建筑物防雷设计规范 GB50057-2010

4.5.1 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：
      1 当第一类防雷建筑物部分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。
      2 当第一类防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的30％以下，且第二类防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的30％及以上时，或当这两部分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部分的防闪电感应和防闪电电涌侵入，应采取第一类防雷建筑物的保护措施。
      3 当第一、二类防雷建筑物部分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、二类防雷建筑物部分的防闪电感应和防闪电电涌侵入，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。
4.5.2 当一座建筑物中仅有一部分为第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷措施宜符合下列规定：
      1 当防雷建筑物部分可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。
      2 当防雷建筑物部分不可能遭直接雷击时，可不采取防直击雷措施，可仅按各自类别采取防闪电感应和防闪电电涌侵入的措施。
      3 当防雷建筑物部分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4.5.1条的规定采取防雷措施。
4.5.3 当采用接闪器保护建筑物、封闭气罐时，其外表面外的2区爆炸危险场所可不在滚球法确定的保护范围内。
4.5.4 固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备和线路应根据建筑物的防雷类别采取相应的防止闪电电涌侵入的措施，并应符合下列规定：
      1 无金属外壳或保护网罩的用电设备应处在接闪器的保护范围内。
      2 从配电箱引出的配电线路应穿钢管。钢管的一端应与配电箱和PE线相连；另一端应与用电设备外壳、保护罩相连，并应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应设跨接线。
      3 在配电箱内应在开关的电源侧装设Ⅱ级试验的电涌保护器，其电压保护水平不应大于2.5kV，标称放电电流值应根据具体情况确定。
4.5.5 粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，当其年预计雷击次数大于或等于0.05时，应采用独立接闪杆或架空接闪线防直击雷。独立接闪杆和架空接闪线保护范围的滚球半径可取100m。在计算雷击次数时，建筑物的高度可按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。
4.5.6 在建筑物引下线附近保护人身安全需采取的防接触电压和跨步电压的措施，应符合下列规定：
      1 防接触电压应符合下列规定之一：
        1)利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内的。
        2)引下线3m范围内地表层的电阻率不小于50kΩm，或敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层。
        3)外露引下线，其距地面2.7m以下的导体用耐1.2／50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离，或用至少3mm厚的交联聚乙烯层隔离。
        4)用护栏、警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。
      2 防跨步电压应符合下列规定之一：
        1)利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线，作为自然引下线的柱子包括位于建筑物四周和建筑物内的。
        2)引下线3m范围内地表层的电阻率不小于50kΩm，或敷设5cm厚沥青层或15cm厚砾石层。
        3)用网状接地装置对地面做均衡电位处理。
        4)用护栏、警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性减小到最低限度。
4.5.7 对第二类和第三类防雷建筑物，应符合下列规定：
      1 没有得到接闪器保护的屋顶孤立金属物的尺寸不超过下列数值时，可不要求附加的保护措施：
        1)高出屋顶平面不超过0.3m。
        2)上层表面总面积不超过1.0m²。
        3)上层表面的长度不超过2.0m。
      2 不处在接闪器保护范围内的非导电性屋顶物体，当它没有突出由接闪器形成的平面0.5m以上时，可不要求附加增设接闪器的保护措施。
4.5.8 在独立接闪杆、架空接闪线、架空接闪网的支柱上，严禁悬挂电话线、广播线、电视接收天线及低压架空线等。

 

条文说明
 

4.5 其他防雷措施
4.5.4 本条说明如下：
      1 当无金属外壳或金属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。当采用接闪网时，根据接闪网的保护原则，被保护物应处于该网之内，并不高出接闪网。
      2 穿钢管和两端连接的目的在于使其起到屏蔽和分流作用。由于配电箱外壳已按电气安全要求与PE线相连，PE线的接地装置与防雷的接地装置是共用或直接连接在一起，该保护管实际上与防雷装置的引下线并联，起到了分流作用。当防雷装置或设备金属外壳遭雷击时，雷电流是从零开始往上升，这时，外壳与带电体之间无电位差，随后有一部分雷电流经钢管、配电箱、PE线入地，这部分雷电流从零一上升，就有di／dt陡度出现，钢管上就有L(di／dt）感应电压降，di／dt对钢管内的电线有互感电压降M(di／dt)。由于M≈L(由于磁力线交链几乎相同)，将对钢管内的线路感应出与其在钢管上所感应出的电压接近的值，即L(di／dt）≈M(di／dt）。因此，可降低线路与钢管之间的电位差。分雷电流流经钢管，钢管有电阻r，就有ir压降，这也是钢管与管内电线之间的电位差。另参见本规范附录H(电缆从户外进入户内的屏蔽层截面积)，其原理相同。当闪电击中管内引出的带电体时，由于其电位高，将产生击穿放电而使其与钢管短接，钢管也就处于高电位。
      3 对节日彩灯，由于白天不使用，它和其他用电设备在不使用期间内，开关均处于断开状态，当防雷装置、设备金属外壳或带电体遭雷击时，开关电源侧的电线、设备与钢管、配电箱、PE线之间可能产生危险的电位差而击穿电气绝缘；另外，当开关断开时，如果SPD安装在负荷侧，从户外经总配电箱传来的过电压电涌可能击坏开关(因开关的电源侧无SPD保护)，故SPD应装设在开关的电源侧。由于雷击电流已与防雷装置等分流，流经SPD的电流所产生的能量不会很大，而且安装在这里的SPD还要与上游安装在分配电箱或总配电箱的SPD配合好，故选用Ⅱ级试验的SPD。由于每栋建筑物的防雷装置和配电线路差别很大，故I_n值应根据具体情况确定。
当建筑物为钢筋混凝土建筑物或钢构架建筑物，并利用其所有柱子作为引下线，这时，由于屋顶用电设备的配电线路是穿钢管，钢管两端做了等电位连接，在这种情况下，当雷击在钢管上端所接设备的金属外壳或防雷装置上时，流经钢管的雷电流分流按是k_c1＝0.44考虑，但流经钢管的雷电流到配电箱处(通常，配电箱设在顶层地面处)，由于配电箱又与地面钢筋及其他管线做了等电位连接，雷电流又再分流，流经SPD的分流按是k_c2=（1/n）+0.1考虑。焊接钢管的近似电阻值为：15为0.22Ω／100m，20为0.18Ω／100m，25为0.12Ω／100m，32为0.1Ω／100m，40为0.08Ω／100m，50为0.055Ω／100m，70为0.04Ω／100m。
举一个例子说明：钢管为25、长20m，建筑物为第二类防雷建筑物，雷电流为150kA，令n＝20。设建筑物为框架式钢筋混凝土建筑物，利用所有柱子钢筋作为引下线且柱子钢筋与屋顶钢筋网连接在一起。这时流经钢管的雷电流为I_imP＝k_c1×150＝0.44×150＝66(kA)，而流经SPD的分流为I_imP＝k_c2×66＝[(1／n)+0.1]×66＝9.9(kA)。设分配电箱为3相TN-S系统，装设SPD时，分流按5分支回路考虑(3根相线、一根N线和一根PE线)，流经每台SPD的电流为10／350μs，则9.9／5≈2(kA)＝I_imP，通常它与8／20μsI_max电流的换算可按20倍考虑，则I_max＝2×20＝40(kA)，一般情况下，I_n为I_max的1／2，所以I_n＝20kA。雷电流在钢管上的电压降为66×(0.12×20)／100＝1.584(kV)＝1584(V)。
4.5.5 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接闪杆后，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，但本条仍规定“当其年预计雷击次数大于或等于0.05时，应采用独立接闪杆或架空接闪线防直击雷”，以策安全。年预计雷击次数大于或等于0.05是参照第三类防雷建筑物的规定。根据意见，将原规范的“宜”改为“应”。
考虑到堆场的长、宽、高是设定的，并不一定总是堆满，故其接闪杆、架空接闪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h_r＝100m。h_r＝100m相应的接闪最小雷电流约为34.5kA，接近雷电流的平均值。本规范附录A在计算建筑物截收相同雷击次数的等效面积A_e时是在h_r＝100m的条件下推算的。
此外，考虑到堆场不是总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。
4.5.6 防接触电压和跨步电压的措施是参照IEC 62305—3: 2010第37页8的规定制定的。此外，雷击条件下接触电压和跨步电压的安全性不能用50Hz交流电的计算式来判断，因它们的机理是不同的。这可从IEC以下的两本标准看出来：IEC／TS 60479—1(2005—07)，Ed.4.0，Effects of current on human beings and livestock—Part 1：General aspects；IEC／TR 60479—4(2004—07)，Ed.1.0，Effects of current on human beings and livestock—Part 4：Effects of lightning strokes on human beings and livestock。
本条第1款第3项中的2.7m是按人垂直向上伸手后人高 2.5m，这是根据IEC 62305—3: 2010第67页图E.2，冲击电压100kV击穿空气间隙按0.2m考虑，故2.5+0.2＝2.7(m)。
4.5.7 根据IEC 62305—3: 2010第111页附录E的E.5.2、4.2.4而制定。
4.5.8 以前在调查中发现，有的单位将电话线、广播线以及低压架空线等悬挂在独立接闪杆、架空接闪线立杆以及建筑物的防雷引下线上，这样容易造成高电位引入，是非常危险的，故作本条规定。本条是强制性条文。

5.1.1 防雷装置使用的材料及其应用条件，宜符合表5.1.1的规定。

表5.1.1  防雷装置的材料及使用条件

注：1 敷设于黏土或潮湿土壤中的镀锌钢可能受到腐蚀；
2 在沿海地区，敷设于混凝土中的镀锌钢不宜延伸进入土壤中；
3 不得在地中采用铅。

5.1.2 防雷等电位连接各连接部件的最小截面，应符合表5.1.2的规定。连接单台或多台Ⅰ级分类试验或D1类电涌保护器的单根导体的最小截面，尚应按下式计算：

式中：——单根导体的最小截面（mm²）；
            ——流入该导体的雷电流（kA）。

表5.1.2  防雷装置各连接部件的最小截面



条文说明
 

5.1 防雷装置使用的材料
5.1.1 表5.1.1是根据IEC 62305—3: 2010第28页的表5制定的。
5.1.2 表5.1.2是根据IEC 62305—3: 2010第33页的表8、表9和IEC 62305—4: 2010 Ed.2.0(Protection aganist lightning—Part 4：Electrical and electronic systems within structures．防雷——第4部分：建筑物内电气和电子系统)第30页的表1制定的，但该表1中电涌保护器规定的最小截面积为：Ⅰ级试验者16mm²、Ⅱ级试验者6mm²、Ⅲ级试验者1mm²，本规范改为Ⅰ级试验者6mm²、Ⅱ级试验者2.5mm²、Ⅲ级试验者1.5mm²。通常，电涌保护器是安装在箱体内，不会受到机械损伤，而热效应应符合本章式(5.1.2)的规定。IEC 62305—4: 2010表1的注b指出，在导体满足热效应和不受机械损伤的情况下可采用较小的截面。D1类SPD的1.2mm²截面积是根据IEC 62305—5／CD(TC81／261／CD：2005——06，Protection against lightning——Part 5: Services．防雷——第5部分：公共服务管线)文件第18页的c)项定的。