建筑物的防雷设计

1建筑物的防雷设计宋平健北京市避雷装置安全检测中心2010.102一、建筑物防雷设计的标准GBJ57-83建筑防雷设计规范经验总结和参考前苏联标准后制定GB50057-94：建筑物防雷设计规范在GBJ57-83基础上，根据国际电工委员会1990年版的IEC1024《建筑物防雷第一部分通则》的相关内容进行了修编。GB50057-94（2000年版）：建筑物防雷设计规范主要参考IEC61312、IEC60364系列标准，对94年版进行局部条文修订，并增加了第六章防雷击电磁脉冲。自2005年GB50057第三次修订，参考了IEC62305系列标准，2009年12月召开的审定会。2010年6月已经形成报批稿3IEC62305系列标准及对应的国家标准IEC标准号标准名称出版日期IEC62305-1雷电防护第1部分：总则2006IEC62305-2雷电防护第2部分：风险管理2006IEC62305-3雷电防护第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险2006IEC62305-4雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统2006IEC62305-5雷电防护第5部分：公共设施4IEC62305系列标准及对应的国家标准国家标准号标准名称出版日期GB21714.1-2008雷电防护第1部分：总则2008.4GB21714.2-2008雷电防护第2部分：风险管理2008.4GB21714.3-2008雷电防护第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险2008.4GB21714.4-2008雷电防护第4部分：建筑物内电气和电子系统2008.45部分防雷标准GB16895.22—2004建筑物电气装置第5－53部分：电气设备的选择和安装隔离、开关和控制设备第534节：过电压保护电器（idtIEC60364-5-53:2001)GB50343-2004建筑物电子信息系统防雷技术规范（目前正在修编）GB/T18802.12—2006低压配电系统的电涌保护器（SPD）第12部分：选择和使用导则（idtIEC61643-12：2002)YD5098—2005通信局（站）防雷与接地工程设计规范GA/T670—2006安全防范系统雷电浪涌防护技术要求QX2—2000新一代天气雷达站防雷技术规范6二、关于GB50057-20XX(一）、与GB50057-94（2000年版）的主要变化1、结构更靠近GB/T1.1的要求，增加了术语一章，合并了一章；2、规定了13条强制性条文，必须严格执行；3.变更防接触电压和防跨步电压的措施；4.补充外部防雷装置采用不同金属物的要求；5.修改防侧击的规定；6.详细规定电气系统和电子系统选用电涌保护器的要求；7.简化了雷击大地的年平均密度计算公式,并相应调整了预计雷击次数判定建筑物的防雷分类的数值。8.部分条款作了更具体的要求7（二）、关于GB50057-20XX第一章、总则第1.0.2条本规范适用于新建、扩建、改建建筑物的防雷设计。删去第1.0.2条中的第二款“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。”8第二章术语1、对雷电、防雷装置、被保护设备等共作了50条定义。（术语章的使用，是标准结构更靠近GB/T1.1）2000年版的标准以附录的形式对38条名词进行解释（二）、关于GB50057-20XX9（二）、关于GB50057-20XX2、术语防雷装置用于减少闪击击于建筑物上或建筑物附近造成的物质性损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。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。10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。接闪器由拦截闪击的接闪杆（避雷针）、接闪导带（避雷带）、接闪线（避雷线）、接闪网（避雷网）以及金属屋面和金属构件等组成。（二）、关于GB50057-20XX-术语11（二）、关于GB50057-20XX-术语插入损耗、回波损耗、近端串扰等影响系统传输特性的参数12第三章建筑物的防雷分类（一）分类原则：根据重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性、后果（二）防雷类别：GB50057IEC62305（滚球半径）IEC62305（最大雷电流）第一类Ⅱ级Ⅰ级第二类Ⅲ级Ⅱ级第三类Ⅳ级Ⅲ级、Ⅳ级13第一类防雷建筑物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。具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。（GB50057-94:为0区或10区)具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。（GB50057-94:仅为1区)（注：火灾爆炸危险环境区的变化是由于《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92也在修订中，本标准采用了GB50058的修编内容）14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）15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。16爆炸性粉尘环境——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。17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水泵房等特别重要的建筑物。3国家级计算中心、国际通讯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。（新增条）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。18第二类防雷建筑物（续）6具有1区或21区（新增）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（由原11区调整）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（0.06调整）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。10预计雷击次数大于0.25次/a（0.3调整）的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。19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(0.12调整）次/a且小于或等于0.05(0.06调整）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(0.06调整）次/a且小于或等于0.25（0.3调整）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。20人员密集的公共建筑《建筑设计防火规范》GB50016-2006第5.3.15条文解释本条规定的人员密集的公共建筑主要指：设置有同一时间内聚集人数超过50人的公共活动场所的建筑。如宾馆、饭店，商场、市场，体育场馆、会堂、公共展览馆的展览厅，证券交易厅，公共娱乐场所，医院的门诊楼、病房楼，养老院、托儿所、幼儿园，学校的教学楼、图书馆和集体宿舍，公共图书馆的阅览室，客运车站、码头、民用机场的候车、候船、候机厅(楼)等。21N=k×Ng×Ae其中：k：2：位于山顶和旷野孤立1.7：没有接地的金属屋面的砖木结构建筑1.5：河（湖）边、山坡下、山地中ρ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）)1/2+πH（200-H）]·10-6L、W、H为长、宽、高。（适用于H＜100m）附录A建筑物年预计雷击次数22第四章建筑物的防雷措施一、基本规定强制性条款第4.1.1条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、6、7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。23第四章建筑物的防雷措施一、基本规定强制性条款4.1.2各类防雷建筑物应设内部防雷装置。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，尚应考虑外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统之间的间隔距离。24第四章、建筑物的防雷措施防雷击电磁脉冲（LEMP）第二类防雷建筑物中的2、3、4款（会堂、展馆、火车站、机场、水泵房、计算中心、通讯枢纽、特甲级体育馆等）及系统所接设备重要、雷击磁场环境和加于设备电涌满足不了要求的25二、第一类建筑物的防雷措施1、第4.2.1条—防直击雷第2、3款为强制性条文第8款：独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪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，但在3000Ωm以下的地区，冲击接地电阻不应大于30Ω。2、第4.2.2条—防雷电感应第3款：雷电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置共用，其工频接地电阻不宜大于10Ω。26第一类防雷建筑物第4.2.3条—防雷电波侵入第1、2款为强制性条文第2款：明确了进户电缆与室外架空线转换处装设的电涌保护器的要求：Up应不大于2.5kV，其每一保护模式的冲击放电电流（Iimp）不小于10kA。“3+1”接线方式时，接在中性线和PE线间电涌保护器的Iimp,当为三相系统时不应小于40kA，当为单相系统时不应小于20kA。第3、4款：增加了室外进入的电子系统线缆、设备端口的信号SPD要求。第5款：进入建筑物的架空金属管道的接地，冲击接地电阻不应大于30Ω。27“3+1”接线方式TT系统电涌保护器安装在进户处RCD的电源侧注：4、4a——电涌保护器串联后构成的总Up不应大于2.5kV28第一类建筑物的防雷措施第4.2.4条：明确了在建筑物上安装外部防雷装置的要求避雷网格：5m*5m或4m*6m避雷带的安装位置---易受雷击的部位（附录）、建筑物超过30m后的安装方式（建筑物超过30m后）引下线的设置要求----数量（最少2条）、位置（四周均匀）、间距（不大于12m）均压环的设置要求（垂直间距不大于12m、与引下线连接）接地的要求（围绕建筑物的环形接地体、接地电阻10Ω、管道连接等）29第一类建筑物的防雷措施接地体的设置方式土壤电阻率ρ≤500Ω·m时,r=（A/π)1/2≥5m,不满足的应补做水平接地体Le≥5-（A/π)1/2，或垂直接地体Lv≥[（A/π)1/2]/2土壤电阻率ρ在500~3000Ω·m时,r≥（11ρ-3600）/380时无须补加接地体,否则应补做水平