中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

 

 

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》

 

 

GB 50057－1994

 

 

條文說(shuō)明

 

 

前　　言

 

 

根據(jù)國(guó)家計(jì)委計(jì)宗〔1989〕30號(hào)文的要求，由機(jī)械工業(yè)部負(fù)責(zé)主編，具體由機(jī)械工業(yè)部設(shè)計(jì)研究院修訂編制的《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-94，經(jīng)建設(shè)部1994年4月18日以建〔1994〕257號(hào)文批準(zhǔn)發(fā)布。 為便于廣大設(shè)計(jì)、施工、科研、學(xué)校等有關(guān)單位人員在使用本規(guī)范時(shí)能夠正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》修訂組根據(jù)國(guó)家計(jì)委關(guān)于編制標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范條文說(shuō)明的銅一要求，按《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的章、節(jié)、條順序，編制了《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明》，供國(guó)內(nèi)各有關(guān)部門和單位參考。在使用中如發(fā)現(xiàn)本條文說(shuō)明有欠妥之處，請(qǐng)將意見直接反饋。 （本《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范條文說(shuō)明》是1994年4月編制，2000年對(duì)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第六章作了局部修訂，將《條文說(shuō)明》中的相關(guān)內(nèi)容寫入了規(guī)范之中，這里略去第六章說(shuō)明。若需要查找條文內(nèi)容，請(qǐng)查看在中國(guó)防雷信息網(wǎng)發(fā)布的“《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50057-1994修訂稿”）

 

 

 

 

 

 

第一章　總　　則

 

 

第1．0．1條　有人認(rèn)為，建筑物安裝防雷裝置后就萬(wàn)無(wú)一失了。從經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)出發(fā)，要達(dá)到這點(diǎn)是太浪費(fèi)了。因此，特指出“或減少”，以示不是萬(wàn)無(wú)一失，因?yàn)榘凑毡疽?guī)范設(shè)計(jì)的防雷裝置的防雷安全度不是100%。

 

 

 

 

第二章　建筑物的防雷分類

 

 

第2．0．1條 將工業(yè)和民用建筑物合并分類，分為三類。

 

 

本規(guī)范對(duì)第一類防雷建筑物和第二、三類的一部分（如爆炸危險(xiǎn)環(huán)境、文物）仍沿用以往的做法，不考慮以危險(xiǎn)度作為分類的基礎(chǔ)。對(duì)于第二、三類中一些難于確定的建筑物則根據(jù)危險(xiǎn)度這一基礎(chǔ)來(lái)劃分。對(duì)危險(xiǎn)度的分析，見本規(guī)范第20.3條的說(shuō)明。

 

 

第2．0．2條

 

 

第一款， 爆炸物質(zhì)：

 

 

炸　藥──黑索金、特屈兒、三硝基甲苯、苦味酸、硝銨炸藥等；

 

 

火　藥──單基無(wú)煙火藥、雙基無(wú)煙火藥、黑火藥、硝化棉、硝化甘油等；

 

 

起爆藥──雷汞、氮化鉛等；

 

 

火工品──引信、雷管、火帽等。

 

 

第三款，原規(guī)范中有關(guān)爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)場(chǎng)所的分類名稱按現(xiàn)在新的爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境的分區(qū)名稱修改。其相對(duì)應(yīng)的關(guān)系見表2.1。

 

 

爆炸火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境新舊分類對(duì)應(yīng)關(guān)系表　　　　　　　　　　　　表2．1

 

 

因?yàn)?區(qū)跨越Q－1和Q－2兩個(gè)級(jí)別，因此，1區(qū)建筑物可能劃為第一類防雷建筑物，也可能劃為第二類防雷建筑物。其區(qū)分在于是否會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡。例如，易燃液體泵房，當(dāng)布置在地面上時(shí)，其爆炸危險(xiǎn)環(huán)境一般為2區(qū)，則該泵房可劃為第二類防雷建筑物。但當(dāng)工藝要求布置在地下或半地下時(shí)，在易燃液體的蒸氣與空氣的混合物的比重重于空氣，又無(wú)可靠的機(jī)械通風(fēng)設(shè)施的情況下，爆炸性混合物就不易擴(kuò)散，該泵房就要?jiǎng)潪?區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境。如該泵房系大型石油化工聯(lián)合企業(yè)的原油泵房，當(dāng)泵房遭雷擊就可能會(huì)使工廠停產(chǎn)，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，因此，這類泵房應(yīng)劃為第一類防雷建筑物；如該泵房系石油庫(kù)的卸油泵房，平時(shí)間斷操作，雖因雷電火花可能引發(fā)爆炸造成經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡，但相對(duì)來(lái)說(shuō)要少得多，則這類泵房可劃為第二類防雷建筑物。

 

 

第2．0．3條

 

 

第四款，有些爆炸物質(zhì)，不易因電火花而引起爆炸，但爆炸后破壞力較大，如小型炮彈庫(kù)、槍彈庫(kù)以及硝化棉脫水和包裝等均屬第二類防雷建筑物。

 

 

第五款，見本規(guī)范第2.0.2條三款的說(shuō)明。

 

 

第八款，選擇防雷裝置的目的在于將需要防直擊雷的建筑物的年損壞危險(xiǎn)度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷擊而損壞的概率）減到小于或等于可接受的最大損壞危險(xiǎn)度R_c值（即R≤R_c）。

 

 

本章中對(duì)于需作計(jì)算年雷擊次數(shù)界限的條文采用每年10^-5的R_c值，即每年十萬(wàn)分之一的損壞概率。

 

 

基于建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（N）和基于防雷裝置或建筑物遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率（P），對(duì)于時(shí)間周期t＝1年，在NP_t <<1的條件下（所有真實(shí)情況都滿足這一條件），下面的關(guān)系式是適用的：

 

 

R＝1 － exp（－NP_t）＝ NP， 即 R＝NP　　　 　　　（2．l）

 

 

　　 P＝P_i·P_id＋P_f·P_fd　　　　 　　　　 　?。?．2）

 

 

式中：P_i──防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率（也用E_i表示），其值與接閃器的布置有關(guān)；

 

 

P_f──閃電穿過防雷裝置擊到需要保護(hù)的建筑物的概率，也即防雷裝置截收雷擊失敗的概率，等于（1－P_i）或（1－E_i）；

 

 

P_id──防雷裝置截收雷擊后所選用的各種尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損壞的概率；

 

 

P_fd──防雷裝置沒有截到雷擊而發(fā)生損壞的概率。

 

 

一次雷擊后可能同時(shí)在不同地點(diǎn)發(fā)生n處損壞，每處損壞的分概率為P_k，這些分概率是并聯(lián)組成，因此，一次雷擊的總損壞概率為：

 

 

（2．3）

 

 

分損壞概率包含這樣一些事件，如爆炸、火災(zāi)、生命觸電、機(jī)械性損壞、敏感電子或電氣設(shè)備損壞或受到干擾等等。

 

 

在確定分損壞概率時(shí)，應(yīng)考慮到同時(shí)發(fā)生兩類事件，即引發(fā)損壞的事件（如金屬熔化、導(dǎo)體熾熱、側(cè)向跳擊、不容許的接觸電壓或跨步電壓，等等）和被損壞物體的出現(xiàn)（即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存在）這兩類事件同時(shí)發(fā)生。

 

 

出現(xiàn)引發(fā)損壞的事件的概率直接或間接與閃擊參量的分布概率有關(guān)，在設(shè)計(jì)防雷裝置和選用其規(guī)格尺寸時(shí)是依據(jù)閃擊參量的。

 

 

在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率取決于建筑物的特點(diǎn)、存放物和用途。

 

 

為簡(jiǎn)化起見，假定：

 

 

1．在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率對(duì)每一類損壞采用相同的值，用共同概率P_r代替；

 

 

2．沒有被截到的雷擊（直擊雷）所引發(fā)的損壞是肯定的，損壞的出現(xiàn)與可能被損壞的周圍物體的出現(xiàn)是同時(shí)發(fā)生的，因此，P_fd＝P_r；

 

 

3．被截收到的雷擊引發(fā)損壞的總概率只與防雷裝置的尺寸效率E_s有關(guān)，并假定等于（1—E_s）。E_s 規(guī)定為這樣一個(gè)綜合概率，即被截收的雷擊在此概率下不應(yīng)對(duì)被保護(hù)空間造成損害。E_s與用來(lái)定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)。

 

 

將上述假定代入（2．2）式，即將以下各項(xiàng)代入：P_i用E_i代入，P_f用（l－E_i）代入，P_fd 用P_r 代入，P_id用P_r（1－E_s）代入；此外，引入一個(gè)附加系數(shù)W_r，它是考慮雷擊后果的一個(gè)系數(shù)，后果越嚴(yán)重，W_r值越大。因此，（2．2）式轉(zhuǎn)化為：

 

 

　　　 P＝P_rW_r（l－E_iE_s）　　　　　　　　　　?。?．4）

 

 

概率P_r應(yīng)看作是一個(gè)系數(shù)，它表示建筑物自身保護(hù)的程度或表示考慮這樣的真實(shí)情況的一個(gè)因素，即不是每一個(gè)打到需要防雷的建筑物的雷擊和不是每一個(gè)使防雷裝置所選用的規(guī)格和尺寸失敗的雷擊均造成損壞。P_r值主要取決于建筑物的特點(diǎn)，它的結(jié)構(gòu)、用途、存放物或設(shè)備。

 

 

　　　　　　 η＝E_i·E_s（2．5）

 

 

η或E_i·E_s 為防雷裝置的效率。

 

 

從（2．1）、（2．4）、（2．5）式得：

 

 

　　　　　　　　

 

 

如果R值采用可接受的最大損壞危險(xiǎn)度R_c＝10^-5，并使

 

 

　　 　 （2．6）

 

 

式中：N_c──建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)。

 

 

因此，防雷裝置所需要的效率應(yīng)符合下式：

 

 

　　　　　　　　 　 （2．7）

 

 

根據(jù)IEC—TC81的有關(guān)資料，第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置的有關(guān)值見表2.2。

 

 

　　　　　E_i和E_s值　　　　　　　　　　　　　　　　表2．2

 

 

 

 

根據(jù)驗(yàn)算和對(duì)比（另見本條第九款和本規(guī)范第2.0.4條二、三、四款說(shuō)明），本規(guī)范對(duì)一般建筑物和公共建筑物所采用的P_rW_r值見表2.3。

 

 

 

 

　　　　　　　　　　　　　　　　P_rW_r值　　　　　　　　　　　　　　表2．3

 

 

 

 

從表2．2得保護(hù)第三類防雷建筑物的防雷裝置的效率η值為0.8。從表 2.3查得公共建筑物的N_c 值為 1.2·10^-2。將這兩個(gè)數(shù)值代人關(guān)系式（2．7），得 ，所以 。這表明對(duì)這類建筑物如采用第三類防雷建筑物的防雷措施，只對(duì)N≤0.06的建筑物保證R_c值不大于10^-5。當(dāng)N＞0.06時(shí)R_c值達(dá)不到（即大于）10^-5，因此，當(dāng)N＞0.06時(shí)升級(jí)采用第二類防雷建筑物的防雷措施。

 

 

將部、省級(jí)辦公建筑物列入，是考慮其所存放的文件和資料的重要性。人員密集的公共建筑物，如集會(huì)、展覽、博覽、體育、商業(yè)、影劇院、醫(yī)院、學(xué)校等建筑物。

 

 

第九款，從表2．2得保護(hù)第三類防雷建筑物的防雷裝置的η值為0.8。從表2．3查得一般建筑物的N_c值為6·10^-2。將這兩個(gè)數(shù)值計(jì)入關(guān)系式（2．7），得出 ，所以 。這表明對(duì)這類建筑物如采用第三類防雷建筑物的防雷措施。只對(duì) N≤0.3的建筑物保證R_c值不大于10^-5。當(dāng) N＞0.3時(shí)R_c值達(dá)不到（即大于）10^-5，因此，當(dāng)N＞0.3時(shí)升級(jí)采用第二類防雷建筑物的防雷措施。

 

 

第2．0．4條

 

 

第二款，當(dāng)沒有防雷裝置時(shí)η＝0，從表2.3查得公共建筑物的N_c＝1.2·10^-2。將這兩個(gè)數(shù)值代入關(guān)系式（2．7），得 ，所以N≤0.012。這表明對(duì)這類建筑物當(dāng)N＜0.012時(shí)可以不設(shè)防雷裝置；當(dāng)N≥0.012時(shí)要設(shè)防雷裝置。

 

 

第三、四款，當(dāng)沒有防雷裝置時(shí)η＝0，從表2.3查得一般建筑物的N_c＝6·10^-2。將這兩個(gè)數(shù)值代入關(guān)系式（2．7），得 ，所以N≤0.06。這表明對(duì)這類建筑物當(dāng)N＜0.06時(shí)可以不設(shè)防雷裝置；當(dāng)N≥0.06時(shí)要設(shè)防雷裝置。

 

 

下面用長(zhǎng)60m、寬13m（即四個(gè)單元住宅）的一般建筑物作為例子進(jìn)行驗(yàn)算對(duì)比。其結(jié)果列于表2.4。原規(guī)范的建筑物年計(jì)算雷擊次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式為原規(guī)范的（附2.1）式。本規(guī)范的建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為（附1.1）式。k值均取1。

 

 

要精確計(jì)及周圍物體對(duì)建筑物等效面積的影響，計(jì)算起來(lái)很繁雜，因此，略去這類影響的精確計(jì)算。但在選用一些參數(shù)時(shí)已適當(dāng)作了修正。N的計(jì)算見本規(guī)范附錄一。

 

 

 

 

第三章　建筑物的防雷措施

 

 

第一節(jié)　一般規(guī)定

 

 

　　第3．1．1條　本條規(guī)定僅對(duì)制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物和爆炸危險(xiǎn)環(huán)境采取防雷電感應(yīng)。其它防雷建筑物可以不防雷電感應(yīng)。雷電感應(yīng)可能感應(yīng)出相當(dāng)高的電壓而發(fā)生火花放電引發(fā)事故。

 

 

在一般性建筑物內(nèi)，在不帶電的金屬物上雷電感應(yīng)所產(chǎn)生的火花放電，由于其能量小、時(shí)間極短，通常不會(huì)引發(fā)火災(zāi)危險(xiǎn)。在220／380V系統(tǒng)的帶電體上的雷電感應(yīng)，由于采取防雷電波侵入和防反擊的措施，此問題也跟著得到解決。

 

 

關(guān)于電子元件的過電壓保護(hù)分三部分，即220／380V電源部分、信息線路、有電子元件的設(shè)備本身。信息線路的過電壓保護(hù)應(yīng)由信息線路設(shè)計(jì)者解決。設(shè)備本身的應(yīng)由制造廠解決。電源部分又分兩部分，即建筑物的電源進(jìn)線和接至有電子元件的裝置的電源部分（如插座、分配電箱）。本規(guī)范僅解決電源進(jìn)線部分，它與防雷電波侵入和防反擊的措施一起解決。至于在裝置附近的供電是否設(shè)過電壓保護(hù)器，應(yīng)根據(jù)設(shè)備的重要性由信息線路設(shè)計(jì)者一起解決，或由設(shè)備使用者解決或由制造廠提供。此外，設(shè)備外殼及其外接金屬管線由于電氣安全或屏蔽需要已作接地，這也大大地減少了雷電感應(yīng)的危險(xiǎn)性。

 

 

本規(guī)范現(xiàn)仍采用原來(lái)規(guī)定的防雷方法，即防直擊雷、防雷電感應(yīng)和防雷電波侵入。國(guó)際電工委員會(huì)1990年版IEC1024—1：1990標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷第一部分通則（以下簡(jiǎn)稱IEC1024—l）的內(nèi)容也包括了這些方面的要求，不過叫法不同。有些國(guó)家和上述IEC的防雷標(biāo)準(zhǔn)將防雷分為外部防雷和內(nèi)部防雷。所謂外部防雷就是防直擊雷（不包括防止防雷裝置受到直接雷擊時(shí)向其它物體的反擊），內(nèi)部防雷包括防雷電感應(yīng)、防反擊以及防雷電波侵入和防生命危險(xiǎn)。本規(guī)范的防直擊雷包含防反擊的內(nèi)容。

 

 

第3．1．2條　為說(shuō)明等電位的作用和一般的做法，下面摘譯IEC1024—1的一些有關(guān)規(guī)定：

 

 

3. 內(nèi)部防雷裝置

 

 

3.1 等電位連接

 

 

3.l.l 通則

 

 

為減小在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生火災(zāi)、爆炸、生命危險(xiǎn)，等電位是一很重要的措施。

 

 

等電位是用連接導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將處在需要防雷的空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來(lái)的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置等連接起來(lái)。

 

 

當(dāng)需要防雷的空間設(shè)有防雷裝置時(shí)，處于該空間之外的金屬構(gòu)架可能受到雷電效應(yīng)。在設(shè)計(jì)這樣的防雷裝置時(shí)應(yīng)顧及這種效應(yīng)。對(duì)處于該空間之外的金屬構(gòu)架可能也需要作等電位連接。

 

 

當(dāng)不設(shè)防雷裝置但需要防從外來(lái)管線引來(lái)的雷電效應(yīng)時(shí)，也應(yīng)作等電位連接。

 

 

3.1.2 金屬裝置的等電位連接

 

 

應(yīng)在以下地點(diǎn)做等電位連接：

 

 

a）在地下室或在靠近地平面處。連接導(dǎo)線應(yīng)連到連接板（連接母線）上，連接板的構(gòu)成和安裝要易于接近檢查。連接板應(yīng)與接地裝置連接。對(duì)于大型建筑物，如果連接板之間有連接，可裝設(shè)多塊連接板；

 

 

b）高度超過20m的建筑物，在地面以上垂直每隔不大于20m處；連接板應(yīng)與連接各引下線的水平環(huán)形導(dǎo)體連接（見2.2.3款）；

 

 

c）在那些滿足不了安全距離的地方（見3.2節(jié)）。

 

 

對(duì)有電氣貫通鋼筋網(wǎng)的鋼筋混凝土建筑物、鋼構(gòu)架建筑物、有等效屏蔽作用的建筑物，建筑物內(nèi)的金屬裝置通常不需要上述b）款和c）款的等電位連接。

 

 

……

 

 

3.1.3 外來(lái)導(dǎo)體的等電位連接

 

 

應(yīng)盡可能在靠近進(jìn)戶點(diǎn)處對(duì)外來(lái)導(dǎo)體作等電位連接?！?

 

 

3.1.5 在通常情況下電氣和通信裝置的等電位連接

 

 

電氣和通信裝置應(yīng)按3.1.2款的要求作等電位連接。應(yīng)盡量在靠近進(jìn)戶點(diǎn)處作等電位連接。

 

 

如果導(dǎo)體有屏蔽層或穿于金屬管內(nèi)，當(dāng)這類屏蔽物上的電阻壓降所形成的電位差不危及電纜和所連接的設(shè)備時(shí)，通常只將這類屏蔽物作等電位連接就足夠了。

 

 

線路的所有導(dǎo)體應(yīng)作直接或非直接連接。相線應(yīng)僅通過過電壓保護(hù)器連到防雷裝置上。在TN系統(tǒng)中，PE或PEN線應(yīng)直接連到防雷裝置上。

 

 

……

 

 

3.3 防生命危險(xiǎn)

 

 

在需要防雷的空間內(nèi)防發(fā)生生命危險(xiǎn)的最重要措施是采用等電位連接。

 

 

第二節(jié)　　第一類防雷建筑物的防雷措施

 

 

第3．2．1條

 

 

第一款，在原規(guī)定的基礎(chǔ)上，與獨(dú)立避雷針、架空避雷線并列，補(bǔ)充采用架空避雷網(wǎng)。

 

 

第二款，壓力單位用Pa及kPa，它們是法定計(jì)量單位。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力為非法定計(jì)量單位，一旦有關(guān)國(guó)際學(xué)術(shù)組織宣布廢除時(shí)，我國(guó)也將隨著停止使用。因此，表3.2.1中的壓力單位采用kPa。一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓＝1.01325×10⁵Pa＝1.01325×10²kPa。

 

 

“接閃器與雷閃的接觸點(diǎn)應(yīng)設(shè)在上述空間之外”，接觸點(diǎn)處于該空間的正上方之外也屬于“在上述空間之外”。

 

 

第五款，為了防止雷擊電流流過防雷裝置時(shí)所產(chǎn)生的高電位對(duì)被保護(hù)的建筑物或與其有聯(lián)系的金屬物發(fā)生反擊，應(yīng)使防雷裝置與這些物體之間保持一定的安全距離。

 

 

防雷裝置地上高度h_x處的電位為：

 

 

　　　　　　　?。?．1）

 

 

由于沒有更合理的方法，與原規(guī)范相同，安全距離仍按電阻電壓降和電感電壓降相應(yīng)求出的距離相加而得。因此，相應(yīng)的安全距離為：

 

 

　　　 （3．2）

 

 

式中：U_R──雷電流流過防雷裝置時(shí)接地裝置上的電阻電壓降（kV）；

 

 

U_L──雷電流流過防雷裝置時(shí)引下線上的電感電壓降（kV）；

 

 

R_i──接地裝置的沖擊接地電阻（Ω）；

 

 

──雷電流陡度（kA／μs）；

 

 

I ──雷電流幅值（hA）；

 

 

L₀──引下線的單位長(zhǎng)度電感（μH／m），取其等于1.5μH／m；

 

 

E_R──電阻電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度（kV／m），取其等于500kV／m；

 

 

E_L──電感電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度（kV／m）。

 

 

本規(guī)范各類防雷建筑物所采用的雷電流參量見附錄六的附表6.l～附表6.3。

 

 

根據(jù)對(duì)雷電所測(cè)量的參數(shù)得知，雷電流最大幅值出現(xiàn)于第一次正極性或負(fù)極性雷擊，雷電流最大陡度出現(xiàn)于第一次雷擊以后的負(fù)雷擊。正極性雷擊通常僅出現(xiàn)一次，無(wú)重復(fù)雷擊。

 

 

IEC—TC81的有關(guān)文件提出電感電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度為 （kV／m）。因此，根據(jù)附表6.1，當(dāng) T₁＝10μs時(shí) kV／m；根據(jù)附表 6．2，當(dāng)T₁＝0.25μs時(shí) kV／m。

 

 

以附表6.1的有關(guān)參量和上述有關(guān)數(shù)值代人（3·2）式，其中 kA／μs，得 ，考慮計(jì)算簡(jiǎn)化，取作S_al ≥ 0.4R_i＋0.04h_x。因此，

 

 

　　　　　　　S_al ≥ 0.4（R_i＋0.1h_x） （3．3）

 

 

上式即規(guī)范（3.2.1－l）式。

 

 

同理，改用附表6.2及其它有關(guān)數(shù)值代人（3．2）式，其中 kA／S，得

 

 

。因此，

 

 

　　　　　　S_al≥0.1（R_i＋h_x） （3.4）

 

 

上式即規(guī)范（3.2.l－2）式。

 

 

（3．3）式和（3．4）式相等的條件為0.4R_i＋0.04h_x ＝0.1R_i＋0.1h_x ，即h_x ＝5 R_i 。因此，當(dāng)h_x ＜5R_i 時(shí)，（ 3．3）式的計(jì)算值大于（3．4）式的計(jì)算值；當(dāng)h_x＞5R_i時(shí)，（3．4）式的計(jì)算值大于（3．3）式的計(jì)算值；當(dāng)h_x ＝5 R_i時(shí)，兩值相等。

 

 

根據(jù)《雷電》一書下卷第87頁(yè)（1983年，李文恩等譯，水利電力出版社出版，該書譯自英文版《Lightning》第2卷，R．H．Golde主編，1977年版）土壤的沖擊擊穿場(chǎng)強(qiáng)為200～1000kV／rn，其平均值為600kV／m，取與空氣擊穿強(qiáng)度一樣的數(shù)值，即500kV／m。根據(jù)附表6.1，對(duì)第一類防雷建筑物取I＝200kA。因此，地中的安全距離為

 

 

　　　　　 ，即

 

 

　　　 S_el≥0.4R_i （3．5）

 

 

上式即規(guī)范（3.2.l－3）式。

 

 

根據(jù)計(jì)算，在避雷線立杯高度為20m、避雷線長(zhǎng)度為50～150m、沖擊接地電阻為3～10Ω的條件下，當(dāng)避雷線立桿頂點(diǎn)受雷擊時(shí)，流過一根立桿的雷電流為全部雷電流的63％～90％，照理S_al和S_el 可相應(yīng)減小，但計(jì)算很繁雜，為了簡(jiǎn)化計(jì)算，故本規(guī)范規(guī)定S_al和S_el 仍按照獨(dú)立避雷針的方法進(jìn)行計(jì)算。

 

 

第六款，按雷擊于避雷線檔距中央考慮S_a2，由于兩端分流，對(duì)于任一端可近似地將雷電流幅值和陡度減半計(jì)算。因此，避雷線中央的電位為：U＝U_R＋U_L1＋U_L2。由此得 ，所以

 

 

　　　　　 　　　（3．6）　　　　　　　　

 

 

式中：I、U_R、di／dt、E_R、E_L—一意義及所取的數(shù)值同本條第五款的說(shuō)明；

 

 

U_L1—一雷電流流過防雷裝置時(shí)引下線上的電感壓降（kV）；

 

 

U_L2—一雷電電流流過防雷裝置時(shí)在避雷線上的電感壓降（kV）；

 

 

L₀₁—一垂直敷設(shè)的引下線的單位長(zhǎng)度電感（μH／m）。按引下線直徑8mm、高20m時(shí)的平均值L₀₁ ＝1.69μH／m計(jì)算；

 

 

L₀₂──水平避雷線的單位長(zhǎng)度電感（μH／m）。按避雷線截面35mm²、高20m時(shí)的值L₀₂＝1.93μH／m計(jì)算。

 

 

與本條第五款說(shuō)明類同，以附表6.l和上述有關(guān)的數(shù)值代入（3．6）式，得

 

 

，

 

 

因此

 

 

　　　　　　　 （3．7） 　

 

 

上式即規(guī)范（3.2.1－4）式。

 

 

再以附表6.2和上述有關(guān)的數(shù)值代入（3．6）式，得

 

 

　　　　　　　 ，

 

 

因此

 

 

　　　　　　　 　　　　（3．8）　　　　　　　　　

 

 

上式即規(guī)范（3.2.1－5）式。

 

 

以（3．7）式等于（3．8）式，得 ，所以 。 其余的道理類同于本條第五款。

 

 

第七款，將（3．7）式和（3．8）式中的系數(shù)以兩支路并聯(lián)還原，即乘以2，并以l₁代l／2，再除以有同一距離l₁的個(gè)數(shù)，則得出規(guī)范（3.2.1－6）式和（3.2.l－7）式。

 

 

架空避雷網(wǎng)的一個(gè)例子見圖3.l。

 

 

 

 

 

 

 

 

第八款，在一般情況下規(guī)定接地電阻不宜大于10Ω是適宜的，但在高土壤電阻率地區(qū)，要求低于10Ω可能給施工帶來(lái)很大的困難。故本款規(guī)定為，在滿足安全距離的前提下，允許提高接地電阻值。此時(shí)，雖然支柱距建筑物遠(yuǎn)一點(diǎn)，接閃器的高度亦相應(yīng)增加，但可以給施工帶來(lái)很大方便，而仍保證安全。在高土壤電阻率地區(qū)，這是一個(gè)因地制宜而定的數(shù)值，它應(yīng)綜合接閃器增加的安裝費(fèi)用和可能做到的電阻值來(lái)考慮，不宜作硬性的規(guī)定。

 

 

第3．2．2條

 

 

第一款，被保護(hù)建筑物內(nèi)的金屬物接地，是防雷電感應(yīng)的主要措施。本款還規(guī)定了不同類型屋面的處理。無(wú)疑，金屬屋面或鋼筋混凝土屋面內(nèi)的鋼筋進(jìn)行接地，有良好的防雷電感應(yīng)和一定的屏蔽作用。對(duì)于鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件組成的屋面，要求其鋼筋接地有時(shí)會(huì)遇到困難，但希望施工時(shí)密切配合，以達(dá)到接地要求。

 

 

第二款，本款規(guī)定距離小于100mm的平行長(zhǎng)金屬物，每隔不大于30m互相連接一次，是考慮到電磁感應(yīng)所造成的電位差只能將幾厘米的空隙擊穿（計(jì)算結(jié)果如下）。當(dāng)管道間距超過100mm時(shí)，就不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)。交叉管道亦作同樣處理。

 

 

兩根間距 300mm的平行管道，與引下線平行敷設(shè)，距引下線3m并與其處于一個(gè)平面上。如果將引下線視作無(wú)限長(zhǎng)，這時(shí)在管道環(huán)路內(nèi)的感應(yīng)電壓U（kV）為 ，它可能擊穿的氣隙距離d為：

 

 

　　　　　　　 （3．9） 　　

 

 

式中：l──平行管道成環(huán)路的長(zhǎng)度（m），取30m計(jì)算；

 

 

──流經(jīng)引下線的雷電流的陡度（kA／μs），根據(jù)表3.2的參量取

 

 

200kA／μs計(jì)算；

 

 

M——m長(zhǎng)兩根間距300mm平行管道環(huán)路與引下線之間的互感（μH／m），經(jīng)計(jì)算得M＝0.019μH／m；

 

 

E_L──電感電壓的空氣擊穿強(qiáng)度（kV／m），與本規(guī)范第3.2.1條五款說(shuō)明相同，取3000kV／m計(jì)算。

 

 

將上述有關(guān)數(shù)值代人（3．9）式得

 

 

m。

 

 

即使在管道間距大到300mm的情況下，所感應(yīng)的電壓僅可能擊穿0.038m的氣隙。若間距減到100mm，所感應(yīng)的電壓就更小了（由于M值減?。?。

 

 

連接處過渡電阻不大于0.03Ω時(shí)，以及對(duì)有不少于5根螺栓連接的法蘭盤可不跨接的規(guī)定，是參考國(guó)外資料和國(guó)內(nèi)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定的。天津某單位安技科做過測(cè)試，一些記錄如表3.3，這些實(shí)測(cè)值是在三處罐站測(cè)出的。

 

 

 

 

 

 

第三款，由于已設(shè)有獨(dú)立避雷針（線或網(wǎng)），因此，流過防雷電感應(yīng)接地裝置的只是數(shù)值很小的感應(yīng)電流。在金屬物已普遍接地的情況下，電位分布均勻。因此，本款規(guī)定為工頻接地電阻不大于10Ω。在共用接地裝置的場(chǎng)合下，接地電阻只要滿足各自要求的阻值就可以，不要求達(dá)到更低的接地電阻。

 

 

第3．2．3條

 

 

第一款，為了防止雷擊線路時(shí)高電位侵入建筑物造成危險(xiǎn)，低壓線路直采用電纜埋地引入，不得將架空線路直接引入屋內(nèi)；當(dāng)難于全長(zhǎng)采用電纜時(shí)，允許從架空線上換接一段有金屬鋁裝的電纜或護(hù)套電纜穿鋼管埋地引入。這時(shí)，需要強(qiáng)調(diào)的是，電纜首端必須裝設(shè)避雷器并與絕緣子鐵腳、金具、電纜外皮等共同接地，入戶端電纜外皮、鋼管必須接到防雷電感應(yīng)接地裝置上，電纜段才能起到應(yīng)有的保護(hù)作用。

 

 

當(dāng)雷電波到達(dá)電纜首端時(shí)，避雷器被擊穿，電纜外導(dǎo)體與芯接通。一部分雷電流經(jīng)首端接地電阻入地，一部分雷電流流經(jīng)電纜。由于雷電流屬于高頻（通常為數(shù)千赫茲），產(chǎn)生集膚效應(yīng)，流經(jīng)電纜的電流被排擠到外導(dǎo)體上去。此外，流經(jīng)外導(dǎo)體的雷電流在芯線中產(chǎn)生感應(yīng)反電勢(shì)，從理論上分析在沒有集膚效應(yīng)下將使流經(jīng)芯線的電流趨向于零。

 

 

本款規(guī)定埋地電纜長(zhǎng)度不小于 （m）是考慮電纜金屬外皮、銷裝、鋼管等起散流接地體的作用。 接地體在沖擊電流下，其有效長(zhǎng)度為 （m）。關(guān)于采用 的理由參見本規(guī)范第4.3.4條的說(shuō)明。

 

 

此外，又限制埋地電纜長(zhǎng)度不應(yīng)小于15m。這是考慮架空線距爆炸危險(xiǎn)環(huán)境至少為桿高的1.5倍，設(shè)敢搞一般為10m，1.5倍就是15m。

 

 

當(dāng)土壤電阻率過高，電纜埋地長(zhǎng)度過長(zhǎng)時(shí)，可采用換土措施，使ρ值降低，來(lái)縮短埋地電纜的長(zhǎng)度。

 

 

第3．2．4條　正如規(guī)范第3.2.1條所述，第一類防雷建筑物的防直擊雷措施，首先應(yīng)采用獨(dú)立避雷針或架空避雷線（網(wǎng)）。本條只適用于特殊情況，即由于建筑物太高或其它原因，不能裝設(shè)獨(dú)立避雷針或架空避雷線網(wǎng)時(shí)，才允許采用附設(shè)于建筑物上的防雷裝置進(jìn)行保護(hù)。

 

 

第二款，從法拉弟籠的觀點(diǎn)看，網(wǎng)格尺寸和引下線間距越小，對(duì)雷電感應(yīng)的屏蔽越好，局部區(qū)域電位分布較均勻。

 

 

雷電流通過引下線入地，當(dāng)引下線數(shù)量較多且間距較小時(shí)，雷電流在局部區(qū)域分布也就較均勻，引下線上電壓降減小，反擊危險(xiǎn)也相應(yīng)減小。

 

 

對(duì)引下線間距，本規(guī)范向IEC1024一1防雷標(biāo)準(zhǔn)靠攏。如果完全采用該標(biāo)準(zhǔn)，則本規(guī)范的第一類、第二類、第三類防雷建筑物的引下線間距相應(yīng)應(yīng)為10、15、25m。但考慮到我國(guó)工業(yè)建筑物的柱距，一般均為6m，因此，按6m的倍數(shù)考慮，故本規(guī)范對(duì)引下線間距相應(yīng)定為12、18、25m。

 

 

第四款，對(duì)于較高的建筑物，引下線很長(zhǎng)，雷電流的電感壓降將達(dá)到很大的數(shù)值，需要在每隔不大于12m的高度處，用均壓環(huán)將各條引下線在同一高度連接起來(lái)，并接到同一高度的屋內(nèi)金屬物體上，以減小其間的電位差，避免發(fā)生反擊。

 

 

由于要求將直接安裝在建筑物上的防雷裝置與各種金屬物互相連接，并采取了若干等電位措施，故不必考慮防止反擊的距離。

 

 

第五款，關(guān)于共同接地：由于防雷裝置直接裝在建、構(gòu)筑物上，要保持防雷裝置與各種金屬物體之間的安全距離已成為不可能。此時(shí)，只能將屋內(nèi)各種金屬物體及進(jìn)出建筑物的各種金屬管線，進(jìn)行嚴(yán)格的接地，而且所有接地裝置都必須共用，并進(jìn)行多處連接，使防雷裝置和鄰近的金屬物體電位相等或降低其間的電位差，以防反擊危險(xiǎn)。

 

 

一般說(shuō)來(lái)，接地電阻越低，防雷得到的改善越多。但是，不能由于要達(dá)到某一很低的接地電阻而花費(fèi)過大。出現(xiàn)反擊危險(xiǎn)可以從基本計(jì)算公式 來(lái)評(píng)價(jià)，IR項(xiàng)對(duì)于建筑物內(nèi)某一小范圍中互相連接在一起的金屬物（包括防雷裝置）說(shuō)來(lái)都是一樣的，它們之間的電位差與防雷裝置的接地電阻無(wú)關(guān)。此外，考慮到已采取嚴(yán)格的各種金屬物與防雷裝置之間的連接和均壓措施，故不必要求很低的接地電阻。

 

 

從防雷觀點(diǎn)出發(fā)，較好是設(shè)共用接地裝置，它適合供所有接地之用（例如防雷、低壓電力系統(tǒng)、電訊系統(tǒng)）。

 

 

第六款，為了將雷電流流散入大地而不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，接地裝置的布置和尺寸比接地電阻的特定值更重要。然而，通常建議有低的接地電阻。

 

 

本款的規(guī)定完全采用IEC1024－l防雷標(biāo)準(zhǔn)2.3.3.2的規(guī)定（接地體的B型布置）。

 

 

圖3．2系根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的圖2換成本規(guī)范的防雷建筑物類別的圖。該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接地體B型布置的規(guī)定是：對(duì)于環(huán)形接地體（或基礎(chǔ)接地體），其所包圍的面積的平均幾何半徑r應(yīng)不小于l₁，即r≥l₁，l₁示于圖 2（相當(dāng)于本說(shuō)明的圖3.2）；當(dāng)l₁大于r時(shí)，則必須增加附加的水平放射形或垂直（或斜形）導(dǎo)體，其長(zhǎng)度l_r（水平）為l_r＝ l₁－r或其長(zhǎng)度l_v（垂直）為 。

 

 

 

 

環(huán)形接地體（或基礎(chǔ)接地體），其所包圍的面積A的平均幾何半徑r為：πr² ＝A，所以 。根據(jù)圖3．2，對(duì)于第一類防雷建筑物，當(dāng)ρ＜500Ω·m時(shí)l₁為m，因此，導(dǎo)出本款第1項(xiàng)的規(guī)定；當(dāng)ρ＝500～3000Ω·m時(shí)，l₁與ρ的關(guān)系是一根斜線，從該斜線上找出方便的任兩點(diǎn)的坐標(biāo)，則可求出l₁與ρ的關(guān)系式為 ，所以，導(dǎo)出本款第2項(xiàng)的規(guī)定。

 

 

由于接地體通常靠近墻、基礎(chǔ)敷設(shè)，所以補(bǔ)加的水平接地體一般都是從引下線與環(huán)形接地體的連接點(diǎn)向外延伸，可為一根，也可為多根。

 

 

由于本條采用了若干等電位措施，本款的接地電阻值不是起主要作用，因此，沒有提出接地電阻值的具體要求。

 

 

本款所要求的環(huán)形接地體的工頻接地電阻R，在其半徑r等于l₁ 的場(chǎng)合下，當(dāng)ρ＝500～3000Ω·m時(shí)，大約處于33～13Ω；ρ＜500Ω·m時(shí)，R＝0.067ρ（Ω）。

 

 

環(huán)形接地體的工頻接地電阻的計(jì)算式為 （Ω）， （m）。式中ρ為土壤電阻率（Ω·mf），A為環(huán)形接地體所包圍的面積（m²）。當(dāng)ρ＝500Ω·m、d＝10m時(shí)， （Ω）。當(dāng)ρ＝500Ω·m、 時(shí)， （Ω）。

 

 

第七款，對(duì)第一類防雷建筑物，由于滾球半徑h_r規(guī)定為30m（見本規(guī)范的表5.2.l），所以，30m以上要考慮防側(cè)擊，本款第 1項(xiàng)的“每隔不大于6m”是從本條規(guī)定屋頂接問器采用避雷同時(shí)其網(wǎng)格尺寸不大于5m×5m或6m×4m考慮的。由于側(cè)擊的概率和雷電流較小，網(wǎng)格的橫向距離不采用4m，而按引下線的位置（其距離不大于12m）考慮。

 

 

第八款，考慮到雷閃直接擊于本建筑物的防雷裝置時(shí)，共用接地裝置的電位將升高，可能擊穿低壓裝置或用電設(shè)備的絕緣，并參考IEC1024－1防雷標(biāo)準(zhǔn)第3.1.5款（見本規(guī)范第3.1.2條說(shuō)明），本款補(bǔ)充規(guī)定：“在電源引入的總配電箱處宜裝設(shè)過電壓保護(hù)器”。

 

 

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，室內(nèi)低壓裝置的耐沖擊電壓最高僅為6kV。由于本條是將防雷裝置直接安裝在建筑物上和采用共用接地裝置，所以，當(dāng)防雷裝置遭直接雷擊時(shí)，假設(shè)流經(jīng)靠近低壓電氣裝置處接地裝置的雷電流為20kA，以及接地裝置的沖擊接地電阻甚至低至 lΩ，這時(shí)，在接地裝置上電位升高為20kV。也就是說(shuō)，低壓電氣裝置接了地的金屬外殼的電位比帶電體（相導(dǎo)體）也約高20kV。它比前述的6kV耐壓高得多。如果在相導(dǎo)體與地之間不裝過電壓保護(hù)器，則在這種情況下，在低壓電氣裝置絕緣較弱處可能被擊穿而造成短路、發(fā)生火花、損壞設(shè)備，這是有危險(xiǎn)的。若短路電流?。撮L(zhǎng)期有較大的漏電流，但又不能使保護(hù)設(shè)備及時(shí)動(dòng)作切斷線路），時(shí)間一長(zhǎng)則可能引起外殼升溫而發(fā)生事故或火災(zāi)。

 

 

第3．2．5條　根據(jù)原《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》編寫組調(diào)查的幾個(gè)例子，雷擊樹木引起的反擊，其距離均未超過2m，例如，重慶某結(jié)核病醫(yī)院、南寧某礦山機(jī)械廠、廣東花縣某學(xué)校及海南島某中學(xué)等由于雷擊樹木而產(chǎn)生的反擊均未超過2m?？紤]安全系數(shù)后，現(xiàn)規(guī)定凈距不應(yīng)小于5m。