类共用天线可能改变位置、改型、取消,
第二节 引 下 线
第4.2.1条参见本规范第4.1.2条的说明。
第4.2.2条为了减小引下线的电感量,故引下线应沿最短接地路径敷设。
对于建筑艺术要求较高的建筑物,引下线可采用暗敷设,但截面要加大,这主要是考虑维修困难。
第4.2.5条由于引下线在距地面最高为1.8m处设断接卡,为便于拆装断接卡以及拆装时不破坏保护设施,故规定“地面上1.7m”。改性塑料管为耐阳光晒的塑料管。
第三节 接地装置
第4.3.1条所采用的最小截面是考虑一定的耐腐蚀能力并结合实际使用尺寸而提出的。这些截面在一般情况下能得到良好的使用效果,但是腐蚀性较大的土壤中,应采取镀锌等防腐措施或加大截面。
在附录五中已说明接地线为“从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体”。为便于施工和一致性(埋地导体截面相同,故规定“接地线应与水平接地体的截面相同”。
第4.3.2条当接地装置由多根水平或垂直接地体组成时,为了减小相邻接地体的屏蔽作用,接地体的间距一般为5m,相应的利用系数约为O.75~0.85。当接地装置的敷设地方受到限制时,上述距离可以根据实际情况适当减小,但一般不小于垂直接地体的长度。
第4.3.3条接地体深埋地下接触良导电性土壤,泄放电流效果好,接地体埋得愈深,土壤湿度和温度的变化愈小,接地电阻愈稳定。根据计算,在均匀土壤电阻率的情况下埋得太深对降低接地电阻值不显著。实际上,接地装置埋设深度一般不小于0.5~O.8m,这一深度既能避免接地装置遭受机械损坏,同时也减小气候对接地电阻值的影响。

将人工接地体埋设在混凝土基础内(一般位于底部靠室外处,混凝土保护层的厚度≥50mm),因得到混凝土的防腐保护,日后无需维修。但如果将接地体直接放在基础坑底与土壤接触,由于受土壤腐蚀,日后维修困难,甚至无法维修,不推荐采用这种方法。为使日后维修方便,埋地人工接地体距墙和基础应有一定距离,以前有的单位按≥3m做,无此必要。
第五章 接闪器的选择和布置
第二节 接闪器布置
第5.2.1条表5.2.1是参考IEC1024-1防雷标准的2.1.2款及其表1并结合我国具体情况和以往的习惯做法而定的。
IEC1024-1防雷标准有关上述的内容为,“2.1.2布置:当符合表1的要求时,接闪器的布置就是合适的。在设计接闪器时,可单独或任意组合地采用以下方法:a)保护角;b)滚动球体;c)合适的网格。
 
保护角是以滚球法作为基础,以等效法计算而得,使保护角保护的空间等于滚球法保护的空间。但在具体位置上的保护范围有明显的矛盾,为避免以后在应用上的争议,故本规范不采用。
用防雷网格形导体以给定的网格宽度和给定的引下线间距盖住需要防雷的空间。这种方法也是一种老方法,通常被称为法拉第保护型式。
用许多防雷导体(通常是垂直和水平导体)以下列方法盖住需要防雷的空间,即用一给定半径的球体滚过上述防雷导体时不会触及需要防雷的空间。这种方法通常被称为滚球法。它是基于以下的雷闪数学模型(电气-几何模型):
 
本规范所提出的接闪器保护范围是以滚球法为基础,其优点是:
一、除独立避雷针、避雷线受相应的滚球半径限制其高度外,凡安装在建筑物上的避雷针、避雷线(带),不管建筑物的高度如何,都可采用滚球法来确定保护范围。如对第二、三类防雷建筑物,当防侧击按本规范第3.3.10条和第3.4.10条解决外,只要在建筑物屋顶,采用滚球法任意组合避雷针、避雷线(带)。例如,首先在屋顶四周敷设一避雷带,然后在屋顶中部根据其形状任意组合避雷针、避雷带,取相应的滚球半径的一个球体,在屋顶滚动,只要球体只接触到避雷针或避雷带,而没有接触到要保护的部分,就达目的。这是以前的避雷针、线的保护范围方法无法比拟的优点。
二、根据不同类别选用不同的滚球半径,区别对待。它比以前只有一种保护范围合理。
三、对避雷针、避雷线(带)采用同一种保护范围(即同一种滚球半径),这给设计工作带来种种方便之处,使两种形式任意组合成为可能。
第六章 防雷击电磁脉冲
第一节 一般规定
规范表5.2.1并列两种方法。它们是各自独立的,不管这两种不同方法所限定的被保护空间可能出现的差别。在同一场合下可以同时出现两种形式的保护方法。例如,在建筑物屋顶上首先已采用避雷网保护方法布置完后,有一突出物高出避雷网,保护该突出物的方法之一是采用避雷针并用滚球法确定其是否处于避雷针的保护范围内,但此时,可以将屋面作为地面看待,因为前面已指出,屋顶已用避雷网方法保护了;反之,也一样。又例如,同前例,屋顶已采用避雷网保护,为保护低于建筑物的物体,可用上述避雷网处于四周的导体作避雷线看待,用滚球法确定其保护范围是否保护到低处的物体。
第6.1.3条防雷击电磁脉冲是在建筑物遭受直接雷击或附近遭雷击的情况下,线路和设备防过电流和过电压,即防在上述情况下产生的电涌(Surge)。
若建筑物已按防雷分类列入第一、二或三类防雷建筑物,它们已设有防直击雷装置。在不属于第一、二或三类防雷建筑物的情况下,用滚球半径60m的球体在所涉及的建筑物四周及上方滚动,当不触及该建筑物时,它即处在其它建筑物或物体的保护范围内;反之,则不处于其保护范围内。
第6.1.4条现在许多建筑物工程,在建设初期甚至建成后,仍不知其用途。许多是供出租用的。由于防雷击电磁脉冲的措施中,建筑物的自然屏蔽物和各种金属物以及其与以后安装的设备之间的等电位连接是很重要的,若建筑物施工完成后,要回过来实现本条所规定的措施是很难的。
这些措施实现后,以后只要合理选用和安装SPD以及做符合要求的等电位连接,整个措施就完善了
第二节 防雷区(LPZ)
第6.2.1条将需要保护的空间划分为不同的防雷区,以规定各部分空间不同的雷击电磁脉冲的严重程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。
各区以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。
通常,防雷区的数越高电磁场强度越小。
一建筑物内电磁场受到如窗户这样的洞和金属导体(如等电位连接带、电缆屏蔽层、管子)上电流的影响以及电缆路径的影响。
将需要保护的空间划分成不同防雷区的一般原则见图6.1。
将一建筑物划分为几个防雷区和做符合要求的等电位连接的例子见图6.2,此处所有电力线和信号线从同一处进入被保护空间LPZ1区,并在设于LPZOA或LPZOB与LPZ1区界面处的等电位连接带1上做等电位连接。这些线路在设于LPZ1与LPZ2区界面处的内部等电位连接带2上再做等电位连接。将建筑物的外屏蔽1连接到等电位连接带1,内屏蔽2连接到等电位连接带2。LPZ2是这样构成,使雷电流不能导入此空间,也不能穿过此空间。
附录一 建筑物年预计雷击次数
当建筑物高度超过1OOm时,如按吸引半径1OOm考虑,则不论高度如何扩大宽度总是1OOm,有其不合理之处。所以,当高度超过1OOm时,取扩大宽度等于建筑物的高度。
此外,关于周围建筑物对Ae的影响,由于周围建筑物的高低、远近都不同,计算很复杂,因此不予考虑。这样,在某些情况下,计算得出的Ae值可能比实际情况要大些。
“a”为法定计量单位符号,表示时间单位“年”。
附录三 接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算
(附3.1)式中的A值,实际上是冲击系数α的倒数。在原规范的编制过程中,曾以表1作为基础,经研究提出表2作为原规范的附录,供冲击接地电阻与工频接地电阻的换算。但由于存在不足之处(即对于范围延伸大的接地体如何处理,提不出一种有效合理的方法),后来取消了该附录。
混凝土在土壤中的电阻率取1OOΩ·m,接地体在混凝土中的有效长度为2=20m。所以,对基础接地体取20m半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻等于冲击接地电阻。
附录四 滚球法确定接闪器的保护范围
本附录系根据本规范第5.2.1条的规定,采用滚球法并根据立体几何和平面几何的原理,再用图解法并列出计算式解算而得出的。
双支避雷针之间的保护范围是按两个滚球在地面上从两侧滚向避雷针,并与其接触后两球体的相交线而得出的。
绘制接闪器的保护范围时,将已知的数值代人计算式得出有关的数值后,用一把尺子和一支圆规就可按比例绘出所需要的保护范围。
附图4.5的(a)(即当2hr>h>hr时)仅适用于保护范围最高点到避雷线之间的延长弧线(hr为半径的保护范围延长弧线)不触及其它物体的情况;不适用于避雷线设于建筑物外墙上方的屋檐、女儿墙上。
附图4.5的(b)(即当h≤hr时)不适用于避雷线设在低于屋面的外墙上。
本附录各计算式的推导见《建筑电气》1993年第3期“用滚球法确定建筑物防雷接闪器的保护范围”一文。
附录五 分流系数kc
本规范附图5.1适用于单层、多层建筑物和每根引下线有自己的接地体或接于环形接地体以及引下线之间(除屋顶外)在屋顶以下至地面不再互相连接。
本规范附图5.2适用于单层到高层,在接地装置符合要求的情况下不论层数多少,当引下线(除屋顶外)在屋顶以下至地面不再互相连接时分流系数采用kc1
在钢筋混凝土框架式结构和利用钢筋作为防雷装置的情况下,当接地装置利用整体基础或闭合条形基础或人工环形接地体(此时与周边每根柱子钢筋连接)时,附图5.2中的h1~hm为对应于每层高度,n为沿周边的柱子根数。
 附录六 环路中感应电压、电流和能量的计算
计算举例,以图4和图5两种装置作为例子。建筑物属于第二类防雷建筑物。以附表7.1中给出的计算式为基准,指出其实际的应用。两个例子中的线路敷设均无屏蔽。
比较第Ⅰ种和第Ⅱ种情况的U1,可清楚地证实外墙采用钢筋混凝土结构所得到的屏蔽效率。
图4中的U2电压和图5中的U3电压,其大小取决于低压电力线路与通信线路所形成的有效感应面积的大小。
第Ⅱ种情况所示的通信线路路径很明显是不利的,以致感应电压U3大于第Ⅰ种情况采用的路径所产生的电压,即图5中虚线所示的线路路径产生的U2
图5所示的线路路径的U3电压预期可达到U1=2kV的值。
参照现今实际的一般装置,由于等电位连接的规定,保护线(PE线)是与水管接触的。所以采用Ⅰ级设备时U1电压可能发生于设备内的电力系统与通信系统之间。因此,采用无保护线的Ⅱ级设备是有利的。