建筑物外部防雷工程.

第一章、建筑物的防雷分类•1、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。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。•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设备的建筑物。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。•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。•2、爆炸物质与危险环境的划分•1）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。•A、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。••B、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。•C、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。•2）危险环境可划分为爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境、火灾危险环境。•爆炸性气体环境：分为0区、1区、2区•爆炸性粉尘环境：分为10区、11区•火灾危险环境：分为21区、22区、23区•3、建筑物的预计雷击次数•建筑物年预计雷击次数应按下式确定：N=kNgAe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）］；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=0.024Td1.3•式中Td——年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。•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（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）。建筑物的等效面积（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：Ae＝［LW＋2H（L＋W）＋πH2］·10-6（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。例：南京市郊某孤立宿舍楼建筑物，计算其等效截收面积、年预计雷击次数。南京市雷暴日数为34.4天L=43.2mw=12.9mH=22.6m解：建筑物高22.6m小于100m1、等效截收面积：Ae=[LW+2(L+W)·√H(200-H)+∏H(200-H)]×10-6=43.2m×12.9m+2×(43.2＋12.9)×√22.6(200-22.6)+3.14×22.6×(200-22.6)]×10-6=[557.28+7104.3+12595.4]×10-6=20256.98×10-6(km2)2、雷击大地的平均密度：Ng=0.024Td1.3=0.024×34.41.3=2.39[次/km2·a]3、建筑物年预计雷击次数：N=kNgAe=2×2.39×2056.98×10-6=0.0968次/a•4、防雷装置（LPS）保护级别的选择•选择保护级别的目的在于减小建筑物或被保护空间遭直接雷击的损害风险使之低于最大允许值。•在考虑了建筑物的年预计直接雷击次数（Nd），损害概率、建筑物遭雷击而引起的平均可能损失等因素后，就能够估算出每座建筑物的损害风险。•损害取决于多种参数，其中有：被保护空间的用途及其存放物（人及物）、建筑材料以及为减小雷电造成的间接后果而采取的措施。也就是说建筑物是根据雷电造成的间接后果加以分类的。•一旦选定了所涉建筑物的损害风险的最大允许值，就能估算出能引起建筑物受损的可接受的最大年平均雷击次数（Nc）。•因此，可以根据被保护建筑物的年预计平均雷击次数以及建筑物的可接受的最大年平均雷击次数，来选择需提供的LPS的适当的保护级别。雷电流参数与保护级别的关系雷电参数保护级别ⅠⅡⅢ～Ⅳ电流峰值I(KA)总电荷量Qtotal(C)脉冲电荷量Qimpulse(C)单位能量W/R(kJ/Ω)平均陡度(di/dt30%/90%(Ka/µs)20030010010000200150225755600150100150502500100•5、建筑物的可接受的最大年平均雷击次数（Nc)•当雷击损失涉及人员、文化及社会损失时，由国家委员会负责确定Nc值。•当雷击损失公涉及私人财产时，可由建筑物业主或LPS的设计人员确定Nc值。•通过考虑如下的诸因素后而作的损害风险的分析就可确定出Nc值：•—建筑物类型；•—是否存放易燃易爆物质；•—为减小雷电造成的间接后果而采取的措施；•—雷击损害所涉及的人员数量；•—所涉及的公众服务的类型及重要性；•—被损坏的物品的价值；•—其他因素。•6、建筑物的年平均预计直接雷击次数（Nd)•建筑物的年平均预计直接雷击次数（Nd)可由下式确定：Nd=Ng·Ae·10-6次/a•Ng——建筑物所处地区年平均大地的雷击密度［次／（km2·a）］；Ae——建筑物的等效截收面积（m2）。建筑物的等效截收面积定义为与建筑物具有相同的年直接雷击次数的大地表面面积。对孤立建筑物，等效截收面积民以一条斜率为1：3的直线，与建筑物的顶部相接触，并绕建筑物旋转，直线与地面相交得出的边界线所包围的大地面积。建筑物bah建筑物建筑物h建筑物baA0A0=ab+6h(a+b)+9∏h2A0=6bh+9∏h2平坦地带建筑物的等效截收面积等效截收面积的分界线•如果建筑物周围物体与建筑物的距离小于3(h+hs)时,周围物体将显著地影响建筑物的等效截收面积.h是所考虑建筑物的高度,hs是周围物体的高度.•在此情况下,建筑物及紧邻物体的等效截收面积互相重叠,建筑物的等效截收面积Ae将缩至与邻近物体距离为Xs=[d+3(hs-h)]/2的地方.式中d为建筑物与云集物体间的水平距离(见下图)•只有那些对雷电应力有足够耐受力的永久性的物体才需要加以考虑.•在任何情况下,都假定等效截收面积的最小值等于建筑物本身在水平面上的投影面积.h0bah建筑物建筑物A0A0=3ah0+6bh0+4.5∏h02在复杂地形中建筑物的等效截收面积等效截收面积的分界线•5、选择LPS的步骤•对所考虑的每一座建筑物，应由防雷装置的设计人员决定是否需要安装防雷装置。如果需要安装的话，必须为防雷装置选定适当的保护级别。•选择LPS的第一步，需要根据建筑物的特性对其作适当的评估。建筑物的尺寸、位置、所考虑地区的雷暴活动性（年雷击密度）以及建筑物分类等均应弄清楚。这些数据是估算以下参数的基础。•—建筑物的年平均预计直接雷击次数Nd,它等于本地区年平均大地雷击密度Ng与建筑物的等效截收面积的乘积。•—所考虑建筑物的可接受的最大所平均雷击次数Nc.•—建筑物的可接受的最大年平均雷击次数Nc应与建筑物的年平均预计直接雷击次数Nd的实际值相比较。•在GB50343-2004规范中,Nc值取5.8×10-1.5/C,这样的结果:在少雷区或多雷区,防雷工程按A级设计的概率为10%～20%左右,按B级设计的概率为70%～80%;少数设计为C级和D级.•通过比较，就可决定是否需要安装防雷装置。若需安装，再决定选取何种类型的防雷装置。•如果Nd≤Nc，则不需要安装防雷装置•如果Nd＞Nc，则必须安装效率为E≥1-Nc/Nd的防雷装置，并根据下表选择适当的保护级别。•防雷装置的设计应满足标准中给出的对所选保护级别的技术要求。•如果安装了效率E`小于E的防雷装置，则应采取附加的保护措施。附加的保护措施有：•—限制接触电压及跨步电压的措施•—限制火灾蔓延的措施；•—减小雷电感应过电压对灵敏设备的影响的措施。对应于各种保护级别的防雷装置效率保护级别防雷装置效率ⅠⅡⅢⅣ0.980.950.900.80第二章建筑物外部雷电防护•一、建筑物雷电防护标准•1、国际防雷标准•2、中华人民共和国标准•3、常用的标准图集介绍•1）国家建筑标准设计《防雷与接地安装》GJBT516•—99D562《建筑物、构筑物防雷设计安装》•—86D《接地装置安装》•—D565《独立避雷针》•第一分册，钢结构独立避雷针•第二分册，钢筋混凝土环形独立避雷针•—86SD566《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》•—97SD567《等电位联结安装》•2）建筑安装工程施工图集《电气工程》：第13节防雷及接地装置安装•3）建筑设备设计施工图集《电气工程》：第17节防雷装置。•二、建筑物雷电防护技术•1、外部的防护装置及其作用:常规避雷针的原理是吸引(更准确讲是拦截)下午的雷电通道,并将雷电流经过引下线及接地装置疏导至大地,使避雷针保护范围内的物体免遭直接雷击.•2、避雷针法防雷:避雷针的作用是吸引力雷电而不是躲避或排斥雷电。避雷针实质上是引雷针，它使雷电触击其上面使建筑物得以保护。•1）尖端放电与避雷针•在电场作用下，物体曲率大的地方（如尖锐、细小的顶端，弯曲很厉害处）附近，电场强度剧增，致使这里空气被电离而产生气体局部放电现象，称为电晕放电。而尖端放电为电晕放电的一种，专指尖端附近空气局部电离而产生气体放电的现象。•2）避雷针的应用P163•—避雷针保护范围的疑问•—感应过电压问题•—反击问题•3）法拉第笼式保护法•这种防雷方法的基本思路是建筑物被垂直和水平的导体（钢筋或铜带）包围起来，形成一个法拉地笼，但建筑物内部与外界有通道，建筑外壳上留有空隙，转角和突出部位，不可能做到天衣无缝。•4、现代防雷技术•现代防雷技术简单地归结为ABCDEGS七个字，