建築物防雷設計規範GB50057-94

第2.0.1條 第6.2.1條 第6.4.12條

中華人民共和國國家標準
建築物防雷設計規範(GB50057-94)
工程建設標準局部修訂公告
第24號
國家標準《建築物防雷設計規範》GB50057-94,由國家機械工業局設計研究院會同有關單位進行了局部修訂,已經有關部門會審,現批准局部修訂的條文,自2000年10月1日起施行,原規範中相應的條文同時廢止。現予公告。
中華人民共和國建設部
2000年8月24日
第一章 總 則
第1.0.1條 為使建築物(含構築物,下同)防雷設計因地制宜地採取防雷指施,防止或減少雷擊建築物所發生的人身傷亡和文物、財產損失,做到安全可靠、技術先進、經濟合理,制定本規範。
第1.0.2 條 本規範適用於新建建築物的防雷設計。
本規範不適用於天線塔、共用天線電視接收系統、油罐、化工戶外裝置的防雷設計。
第1.0.3 條 建築物防雷設計,應在認真調查地理、地質、土壤、氣象、環境等條件和雷電活動規律以及被保護物的特點等的基礎上,詳細研究防雷裝置的形式及其布置。
第1.0.4 條 建築物防雷設計除應執行本規範的規定外,尚應符合國家現行有關標準和規範的規定。
第二章 建築物的防雷分類
第2.0.1條 建築物應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性和後果,按防雷要求分為三類。
策2.0.2條 遇下列情況之一時,應劃為第一類防雷建築物
一、凡製造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質的建築物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。
二、具有0區或10區爆炸危險環境的建築物。
三、具有1區爆炸危險環境的建築物,因電火花而引起爆炸,會造成巨大破壞和人身傷亡者。
第2.0.3條 遇下列情況之一時,應劃為第二類防雷建築物
一、國家級重點文物保護的建築物。
二、國家級的會堂、辦公建築物、大型展覽和博覽建築物、大型火車站、國賓館、國家級檔案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建築物。
三、國家級計算中心、國際通訊樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子沒備的建築物。
四、製造、使用或貯存爆炸物質的建築物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。
五、具有1區爆炸危險環境的建築物,且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。
六、具有2區或11區爆炸危險環境的建築物。
七、工業企業內有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐。
八、預計雷擊次數大於0.06次/a的部、省級辦公建築物及其它重要或人員密集的公共建築物。
九、預計雷擊次數大於0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建築物。
注:預計雷擊次數應按本規範附錄一計算。
第2.0.4條 遇下列情況之一時,應劃為第三類防雷建築物
一、省級重點文物保護的建築物及省級檔案館。
二、預計雷擊次數大於或等於0.012次/a,且小於或等於0.06次/a的部、省級辦公建築物及其它重要或人員密集的公共建築物。
三、預計雷擊次數大於或等於0.06次/a,且小於或等於0.3次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建築物。
四、預計雷擊次數大於或等於0.06次/a的一般性工業建築物。
五、根據雷擊後對工業生產的影響及產生的後果,並結合當地氣象、地形、地質及周圍環境等因素,確定需要防雷的21區、22區、23區火災危險環境。
六、在平均雷暴日大於15d/a的地區,高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建築物;在平均雷暴日小於或等於15d/a的地區,高度在20m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建築物。
第三章 建築物的防雷措施
第一節 -般規定
第3.1.1條 各類防雷建築物應採取防直擊雷和防雷電波侵人的措施。
第一類防雷建築物和本規範第2.0.3條四、五、六款所規定的第二類防雷建築物尚應採取防雷電感應的措施。.
第3.1.2條裝有防雷裝置的建築物,在防雷裝置與其它設施和建築物內人員無法隔離的情況下,應採取等電位連線。
第二節 第一類防雷建築物的防雷措施
第3.2.1條第一類防雷建築物防直擊雷的措施,應符合下列要求
一、應裝設獨立避雷針或架空避雷線(網),使被保護的建築物及風帽、放散管等突出屋面的物體均處於接閃器的保護範圍內。架空避雷網的格線尺寸不應大於5m×5m或6m×4m。
二、排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等的管口外的以下空間應處於接閃器的保護範圍內,當有管帽時應按表3.2.1確定;當無管帽時,應為管口上方半徑5m的半球體。接閃器與雷閃的接觸點應設在上述空間之外。
有管帽的管口外處於接閃器保護範圍內的空間隔 表3.2.1
裝置內的壓力與同圍空氣壓力的壓力差(kpa) 排放物的比重 管帽以上的垂直高度(m) 距管口處的水平距離(m)
<5 重於空氣 1 2
5~25 重於空氣 2.5 5
≤25 輕於空氣 2.5 5
>25 重或輕於空氣 5 5
三、排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等,當其排放物達不到爆炸濃度、長期點火燃燒、一排放就點火燃燒時,及發生事故時排放物才達到爆炸濃度的通風管、安全閥,接閃器的保護範圍可僅保護到管帽,無管帽時可僅保護到管口。
四、獨立避雷針的桿塔、架空避雷線的端部和架空避雷網的各支柱處應至少設一根引下線。對用金屬製成或有焊接、綁紮連線鋼筋網的桿塔、支柱,宜利用其作為引下線。
五、獨立避雷針和架空避雷線(網)的支柱及其接地裝置至被保護建築物及與其有聯繫的管道、電纜等金屬物之間的距離(圖3.2.1),應符合下列表達式的要求,但不得小於3m:
圖 3.2.1 防雷裝置至被保護物的距離
1、地上部分:當hx<5Ri時,
Sa1≥0.4(Ri+0.1hx) (3.2.1-1)
當hx≥5Ri時,
Sa1≥0.1(Ri+hx) (3.2.1-2)
地下部分: Se≥0.4Ri (3.2.1-3)
式中 Sa1—空氣中距離(m);
Se1—地中距離(m);
Ri—獨立避雷針或架空避雷線(網)支柱處接地裝置的衝擊接地電阻(Ω);
Hx—被保護物或計算點的高度(m)。
六、架空避雷線至屋面和各種突出屋面的風帽、放散管等物體之間的距離(圖3.2.1),應符合下列表達式的要求,但不應小於3m:
1.當(h+l/2)<5Ri時,
Sa2≥0.2Ri+0.03(h+l/2) (3.2.1-4)
2.當(h+l/2)≥5Ri時
Sa2≥0.05Ri+0.06(h+l/2) (3.2.1-5)
式中Sa2 — 避雷線(網)至被保護物的空氣中距離(m);
h — 避雷線(網)的支柱高度(m);
l — 避雷線的水平長度(m)。
七、架空避雷網至屋面和各種突出屋面的風帽、放散管等物體之間的距離,應符合下列表達式的要求,但不應小於3m:
當(h+l1)<5Ri時,
Sa2≥1/n〔0.4Ri+0.06(h+l1)〕 (3.2.1-6)
當(h+l1)≥5Ri時,
Sa2≥1/n〔0.1Ri+0.12(h+l1)〕 (3.2.1-7)
式中l1—從避雷網中間最低點沿導體至最近支柱的距離(m);
n—從避雷網中間最低點沿導體至最近支柱並有同一距離l1的個數。
八、獨立避雷針、架空避雷線或架空避雷網應有獨立的接地裝置,每一引下線的衝擊接地電阻不宜大於10Ω。在土壤電阻率高的地區,可適當增大衝擊接地電阻。
第3.2.2條 第一類防雷建築物防雷電感應的措施,應符合下列要求:
一、建築物內的設備、管道、構架、電纜金屬外皮、鋼屋架、鋼窗等較大金屬物和突出屋面的放散管、風管等金屬物,均應接到防雷電感應的接地裝置上。
金屬屋面周邊每隔18~24m應採用引下線接地一次。
現場澆制的或由預製構件組成的鋼筋混凝土屋面,其鋼筋宜綁紮或焊接成閉合迴路,並應每隔18~24m採用引下線接地一次。
二、平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物,其淨距小於100mm時應採用金屬線跨接,跨接點的間距不應大於30m;交叉淨距小於100mm時,其交叉處亦應跨接。
當長金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連線處的過渡電阻大於0.03Ω時,連線處套用金屬線跨接。對有不少於5根螺栓連線的法蘭盤,在非腐蝕環境下,可不跨接。
三、防雷電感應的接地裝置應和電氣設備接地裝置共用,其工頻接地電阻不應大於10Ω。防雷電感應的接地裝置與獨立避雷針、架空避雷線或架空避雷網的接地裝置之間的距離應符合本規範第3.2.1條五款的要求。
屋內接地幹線與防雷電感應接地裝置的連線,不應少於兩處。
第3.2.3條 第一類防雷建築物防止雷電波侵人的措施,應符合下列要求:
一、低壓線路宜全線採用電纜直接埋地敷設,在入戶端應將電纜的金屬外皮、鋼管接到防雷電感應的接地裝置上。當全線採用電纜有困難時,可採用鋼筋混凝土桿和鐵橫擔的架空線,並應使用一段金屬鎧裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引人,其埋地長度應符合下列表達式的要求,但不應小於15m:
l≥2
式中 l — 金屬錯裝電纜或護套電纜穿鋼管埋於地中的長度(m);
ρ— 埋電纜處的土壤電阻率(Ω.m)。
在電纜與架空線連線處,尚應裝設避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地,其衝擊接地電阻不應大於10Ω。
二、架空金屬管造,在進出建築物處,應與防雷電感應的接地裝置相連。距離建築物100m內的管道,應每隔25m左右接地一次,其衝擊接地電阻不應大於20Ω,並宜利用金屬支架或鋼筋混凝土支架的焊接、綁紮鋼筋網作為引下線,其鋼筋混凝土基礎宜作為接地裝置。
埋地或地溝內的金屬管道,在進出建築物處亦應與防雷電感應的接地裝置相連。
第3.2.4條當建築物太高或其它原因難以裝設獨立避雷針、架空避雷線、避雷網時,可將避雷針或格線不大於5m×5m或6m×4m的避雷網或由其混合組成的接閃器直接裝在建築物上,避雷網應按本規範附錄二的規定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設。並必須符合下列要求:
一、所有避雷針應採用避雷帶互相連線。
二、引下線不應少於兩根,並應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於12m。
三、排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的管道應符合本規範第3.2.1條二、三款的要求。
四、建築物應裝設均壓環,環間垂直距離不應大於12m,所有引下線、建築物的金屬結構和金屬設備均應連到環上。均壓環可利用電氣設備的接地幹線環路。
五、防直擊雷的接地裝置應圍繞建築物敷設成環形接地體,每根引下線的衝擊接地電阻不應大於10Ω,並應和電氣設備接地裝置及所有進人建築物的金屬管道相連,此接地裝置可兼作防雷電感應之用。
六、防直擊雷的環形接地體尚宜按以下方法敷設:
1. 土壤電阻率ρ小於或等於500Ω.m時,對環形接地體所包圍的面積的等效圓半徑
況,每一引下線處應補加水平接地體或垂直接地體。
當補加水平接地體時,其長度應按下式確定:
(3.2.4 - 1)
式中 lr—補加水平接地體的長度(m);
A—環形接地體所包圍的面積(m2)。
當補加垂直接地體時,其長度應按下式確定.
(3.2.4 - 2)
式中lv—補加垂直接地體的長度(m)。
當土壤電阻率ρ為500Ω•m至3000Ω•m時,對環形接地體所包圍的面積的等效圓
注: 按本款方法敷設接地體時,可不計及衝擊接地電阻值。
七、當建築物高於30m時,尚應採取以下防側擊的措施:
1. 從30m起每隔不大於6m沿建築物四周設水平避雷帶並與引下線相連;
2. 30m及以上外牆上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連線。
八、在電源引人的總配電箱處宜裝設過電壓保護器。
第3.2.5條 當樹木高於建築物且不在接閃器保護範圍之內時,樹木與建築物之間的淨距不應小於5m。
第三節 第二類防雷建築物的防雷措施
第3.3.1條 第二類防雷建築物防直擊雷的措施,宜採用裝設在建築物上的避雷網(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按本規範附錄二的規定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設,並應在整個屋面組成不大於10m×10m或12m×8m的格線。所有避雷針應採用避雷帶相互連線。.
第3.3.2條 突出屋面的放散管、風管、煙囪等物體,應按下列方式保護.:
一、排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管等管道應符合本規範第3.2.1條二款的要求。
二、排放無爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、煙囪,1區、11區和2區爆炸危險環境的自然通風管,裝有阻火器的排放爆炸危險氣體、蒸氣或粉塵的放散管、呼吸閥、排風管,本規範第3.2.1條三款所規定的管、閥及煤氣放散管等,其防雷保護應符合下列要求.:
1.金屬物體可不裝接閃器,但應和屋面防雷裝置相連;
2.在屋面接閃器保護範圍之外的非金屬物體應裝接閃器,並和屋面防雷裝置相連。
第3.3.3條 引下線不應少於兩根,並應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於18m。當僅利用建築物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時,可按跨度設引下線,但引下線的平均間距不應大於18m。
第3.3.4條 每根引下線的衝擊接地電阻不應大於10Ω。防直擊雷接地宜和防雷電感應、電氣設備等接地共用同一接地裝置,並宜與埋地金屬管道相連;當不共用、不相連時,兩者間在地中的距離應符合下列表達式的要求,但不應小於2m:
Se2≥0.3KcRi (3.3.4)
式中 Se2 — 地中距離(rn);
KC — 分流係數,單根引下線應為1,兩根引下線及接閃器不成閉合環的多根引下線應為0. 66,接閃器成閉合環或網狀的多根引下線應為0.44 。
在共用接地裝置與埋地金屬管道相連的情況下,接地裝置宜圍繞建築物敷設成環形接地體。
第3.3.5條 利用建築物的鋼筋作為防雷裝置時應符合下列規定:
一、建築物宜利用鋼筋混凝土屋面、梁、柱、基礎內的鋼筋作為引下線。本規範第2.0.3條二、三、八、九款所規定的建築物尚宜利用其作為接閃器.
二、當基礎採用矽酸鹽水泥和周圍土壤的含水量不低於4%及基礎的外表面無防腐層或有瀝青質的防腐層時,宜利用基礎內的鋼筋作為接地裝置。
三、敷設在混凝土中作為防雷裝置的鋼筋或圓鋼,當僅一根時,其直徑不應小於10mm。被利用作為防雷裝置的混凝土構件內有箍筋連線的鋼筋,其截面積總和不應小於一根直徑為10mm鋼筋的截面積。
四、利用基礎內鋼筋網作為接地體時,在周圍地面以下距地面不小於0.5m,每根引下線所連線的鋼筋表面積總和應符合下列表達式的要求:
S≥4.24kc2 (3.2.5)
式中 S — 鋼筋表面積總和(m2)。
五、當在建築物周邊的無鋼筋的閉合條形混凝±基礎內敷設人工基礎接地體時,接地體的規格尺寸不應小於表3.3.5的規定。
六、構件內有箍筋連線的鋼筋或成網狀的鋼筋,其箍筋與鋼筋的連線,鋼筋與鋼筋的連線應採用土建施工的綁紮法連線或悍接。單根鋼筋或圓鋼或外引預埋連線板、線與上述鋼筋的連線應焊接或採用螺栓緊固的卡夾器連線。構件之間必須連線成電氣通路。
表3.3.5 第二類防雷建築物環形人工基礎接地體的規格尺寸
閉合條形基礎的周長(m) 扁鋼(mm) 圓鋼ⅹ根數≥直徑(mm)
≥60 4ⅹ25 2ⅹΦ10
≥40至<60 4ⅹ50 4ⅹΦ10或 3ⅹΦ12
<40 鋼材表面積總和≥4.24m2
註:①當長度相同、截面面相同時,宜優先選用扁鋼;
②採用多根圓鋼時,其敷設淨距不小於直徑的2倍;
③利用閉合條形基礎內的鋼筋作接地體時可按本表校驗。除主筋外,可計入箍筋的表面積。
第3.3.6條 當土壤電阻率ρ小於或等於3000Ω•m時,在防雷的接地裝置同其它接地裝置和進出建築物的管道相連的情況下,防雷的接地裝置可不計及接地電阻值,但其接地體應符合下列規定之一:
一、防直擊雷的環形接地體的敷設應符合本規範第3.2.4條六款1項的要求,但土壤電阻率ρ的適用範圍應放大到小於或等於3000Ω•m。
二、在符合本規範第3.3.5條規定的條件下利用槽形、板形或條形基礎的鋼筋作為接地體,當槽形、板形基礎鋼筋網在水平面的投影面積或成環的條形基礎鋼筋所包圍的面積A大於或等於80m2時,可不另加接地體.
三、在符合本規範第3.3.5條規定的條件下,對6m柱距或大多數柱距為6m的單層工業建築物,當利用柱子基礎的鋼筋作為防雷的接地體並同時符合下列條件時,可不另加接地體:
1.利用全部或絕大多數柱子基礎的鋼筋作為接地體;
2.柱子基礎的鋼筋網通過鋼柱,鋼屋架,鋼筋混凝土柱子、屋架、屋面板、吊車梁等構件的鋼筋或防雷裝置互相連成整體;
3.在周圍地面以下距地面不小於0.5m,每一柱子基礎內所連線的鋼筋表面積總和大於或等於0.82m2。
第3.3.7條 本規範第2.0.3條四、五、六款所規定的建築物,其防雷電感應的措施應符合下列要求:
一、建築物內的設備、管道、構架等主要金屬物,應就近接至防直擊雷接地裝置或電氣設備的保護接地裝置上,可不另設接地裝置。
二、平行敷設的管道、構架和電纜金屬外皮等長金屬物應符合本規範第3.2.2條二款的要求,但長金屬物連線處可不跨接。
三、建築物內防雷電感應的接地幹線與接地裝置的連線不應少於兩處。
第3.3.8條 防止雷電流流經引下線和接地裝置時產生的高電位對附近金屬物或電氣線路的反擊,應符合下列要求.:
一、當金屬物或電氣線路與防雷的接地裝置之間不相連時,其與引下線之間的距離應按下列表達式確定:
當 lx<5Ri時,
sa3≥0.3kc(Ri +0.1lx ) (3.3.8-1)
當lx≥5Ri 時,
s a3≥0.075kc(Ri +lx ) (3.3.8-2)
式中 sa3 一 空氣中距離(m);
Ri 一引下線的衝擊接地電阻(Ω);
lx 一 引下線計算點到地面的長度(m)。
二、當金屬物或電氣線路與防雷的接地裝置之間相連或通過過電壓保護器相連時,其與引下線之間的距離應按下列表達式確定:
sa4≥0.075kc lx (3.3.8-3)
式中 s a4一 空氣中距離(m)I
lx 一引下線計算點到連線點的長度(m)。
當利用建築物的鋼筋或鋼結構作為引下線,同時建築物的大部分鋼筋、鋼結構等金屬物與被利用的部分連成整體時,金屬物或線路與引下線之間的距離可不受限制。
三、當金屬物或線路與引下線之間有自然接地或人工接地的鋼筋混凝土構件、金屬板、金屬網等靜電禁止物隔開時,金屬物或線路與引下線之間的距離可不受限制。
四、當金屬物或線路與引下線之間有混凝土牆、磚牆隔開時,混凝土牆的擊穿強度應與空氣擊穿強度相同,磚牆的擊穿強度應為空氣擊穿強度的1/2。當距離不能滿足本條第一、二款的要求時,金屬物或線路應與引下線直接相連或通過過電壓保護器相連。
五、在電氣接地裝置與防雷的接地裝置共用或相連的情況下:當低壓電源線路用全長電纜或架空線換電纜引人時,宜在電源線路引入的總配電箱處裝設過電壓保護器,當Y,yno型或D,yn11型接線的配電變壓器設在本建築物內或附設於外牆處時,在高壓側採用電纜進線的情況下,宜在變壓器高、低壓側各相上裝設避雷器,在高壓側採用架空進線的情況下,除按國家現行有關規範的規定在高壓側裝設避雷器外,尚宜在低壓側各相上裝設避雷器。
第3.3.9條 防雷電波侵人的措施,應符合下列要求:
一、當低壓線路全長採用埋地電纜或敷設在架空金屬線槽內的電纜引入時,在入戶端應將電纜金屬外皮、金屬線槽接地;對本規範第2.0.3條四、五、六款所規定的建築物,上述金屬物尚應與防雷的接地裝置相連。
二、本規範第2.0.3條四、五、六款所規定的建築物,其低壓電源線路應符合下列要求:
1.低壓架空線應改換一段埋地金屬錯裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引人,其埋地長度應符合本規範(3.2.3)表達式的要求,但電纜埋地長度不應小於15m。入戶端電纜的金屬外皮、鋼管應與防雷的接地裝置相連。在電纜與架空線連線處尚應裝設避雷器。避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地,其衝擊接地電阻不應大於10Ω。
2.平均雷暴日小於30d/a 地區的建築物,可採用低壓架空線直接引人建築物內,但應符合下列要求:
⑴ 在入戶處應裝設避雷器或設2~3mm的空氣間隙,並應與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到防雷的接地裝置上,其衝擊接地電阻不應大於5Ω。
(2)入戶處的三基電桿絕緣子鐵腳、金具應接地,靠近建築物的電桿,其衝擊接地電阻不應大於10Ω,其佘兩基電桿不應大於20Ω。
三、本規範第2.0.3條一、二、三、八、九款所規定的建築物,其低壓電源線路應符合下列要求:
1.當低壓架空線轉換金屬皚裝電纜或護套電纜穿鋼管直接埋地引人時,其埋地長度應大於或等於15m,尚應符合本條第二款1項的其它要求。
2..當架空線直接引人時,在人戶處應加裝避雷器,並將其與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到電氣設備的接地裝置上。靠近建築物的兩基電桿上的絕緣子鐵腳應接地,其衝擊接地電阻不應大於30Ω。
四、架空和直接埋地的金屬管道在進出建築物處應就近與防雷的接地裝置相連;當不相連時,架空管道應接地,其衝擊接地電阻不應大於10Ω。本規範第.2.0.3條四、五、六款所規定的建築物,引人、引出該建築物的金屬管道在進出處應與防雷的接地裝置相連;對架空金屬管道尚應在距建築物約25m處接地一次,其衝擊接地電阻不應大於10Ω。
第3.3.10條 高度趔過45m的鋼筋混凝土結構、鋼結構建築物,尚應採取以下防側擊和等電位的保護措施:
一、鋼構架和混凝土的鋼筋應互相連線。鋼筋的連線應符合本規範第3.3.5條的要求;
二、應利用鋼柱或柱子鋼筋作為防雷裝置引下線,
三、應將45m及以上外牆上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連線;
四、豎直敷設的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連線。
第3.3.11條 有爆炸危險的露天鋼質封閉氣罐,當其壁厚不小於4mm時,可不裝設接閃器,但應接地,且接地點不應少於兩處;兩接地點間距離不宜大於30m,衝擊接地電阻不應大於30Ω。當防雷的接地裝置符合本規範第3.3.6條的規定時,可不計及其接地電阻值。放散管和呼吸閥的保護應符合本規範第3..3.2條的要求。
第四節 第三類防雷建築物的防雷措施
第3.4.1條 第三類防雷建築物防直擊雷的揩施,宜採用裝設在建築物上的避雷網(帶)或避雷針或由這兩種混合組成的接閃器。避雷網(帶)應按本規範附錄二的規定沿屋角、屋背、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設。並應在整個屋面組成不大於20m×20m或24m×l6m的格線。
平屋面的建築物,當其寬度不大於20m時,可僅沿網邊敷設一圈避雷帶。
第3.4.2條 每根引下線的衝擊接地電阻不宜大於30Ω,但對本規範第2.0.4條二款所規定的建築物則不宜大於10Ω。其接地裝置宜與電氣設備等接地裝置共用。防雷的接地裝置宜與埋地金屬管道相連。當不共用、不相連時,兩者間在地中的距離不應小於2m。
在共用接地裝置與埋地金屬管道相連的情況下,接地裝置宜圍繞建築物敷設成環形接地體。
第3.4.3條 建築物宜利用鋼筋混凝土屋面板、梁、柱和基礎的鋼筋作為接閃器、引下線和接地裝置,並應符合本規範第3.3.5條二、三、六款和下列的規定:
一、利用基礎內鋼筋網作為接地體時,在周圍地面以下距地面不小於0.5m,每根引下線所連線的鋼筋表面積總和應符合下列表達式的要求:
S≥1.89kc2 (3.4.3)
式中 S —-鋼筋表面積總和(m2)。
二、當在建築物周邊的無鋼筋的閉合條形混凝土基礎內敷設人工基礎接地體時,接地體的規格尺寸不應小於表3.4.3的規定。
表3.4.3 第三類防雷建築物環形人工基礎接地體的規格尺寸
閉合條形基礎的周長(m) 扁鋼(mm) 圓鋼ⅹ根數≥直徑(mm)
≥60 1ⅹΦ10
≥40至<60 4ⅹ20 2ⅹΦ8
<40 鋼材表面積總和≥1.89m2
註:①當長度相同、截面面相同時,宜優先選用扁鋼;
②採用多根圓鋼時,其敷設淨距不小於直徑的2倍;
③利用閉合條形基礎內的鋼筋作接地體時可按本表校驗。除主筋外,可計入箍筋的表面積。
第3.4.4條 當土壤電阻率ρ小於或等於300Ω•rn時,在防雷的接地裝置同其它接地裝置和進出建築物的管道相連的情況下,防雷的接地裝置可不計及接地電阻值,其接地體應符合本規範第3.3.6條的規定,但其二、三款應改為在符合本規範第3.4.3條規定的條件下及其三款3項所規定的鋼筋表面積總和改為大於或等於0.37m2。
第3.4.5條 突出屋面的物體的保護方式應符合本規範第3.3.2條的規定。
第3.4.6條 磚煙囪鋼筋混凝土煙囪,宜在煙囪上裝設避雷針或避雷環保護。多支避雷針應連線在閉合環上。
當非金屬煙囪無法採用單支或雙支避雷針保護時,應在煙囪口裝設環形避雷帶,並應對稱布置三支高出煙囪口不低於0.5m的避雷針。
鋼筋混凝土煙囪的鋼筋應在其頂部和底部與引下線和貫通連線的金屬爬梯相連。當符合本規範第3.4.3條的要求時,宜利用鋼筋作為引下線和接地裝置,可不另設專用引下線。
高度不超過40m的煙囪,可只設一根引下線,超過40m時應設兩根引下線。可利用螺栓連線或焊接的一座金屬爬梯作為兩根引下線用。
金屬煙囪應作為接閃器和引下線。
第3.4.7條 引下線不應少於兩根,但周長不超過25m且高度不超過40m的建築物可只設一根引下線。引下線應沿建築物四周均勻或對稱布置,其間距不應大於25m。當僅利用建築物四周的鋼柱或柱子鋼筋作為引下線時,可按跨度設引下線,但引下線的平均間距不應大於25m。
第3.4.8條 防止雷電流流經引下線和接地裝置時產生的高電位對附近金屬物或線路的反擊,應符合本規範第3.3.8條的要求,但表達式(3.3.8-1)、(3.3.8-2)、(3.3.8-3)相應改按下列表達式計算:
當 lx<5Ri時,
sa3≥0.2kc(Ri +0.1lx ) (3.4.8-1)
當lx≥5Ri 時,
s a3≥0.05kc(Ri +lx ) (3.4.8-2)
s a4≥0.05kclx (3.4.8-3)
第3.4.9條 防雷電波侵人的措施,應符合下列要求:
一、對電纜進出線,應在進出端將電繞的金屬外皮、鋼管等與電氣設備接地相連。當電纜轉換為架空線時,應在轉換處裝設避雷器;避雷器、電纜金屬外皮和絕緣子鐵腳、金具等應連在一起接地,其衝擊接地電阻不宜大於30Ω。
二、對低壓架空進出線,應在進出處裝設避雷器並與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到電氣設備的接地裝置上。當多迴路架空進出線時,可僅在母線或總配電箱處裝設一組避雷器或其它型式的過電壓保護器,但絕緣子鐵腳、金具仍應接到接地裝置上。
三、進出建築物的架空金屬管道,在進出處應就近接到防雷或電氣設備的接地裝置上或獨自接地,其衝擊接地電阻不宜大於30Ω。
第3.4.10條 高度超過60m的建築物,其防側擊和等電位的保護措施應符合本規範第3.3.10條一、二、四款的規定,並應將60m及以上外牆上的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連線。
第五節 其它防雷措施
第3.5.1條 當一座防雷建築物中兼有第一、二、三類防雷建築物時,其防雷分類和防雷措施宜符合下列規定:
一、當第一類防雷建築物的面積占建築物總面積的30%及以上時,該建築物宜確定為第一類防雷建築物。
二、當第一類防雷建築物的面積占建築物總面積的30%以下,且第二類防雷建築物的面積占建築物總面積的30%及以上時,或當這兩類防雷建築物的面積均小於建築物總面積的30%,但其面積之和又大於30%時,該建築物宜確定為第二類防雷建築物。但對第一類防雷建築物的防雷電感應和防雷電波侵入,應採取第一類防雷建築物的保護措施.
三、當第一、二類防雷建築物的面積之和小於建築物總面積的30%,且不可能遭直接雷擊時,該建築物可確定為第三類防雷建築物;但對第一、二類防雷建築物的防雷電感應和防雷電波侵入,應採取各自類別的保護措施;當可能遭直接雷擊時,宜按各自類別採取防雷措施。
第3.5.2條 當一座建築物中儀有一部分為第一、二、三類防雷建築物時,其防雷措施宜符合下列規定:
一、當防雷建築物可能遭直接雷擊時,宜按各自類別採取防雷措施。
二、當防雷建築物不可能遭直接雷擊時,可不採取防直擊雷揩施,可僅按各自類別採取防雷電感應和防雷電波侵入的措施。
三、當防雷建築物的面積占建築物總面積的50%以上時,該建築物宜按本規範第3.5.1條的規定採取防雷措施。
第3.5.3條 當採用接閃器保護建築物、封閉氣罐時,其外表面的2區爆炸危險環境可不在滾球法確定的保護範圍內。
第3.5.4條 固定在建築物上的節日彩燈、航空障礙信號燈及其它用電設備的線路,應根據建築物的重要性採取相應的防止雷電波侵入的措施。並應符合下列規定:
一、無金屬外殼或保護網罩的用電設備宜處在接閃器的保護範圍內,不宜布置在避雷網之外,並不宜高出避雷網。
二、從配電盤引出的線路宜穿鋼管。鋼管的一端宜與配電盤外殼相連;另一端宜與用電設備外殼、保護罩相連,並宜就近與屋頂防雷裝置相連。當鋼管因連線設備而中間斷開時宜設跨接線。
三、在配電盤內,宜在開關的電源側與外殼之間裝設過電壓保護器。
第3.5.5條 糧、棉及易燃物大量集中的露天堆場,宜採取防直擊雷措施。當其年計算雷擊次數大於或等於0.06時,宜採用獨立避雷針或架空避雷線防直擊雷。獨立避雷針和架空避雷線保護範圍的滾球半徑hr可取100m。
在計算雷擊次數時,建築物的高度可按堆放物可能堆放的高度計算,其長度和寬度可按可能堆放面積的長度和寬度計算。
第3.5.6條 在獨立避雷針、架空避雷線(網)的支柱上嚴禁懸掛電話線、廣播線、電視接收天線及低壓架空線等。
第四章 防雷裝置
第一節 接閃器
第4.1.1條 避雷針宜採用圓鋼或焊接鋼管制成,其直徑不應小於下列數值:
針長1m以下: 圓鋼為12mm;
鋼管為20mm。
針長1~2m.: 圓鋼為16mm;
鋼管為25mm。
煙囪頂上的針: 圓鋼為20mm;
鋼管為40mm。
第4.1.2條 避雷網和避雷帶宜採用圓鋼或扁鋼,優先採用圓鋼。圓鋼直徑不應小於8mm。扁鋼截面不應小於48mm2其厚度不應小於4mm。
當煙囪上採用避雷環時,其圓鋼直徑不應小於12mm。扁鋼截面不應小於100mm2,其厚度不應小於4nm。
第4.1.3條 架空避雷線和避雷網宜採用截面不小於35 mm2的鍍鋅鋼絞線。
第4.1.4條 除第一類防雷建築物外,金屬屋面的建築物宜利用其屋面作為接閃器,並應符合下列要求:
一、金屬板之間採用搭接時,其搭接長度不應小於100mm;
二、金屬板下面無易燃物品時,其厚度不應小於0.5mm;
三、金屬板下面有易燃物品時,其厚度,鐵板不應小於4mm,銅板不應小於5mm,鋁板不應小於7mm;.
四、金屬板無絕緣被覆層。
注 .薄的油漆保護層或0.5mm厚瀝青層或1mm厚聚氯乙烯層均不屬於絕緣被覆層。
第4.1.5條 除第一類防雷建築物和本規範第3.3.2條一款的規定外,屋頂上永久性金屬物宜作為接閃器,但其各部件之間均應連成電氣通路,並應符合下列規定:
一、旗桿、欄桿、裝飾物等,其尺寸應符合本規範第4.1.1條和第4.1.2條的規定。
二、鋼管、鋼罐的璧厚不小於2.5mm,但鋼管、鋼罐一旦被雷擊穿,其介質對周圍環境造成危險時,其璧厚不得小於4mm。
註:利用屋頂建築構件內銅筋作接閃器應符合本規範第3.3.5條和第3.4.3條的規定。
第4.1.6條 除利用混凝土構件內鋼筋作接閃器外,接閃器應熱鍍鋅或塗漆。在腐蝕性較強的揚所,尚應採取加大其截面或其它防腐措施。
第4.1.7條 不得利用安裝在接收無線電視廣播的共用天線的桿頂上的接閃器保護建築物。
第二節 引下線
第4.2.1條 引下線宜採用圓鋼或扁鋼,宜優先採用圓鋼,圓鋼直徑不應小於8mm。扁,截面不應小於48mm2,其厚度不應小於4mm。
當煙囪上的引下線採用圓鋼時,其直徑不應小於12mm;採用扁鋼時,其截面不應小100 mm2,厚度不應小於4mm。
防腐揩施應符合本規範第4.1.6條的要求。
註:利用建築構件內鋼筋作引下線應符合本規範第3.3.5條和第3.4.3條的規定.
第4.2.2條 引下線應沿建築物外牆明敷,並經最短路徑接地;建築藝術要求較高者可暗敷,但其圓鋼直徑不應小於10mm,扁鋼截面不應小於80 mm2。
第4.2.3條 建築物的消防梯、鋼柱等金屬構件宜作為引下線,但其各部件之間均應連電氣通路。
第4.2.3條 採用多根引下線時,宜在各引下線上於距地面0.3m至1.8m之間裝設斷接卡。
當利用混凝土內鋼筋、鋼柱作為自然引下線並同時採用基礎接地體時,可不設斷接卡,利用鋼筋作引下線時應在室內外的適當地點設若干連線板,該連線板可供測量、接人工接地和作等電位連線用。當僅利用鋼筋作引下線並採用埋於土壤中的人工接地體時,應在每根引下線上於距地面不低於0.3m處設接地體連線板。採用埋於土壤中的人工接地體時應設斷接卡,其上端應與連線板或鋼柱焊接。連線板處宜有明顯標誌。
第4.2.5條 在易受機械損壞和防人身接觸的地方,地面上1.7m至地面下0.3m的一段接地線應採取暗敷或鍍鋅角鋼、改性塑膠管或橡膠管等保護設施。
第三節 接地裝置
第4.3.1條 埋於土壤中的人工垂直接地體宜採用角鋼、鋼管或圓鋼;埋於土壤中的人工水平接地體宜採用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑不應小於10mm;扁鋼截面不應小於100 mm2,其厚不應小於4mm;角鋼厚度不應小於4mm;鋼管壁厚不應小於3.5 mm。
在腐蝕性較強的土壤中,應採取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。
接地線應與水平接地體的截面相同。
第4.3.2條 人工垂直接地體的長度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m,當受地方限制時可適當減小。
第4.3.3條 人工接地體在土壤中的埋設深度不應小於0.5m。接地體應遠離由於磚窯、煙道等高溫影響使土壤電阻率升高的地方。
第4.3.4條在高土壤電阻率地區,降低防直擊雷接地裝置接地電阻宜採用下列方法:
一、採用多支線外引接地裝置,外引長度不應大於有效長度,有效長度應符合本規範附三的規定。
二、接地體埋於較深的低電阻率土壤中。
三、採用降阻劑。
四、換土。
第4.3.5條防直擊雷的人工接地體距建築物出人口或人行道不應小於3m。當小於3m時應採取下列措施之一:
一、水平接地體局部深埋不應小於1m;
二、水平接地體局部應包絕緣物,可採用50~80mm厚的瀝青層;
三、採用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設50~80mm厚的瀝青層,其寬度應超過接地體2m。
第4.3.6條 埋在土壤中的接地裝置,其連線應採用焊接,並在焊接處作防腐處理。
第4.3.7條 接地裝置工頻接地電阻的計算應符合現行國家標準《電力裝置的接地設計規範》的規定,其與衝擊接地電阻的換算應符合本規範附錄三的規定。
第五章 接閃器的選擇和布置
第一節 接閃器選擇
第5.1.1條 接閃器應由下列的一種或多種組成:
一、獨立避雷針;
二、架空避雷線或架空避雷網;
三、直接裝設在建築物上的避雷針、避雷帶或避雷網。
第二節 接閃器布置
第5.1.1條 接閃器布置應符合表5.2.1的規定。
接閃器布置表 表5.2.1
建築物防雷類別 滾球半徑hr(m) 避雷網格線尺寸
第一類防雷建築物 30 ≤5×5或≤6×4
第二類防雷建築物 45 ≤10×10或≤12×8
第三類防雷建築物 60 ≤20×20或≤24×16
布置接閃器時,可單獨或任意組合採用滾球法、避雷網。
註:滾球法是以hr為半徑的一個球體,沿需要防直擊雷的部位滾動,當球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物),或只觸及接閃器和地面(包括與大地接觸並能承受雷擊的金屬物),而不觸及需耍保護的部位時,則該部分就 得到接閃器的保護。滾球法確定接閃器保護範圍應符合本規範附錄四的規定.
第六章 防雷擊電磁脈衝
第一節 一般規定
第6.1.1條 防雷擊電磁脈衝除遵守本規範其它各章的有關規定外,尚應符合本章所規定的基本要求。
[說明] 本章(第六章)全部為新補充內容,主要參考以下國際電工委員會檔案編寫而成:
1.IEC 61312-1:1995,Protection against lightning electromagnetic impulse--Part 1:General principles(防雷擊電磁脈衝,第1部分:通則)
2.IEC/TS 61312-2:1999,Protection against lightning electromagnetic impulse--Part 2:Shielding of structures, bonding inside structures and earthing(防雷擊電磁脈衝,第2部分:接地、建築物禁止、建築物內部的等電位連線)
3.IEC 60364-4-443:1995,Electrical installations of buildings--Part 4:Protection for safety--Chapter 44:Protection against overvoltages--Section 443:Protection against overvoltages of atmospheric origin or due to switching(建築物電氣裝置,第4部分:安全保護,第44章:防過電壓,第443節:防大氣過電壓和操作過電壓)
4.IEC 60364-5-534:1997,Electrical installations of buildings--Part 5:Selection and erection of electrical equipment--Section 534:Devices for protection against overvoltages(建築物電氣裝置,第5部分:電氣設備的選擇與安裝,第534節:防過電壓器件)
第6.1.2條 一個信息系統是否需要防雷擊電磁脈衝,應在完成直接、間接損失評估和建設、維護投資預測後認真分析綜合考慮,做到安全、適用、經濟。
第6.1.3條 在設有信息系統的建築物需防雷擊電磁脈衝的情況下,當該建築物沒有裝設防直擊雷裝置和不處於其它建築物或物體的保護範圍內時,宜按第三類防雷建築物採取防直擊雷的防雷措施。在要考慮禁止的情況下,防直擊雷接閃器宜採用避雷網。
[說明] 防雷擊電磁脈衝是在建築物遭受直接雷擊或附近遭雷擊的情況下,線路和設備防過電流和過電壓,即防在上述情況下產生的電涌(Surge)。
若建築物已按防雷分類列入第一、二或三類防雷建築物,它們已設有防直擊雷裝置。在不屬於第一、二或三類防雷建築物的情況下,用滾球半徑60m的球體在所涉及的建築物四周及上方滾動,當不觸及該建築物時,它即處在其它建築物或物體的保護範圍內;反之,則不處於其保護範圍內。
第6.1.4條 在工程的設計階段不知道信息系統的規模和具體位置的情況下,若預計將來會有信息系統,應在設計時將建築物的金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件、金屬管道、配電的保護接地系統等與防雷裝置組成一個共用接地系統,並應在一些合適的地方預埋等電位連線板。
說明] 現在許多建築物工程,在建設初期甚至建成後,仍不知其用途。許多是供出租用的。由於防雷擊電磁脈衝的措施中,建築物的自然禁止物和各種金屬物以及其與以後安裝的設備之間的等電位連線是很重要的,若建築物施工完成後,要回過來實現本條所規定的措施是很難的。
這些措施實現後,以後只要合理選用和安裝SPD以及做符合要求的等電位連線,整個措施就完善了,做起來也較容易。
第6.1.5條 為了分析估計在防雷裝置和做了等電位連線的裝置中的電流分布,應將雷電流看成一個電流發生器,它向防雷裝置導體和與防雷裝置做了等電位連線的裝置注入可能包含若干雷擊的雷電流。雷電流的波形和參數應按本規範附錄六選用。
第二節 防雷區LPZ
第6.2.1條 防雷區應按下列原則劃分:
一、LPZ0A 區:本區內的各物體都可能遭到直接雷擊和導走全部雷電流;本區內的電磁場強度沒有衰減。
二、LPZ0B 區:本區內的各物體不可能遭到大於所選滾球半徑對應的雷電流直接雷擊,但本區內的電磁場強度沒有衰減。
三、LPZ1 區:本區內的各物體不可能遭到直接雷擊,流經各導體的電流比 LPZ 0B 區更小;本區內的電磁場強度可能衰減,這取決於禁止措施。
四、LPZn+1 後續防雷區:當需要進一步減小流入的電流和電磁場強度時,應增設後續防雷區,並按照需要保護的對象所要求的環境區選擇後續防雷區的要求條件。
註:n=1、2、…
[說明] 將需要保護的空間劃分為不同的防雷區,以規定各部分空間不同的雷擊電磁脈衝的嚴重程度和指明各區交界處的等電位連線點的位置。
各區以在其交界處的電磁環境有明顯改變作為劃分不同防雷區的特徵。
通常,防雷區的數越高電磁場強度越小。
一建築物內電磁場受到如窗戶這樣的洞的影響和金屬導體(如等電位連線帶、電纜禁止層、管子)上電流的影響以及電纜路徑的影響。
將需要保護的空間劃分成不同防雷區的一般原則見圖6.2.1-1。
將一建築物劃分為幾個防雷區和做符合要求的等電位連線的例子見圖6.2.1-2。
圖6.2.1-1 將一個需要保護的空間劃分為不同防雷區的一般原則
此處所有電力線和信號線從同一處進入被保護空間LPZ1區,並在設於LPZ0A 或LPZ0B 與 LPZ1 區界面處的等電位連線帶1上做等電位連線。這些線路在設於 LPZ1 與 LPZ 2 區界面處的內部等電位連線帶2上再做等電位連線。將建築物的外禁止1連線到等電位連線帶1,內禁止2連線到等電位連線2。LPZ2 是這樣構成,使雷電流不能導入此空間,也不能穿過此空間。
第6.2.2條 在兩個防雷區的界面上應將所有通過界面的金屬物做等電位連線,並宜採取禁止措施。
註:LPZ0A與LPZ0B區之間無界面。
圖6.2.1-2 將一建築物劃分為幾個防雷區和做符合要求的等電位連線的例子
第三節 禁止、接地和等電位連線的要求
第6.3.1條 為減少電磁干擾的感應效應,宜採取以下的基本禁止措施:建築物和房間的外部設禁止措施,以合適的路徑敷設線路,線路禁止。這些措施宜聯合使用。
為改進電磁環境,所有與建築物組合在一起的大尺寸金屬件都應等電位連線在一起,並與防雷裝置相連,但第一類防雷建築物的獨立避雷針及其接地裝置除外。如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架。
在需要保護的空間內,當採用禁止電纜時其禁止層應至少在兩端並宜在防雷區交界處做等電位連線,當系統要求只在一端做等電位連線時,應採用雙層禁止,外層禁止按前述要求處理。
在分開的各建築物之間的非禁止電纜應敷設在金屬管道內,如敷設在金屬管、金屬格柵或鋼筋成格柵形的混凝土管道內,這些金屬物從一端到另一端應是導電貫通的,並分別連到各分開的建築物的等電位連線帶上。電纜禁止層應分別連到這些帶上。
[說明] 一鋼筋混凝土建築物等電位連線的例子見圖6.3.1-1。
圖6.3.1-1 一鋼筋混凝土建築物內等電位連線的例子
1──電力設備;2──鋼支柱; 3──立面的金屬蓋板;4──等電位連線點;5──電氣設備;6──等電位連線帶;7──混凝土內的鋼筋; 8──基礎接地體; 9──各種管線的共用入口。
圖6.3.1-2 對一辦公建築物設計防雷區、禁止、等電位連線和接地的例子
禁止是減少電磁干擾的基本措施。
禁止層僅一端做等電位連線和另一端懸浮時,它只能防靜電感應,防不了磁場強度變化所感應的電壓。為減少禁止芯線的感應電壓,在禁止層僅一端做等電位連線的情況下,應採用絕緣隔開的雙層禁止,外層禁止應至少在兩端作等電位連線。在這種情況下外禁止層與其它同樣做了等電位連線的導體構成環路,感應出一電流,因此產生減低源磁場強度的磁通,從而基本上抵消掉無外禁止層時所感應的電壓。
第6.3.2條 在建築物或房間的大空間禁止是由諸如金屬支撐物、金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件組成時,這些構件構成一個格柵形大空間禁止,穿入這類禁止的導電金屬物應就近與其做等電位連線。
當對禁止效率未做試驗和理論研究時,磁場強度的衰減應按下列方法計算。
一、在閃電擊于格柵形大空間禁止以外附近的情況下,當無禁止時所產生的無衰減磁場強度Ho,相當於處在LPZ0區內的磁場強度,應按下式計算:
H0 = i0/(2•л•Sa)(A/m) (6.3.2-1)
式中: i0──雷電流(A),按本規範附錄六的附表6.1和6.2選取;
Sa──雷擊點與禁止空間之間的平均距離(m)。(圖6.3.2-1)
圖6.3.2-1 附近雷擊時的環境情況
Sa:雷擊點至禁止空間的平均距離
當有禁止時,在格柵形大空間禁止內,即在LPZ1區內的磁場強度從H0減為H1,其值應按下式計算:
H1 = H0/10SF/20(A/m) (6.3.2-2)
式中:SF──禁止係數(dB),按表6.3.2的公式計算。
表6.3.2的計算值僅對在LPZ1區內距禁止層有一安全距離 dS/1 的安全空間 VS 內才有效(見圖6.3.2-2),dS/1 應按下式計算:
dS/1 = w•SF / 10(m) (6.3.2-3)
式中:w──格柵形禁止的格線寬(m)。
格柵形大空間禁止的禁止係數 表6.3.2
材料 SF(dB)
25kHz(見注1) 1MHz(見注2)
銅/鋁 20•log(8.5/w) 20•log(8.5/w)
鋼(見注3) 20•log[(8.5/w)/√1+18•10-6/r2 20•log(8.5/w)
註:①適用於首次雷擊的磁場;
②適用於後續雷擊的磁場;
③相對磁導係數 μr≈200;
④w──格柵形禁止的格線寬(m),適用於 W≤5m;
r──格柵形禁止格線導體的半徑(m)。
二、在閃電直接擊在位於 LPZ0A 區的格柵形大空間禁止上的情況下,其內部 LPZ1 區內 Vs 空間內某點的磁場強度 H1 應按下式計算:
H1 = kH•io•w/(dw•√dr) (A/m (6.3.2-4)
式中:dr──被考慮的點距LPZ1區禁止頂的最短距離(m);
dw ──被考慮的點距LPZ1區禁止壁的最短距離(m)
kH ──形狀係數(1/√m),取 kH =0.01(1/√m)
w ──LPZ1 區格柵形禁止的格線寬(m)。
式(6.3.2-4)的計算值僅對距禁止格柵有一安全距離 ds/2 的空間 Vs 內有效,ds/2 應符合下式的要求:
ds/2 = w(m) (6.3.2-5)
信息設備應僅安裝在Vs空間內。
信息設備的干擾源不應取緊靠格柵的特強磁場強度。
三、流過包圍 LPZ2 區及以上區的格柵形禁止的分雷電流將不會有實質性的影響作用,處在 LPZn 區內 LPZn+1 區的磁場強度將由 LPZn 區內的磁場強度 Hn 減至 LPZn+1 區內的Hn+1,其值可近似地按下式計算
Hn+1= Hn /10SF/20(A/m (6.3.2-6)
式(6.3.2-6)適用於LPZn+1區內距其禁止有一安全距離 ds/1 的空間 Vs。ds/1 應按式(6.3.2-3)計算。
[說明] 形狀係數kH中的(1 /√m)為其單位。
第6.3.3條 接地除應符合本規範其它章的規定外,尚應符合下列規定。
一、每幢建築物本身應採用共用接地系統,其原則構成示於圖6.3.3。
二、當互相鄰近的建築物之間有電力和通信電纜連通時,宜將其接地裝置互相連線。
圖6.3.3 接地、等電位連線和共用接地系統的構成
防雷天地,防天地雷。
註:a──防雷裝置的接閃器以及可能是建築物空間禁止的一部分,如金屬屋頂;
b──防雷裝置的引下線以及可能是建築物空間禁止的一部分,如金屬立面、牆內鋼筋
c──防雷裝置的接地裝置(接地體網路、共用接地體網路)以及可能是建築物空間禁止的一部分,如基礎內鋼筋和基礎接地體;
d──內部導電物體,在建築物內及其上不包括電氣裝置的金屬裝置,如電梯軌道、吊車、金屬地面、金屬門框架、各種服務性設施的金屬管道、金屬電纜橋架、地面、牆和天花板的鋼筋;
e──局部信息系統的金屬組件,如箱體、殼體、機架
f──代表局部等電位連線帶單點連線的接地基準點(ERP);
g──局部信息系統的網形等電位連線結構;
h──局部信息系統的星形等電位連線結構;
i──固定安裝引入PE線的Ⅰ級設備和不引入 PE 線的Ⅱ級設備;
k──主要供電力線路和電力設備等電位連線用的總接地帶、總接地母線、總等電位連線帶。也可用作共用等電位連線帶
l──主要供信息線路和信息設備等電位連線用的環形等電位連線帶、水平等電位連線導體,在特定情況下,採用金屬板。也可用作共用等電位連線帶。用接地線多次接到接地系統上做等電位連線,宜每隔 5m 連一次
m──局部等電位連線帶;
1──等電位連線導體;
2──接地線;
3──服務性設施的金屬管道;
4──信息線路或電纜;
5──電力線路或電纜
*──進入 LPZ 1 區處,用於管道、電力和通信線路或電纜等外來服務性設施的等電位連線。
第6.3.4條 穿過各防雷區界面的金屬物和系統,以及在一個防雷區內部的金屬物和系統均應在界面處做符合下列要求的等電位連線。
一、所有進入建築物的外來導電物均應在 LPZ 0A 或 LPZ 0B 與 LPZ1 區的界面處做等電位連線。當外來導電物、電力線、通信線在不同地點進入建築物時,宜設若干等電位連線帶,並應就近連到環形接地體、內部環形導體或此類鋼筋上。它們在電氣上是貫通的並連通到接地體,含基礎接地體。
二、環形接地體和內部環形導體應連到鋼筋或金屬立面等其它禁止構件上,宜每隔 5m 連線一次。
對各類防雷建築物,各種連線導體的截面不應小於表6.3.4的規定。
各種連線導體的最小截面(mm2) 表6.3.4
材料 等電位連線帶之間和等電位連線帶與接地裝置之間的連線導體,流過大於或等於25% 總雷電流的等電位連線導體 內部金屬裝置與等電位連線帶之間的連線導體,流過小於25%總雷電流的等電位連線導體
銅 16 6
鋁 25 10
鐵 50 16
銅或鍍鋅鋼等電位連線帶的截面不應小於 50mm2。
當建築物內有信息系統時,在那些要求雷擊電磁脈衝影響最小之處,等電位連線帶宜採用金屬板,並與鋼筋或其它禁止構件作多點連線。
在 LPZ0A 與 LPZ1 區的界面處做等電位連線用的接線夾和電涌保護器,應採用本規範附錄六的附表6.1~附表6.3的雷電流參量估算通過它們的分流值。當無法估算時,可按以下方法確定:全部雷電流 i 的 50% 流入建築物防雷裝置的接地裝置,其另50%,即is分配於引入建築物的各種外來導電物、電力線、通信線等設施。流入每一設施的電流 ii 等於 is/n,n 為上述設施的個數。流經無禁止電纜芯線的電流 iv 等於電流 ii 除以芯線數 m,即 iv = ii/m(見圖6.3.4-1);對有禁止的電纜,絕大部分的電流將沿禁止層流走。尚應考慮沿各種設施引入建築物的雷電流。應採用以上兩值的較大者。
在 LPZ0B 與 LPZ1 區的界面處做等電位連線用的線夾和電涌保護器僅應按上述方法考慮雷閃擊中建築物防雷裝置時通過它們的雷電流;可不考慮沿全長處在 LPZ0B 區的各種設施引入建築物的雷電流,其值僅為感應電流和小部分雷電流。
二、各後續防雷區界面處的等電位連線也應採用本條一款的一般原則。
穿過防雷區界面的所有導電物、電力線、通信線均應在界面處做等電位連線。應採用一局部等電位連線帶做等電位連線,各種禁止結構或設備外殼等其它局部金屬物也連到該帶。
用於等電位連線的接線夾和電涌保護器應分別估算通過的雷電流。
三、所有電梯軌道、吊車、金屬地板、金屬門框架、設施管道、電纜橋架等大尺寸的內部導電物,其等電位連線應以最短路徑連到最近的等電位連線帶或其它已做了等電位連線的金屬物,各導電物之間宜附加多次互相連線。
四、一信息系統的所有外露導電物應建立—等電位連線網路。由於按照本章規定實現的等電位連線網路均有通大地的連線,每個等電位連線網不宜設單獨的接地裝置。
一信息系統的各種箱體、殼體、機架等金屬組件與建築物的共用接地系統的等電位連線應採用以下兩種基本形式的等電位連線網路之一(圖6.3.4-2):S 型星形結構和M型網形結構。
當採用S型等電位連線網路時,信息系統的所有金屬組件,除等電位連線點外,應與共用接地系統的各組件有大於 10kV、1.2/50μs 的絕緣。
通常,S 型等電位連線網路可用於相對較小、限定於局部的系統,而且所有設施管線和電纜宜從ERP處附近進入該信息系統。
S 型等電位連線網路應僅通過唯一的一點,即接地基準點ERP組合到共用接地系統中去形成 Ss 型等電位連線(圖6.3.4-2)。在這種情況下,設備之間的所有線路和電纜當無禁止時宜按星形結構與各等電位連線線平行敷設,以免產生感應環路。用於限制從線路傳導來的過電壓的電涌保護器,其引線的連線點應使加到被保護設備上的電涌電壓最小。
圖6.3.4-2 信息系統等電位連線的基本方法
當採用M型等電位連線網路時,一系統的各金屬組件不應與共用接地系統各組件絕緣。M型等電位連線網路應通過多點連線組合到共用接地系統中去,並形成Mm型等電位連線。
通常,M型等電位連線網路宜用於延伸較大的開環系統,而且在設備之間敷設許多線路和電纜,以及設施和電纜從若干點進入該信息系統。
在複雜系統中,M 型和 S 型等電位連線網路這兩種型式的優點可組合在一起,見圖6.3.4-3。一個 S 型局部等電位連線網路可與一個M型網形結構組合在一起(見圖6.3.4-3的組合1)。一個 M 型局部等電位連線網路可僅經一接地基準點 ERP 與共用接地系統相連(見圖6.3.4-3的組合2),該網路的所有金屬組件和設備應與共用接地系統各組件有大於 10kV、1.2/50μs 的絕緣,而且所有設施和電纜應從接地基準點附近進入該信息系統,低頻率和雜散分布電容起次要影響的系統可採用這種方法。
[說明] 等電位連線的目的在於減小需要防雷的空間內各金屬物與各系統之間的電位差。
第四款:當採用 S 型等電位連線網路時,信息系統的所有金屬組件應與共用接地系統的各組件有大於 10kV、1.2/50μs 的絕緣的例子見圖6.3.4-4。加絕緣的目的是使外來的干擾電流不會進入所涉及的電子裝置。
1 ──低阻抗電纜管道,建築物共用接地系統的一個組合單元;
2 ──單點連線點與電纜管道之間的連線
3 ──LPZ2 區
4 ──LPZ3 區,由設備禁止外殼構成,即系統組 1 的機架
5、8 ──鋼筋混凝土地面;
6 ──等電位連線網路 1
7 ──等電位連線網路 1 與建築物共用接地系統之間的絕緣物,其絕緣強度大於 10kV、1.2/50μs;
9 ──電纜管道、等電位連線網路 1、系統組 2 與地面鋼筋的等電位連線;
10 ──單點連線點 1;
11 ──LPZ1 區;
12 ──連到機架的電纜金屬禁止層
13 ──單點連線點 2;
14 ──系統組 2;
15 ──單點連線點 3;
16 ──採用一般等電位連線的原有設備和裝置;
17 ──系統組 2
第四節 對電涌保護器和其它的要求
第6.4.1條 當電源採用TN系統時,從建築物內總配電盤(箱)開始引出的配電線路和分支線路必須採用TN-S系統。
第6.4.2條 本章原則上規定要在各防雷區界面處做等電位連線,但由於工藝要求或其它原因,被保護設備的安裝位置不會正好設在界面處而是設在其附近,在這種情況下,當線路能承受所發生的電涌電壓時,電涌保護器可安裝在被保護設備處,而線路的金屬保護層或禁止層宜首先於界面處做一次等電位連線。
第6.4.3條 在禁止線路從室外的 LPZ0A 或 LPZ0B 區進入 LPZ1 區的情況下,線路禁止層的截面 SC 應符合下式規定:
SC≥iiρclc106/Ub(mm2) (6.4.3-1)
式中:ii──流入禁止層的雷電流(kA),按圖6.3.4-1確定
ρc──禁止層的電阻率(Ω•m),20℃時鐵為138×10-9Ω•m,銅為17.24×10-9Ω•m,鋁為28.264×10-9Ω•m。
lc ──線路長度(m),按表6.4.3-1確定;
Ub ──線路絕緣的耐衝擊電壓值(kV),電力線路按表6.4.3-2確定;通信線路,紙絕緣為1.5kV,塑膠絕緣為5kV。
按禁止層敷設條件確定的線路長度 表6.4.3-1
禁止層敷設條件 lc(m)
禁止層與電阻率ρ(Ω•m)的土壤直接接觸 當實際長度>8 時,取lc=8 ;當實際長度<8 時, 取lc=線路實際長度
禁止層與土壤隔離或敷設在大氣中 lc=建築物與禁止層最近接地之間的距離
電纜絕緣的耐衝擊電壓值 表6.4.3-2
電纜的額定電壓(KV) 絕緣的耐衝擊電壓Ub(KV)
≤0.05 5
0.22 15
10 75
15 95
20 125
註:當流入線路的雷電流大於以下數值時,絕緣可能產生不可接受的溫升;
對禁止線路 Ii = 8Sc
對無禁止的線路 I'i = 8n'S′c。
式中 Ii──流入禁止層的雷電流(kA);
Sc──禁止層的截面(mm2);
I'i ──流入無禁止線路的總雷電流(kA);
n' ──線路導線的根數
S'c ──每根導線的截面(mm2)。
第6.4.4條 電涌保護器必須能承受預期通過它們的雷電流,並應符合以下兩個附加要求:通過電涌時的最大箝壓,有能力熄滅在雷電流通過後產生的工頻續流。
在建築物進線處和其它防雷區界面處的最大電涌電壓,即電涌保護器的最大箝壓加上其兩端引線的感應電壓應與所屬系統的基本絕緣水平和設備允許的最大電涌電壓協調一致。為使最大電涌電壓足夠低,其兩端的引線應做到最短。
在不同界面上的各電涌保護器還應與其相應的能量承受能力相一致。
當無法獲得設備的耐衝擊電壓時 220/380V 三相配電系統的設備可按表6.4.4選用。
220/380V三相系統各種設備耐衝擊過電壓額定值 表6.4.4
設備的位置 電源處的設備 配電線路和最後分支線路的設備 用電設備 特殊需要保護的設備
耐衝擊過電壓類別 Ⅳ類 Ⅲ類 Ⅱ類 Ⅰ類
耐衝擊電壓額定值(kV) 6 4 2.5 1.5
註:Ⅰ類──需要將瞬態過電壓限制到特定水平的設備;
Ⅱ類──如家用電器、手提工具和類似負荷;
Ⅲ類──如配電盤,斷路器,包括電纜、母線、分線盒、開關、插座的布線系統,以及套用於工業的設備和永久接至固定裝置的固定安裝的電動機等一些其他設備;
Ⅳ類──如電氣計量儀表、一次線過流保護設備、波紋控制設備。
[說明] 在第二段中“為使最大電涌電壓足夠低,其兩端的引線應做到最短”。見圖6.6中的a、b圖所示。當引線長,產生的電壓大,可能時,也可採用圖中的c、d圖接線。
圖6.4.4-1 SPD連線引線的影響
第6.4.5條 選擇 220/380V 三相系統中的電涌保護器時,其最大持續運行電壓 Uc 應符合下列規定。
一、 按圖6.4.5-1接線的 TT 系統中,Uc 不應小於 1.55U0。
二、 按圖6.4.5-2和圖6.4.5-3接線的 TN 和 TT 系統中,Uc 不應小於 1.15U0。
三、按圖6.4.5-4接線的 IT 系統中 Uc 不應小於1.15U(U 為線間電壓)。
註:U0是低壓系統相線對中性線的標稱電壓,在 220/380V 三相系統中,Uo=220V。
1──裝置的電源;
2──配電盤;
3──總接地端或總接地連線帶;
4──電涌保護器(SPD);
5──電涌保護器的接地連線,5a 或5 b;
6──需要保護的設備;
7──剩餘電流保護器,應考慮通雷電流的能力;
F──保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩餘電流保護器;
RA──本裝置的接地電阻;
RB──供電系統的接地電阻;
1──裝置的電源
2──配電盤;
3──總接地端或總接地連線帶;
4──電涌保護器(SPD);
5──電涌保護器的接地連線,5a 或 5b;
6──需要保護的設備;
7──PE與N線的連線帶;
F──保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩餘電流保護器;
RA──本裝置的接地電阻;
RB──供電系統的接地電阻;
註:當採用 TN-C-S 或 TN-S 系統時,在 N 與 PE 線連線處電涌保護器用三個,在其以後 N 與 PE 線分開處安裝電涌保護器時用四個,即在N與PE線間增加一個,類似於圖6.4.5-1。
1──裝置的電源;
2──配電盤;
3──總接地端或總接地連線帶;
4──電涌保護器(SPD);
4a──電涌保護器或放電間隙;
5──電涌保護器的接地連線,5a或5b;
6──需要保護的設備;
7──剩餘電流保護器,可位於母線的上方或下方;
F──保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩餘電流保護器;
RA──本裝置的接地電阻;
RB──供電系統的接地電阻;
註:當電源變壓器高壓側碰外殼短路產生的過電壓加於 4a 設備時不應動作。在高壓系統採用低電阻接地和供電變壓器外殼、低壓系統中性點合用同一接地裝置以及切斷短路的時間小於或等於 5s 時,該過電壓可按 1200V 考慮。
1──裝置的電源;
2──配電盤;
3──總接地端或總接地連線帶;
4──電涌保護器(SPD);
5──電涌保護器的接地連線,5a 或 5b;
6──需要保護的設備;
7──剩餘電流保護器;
F──保護電涌保護器推薦的熔絲、斷路器或剩餘電流保護器;
RA──本裝置的接地電阻;
RB──供電系統的接地電阻;
[說明] 係數 1.15 中 0.1 考慮系統的電壓偏差,0.05 考慮電涌保護器的老化。
第6.4.6條 在供電的電壓偏差超過所規定的 10% 以及諧波使電壓幅值加大的場所,應根據具體情況對氧化鋅壓敏電阻 SPD 提高本章第6.4.5條所規定的 Uc 值。
[說明] Uc 值與產品的使用壽命、電壓保護水平有關。Uc 選高了,壽命長了,但電壓保護水平,即 SPD 的殘壓也相應提高。要綜合考慮。
第6.4.7條 在 LPZ0A 或 LPZ0B 區與 LPZ1 區交界處,在從室外引來的線路上安裝的 SPD,應選用符合 I 級分類試驗的產品。
應按本章第6.3.4條的規定確定通過 SPD 的 10/350μs 雷電流幅值。當線路有禁止時,通過每個 SPD 的雷電流可按上述確定的雷電流的 30% 考慮。SPD 宜靠近禁止線路末端安裝。以上述得出的雷電流作為 Ipeak 來選用 SPD。
當按上述要求選用配電線路上的 SPD 時,其標稱放電電流 In 不宜小於 15kA。
[說明] 現舉一例說明如何在 LPZ0A 或 LPZ0B 區與 LPZ1 區交界處選用所安裝的 SPD。
一建築物屬於第二類防雷建築物,從室外引入水管、電力線、信息線。電力線為 TN-C-S,在入口於界面處在電力線路的總配電箱上裝設三台 SPD,在此以後改為 TN-S 系統。
因為是第二類防雷建築物,按附表6.1 和附表6.2,雷電流幅值分別為 150kA 和 37.5kA,波頭時間分別為 10μs 和 0.25μs。
按圖6.3.4-1得 ii1 = 150/2/3 = 25kA 和 ii2 = 37.5/2/3 = 6.25kA。
每個 SPD 通過得電流為 iV1 = 25/3=8.3kA 和 iV2 = 6.25/3 =2.1kA。
所以,選用I級分類試驗的 SPD 時,其 Ipeak>8.3kA(10/350μs)。
當電力線有禁止層時,所選用的I級分類試驗的 SPD,其 Ipeak>0.3×8.3kA = 2.5kA。
對 I 級分類試驗的 SPD,在其電壓保護水平為4kV的情況下,當 SPD 上、下引線長度為 1m 時(電感為1μH/m),電流最大平均陡度為 iV2 /T1= 2.1×0.25 = 8.4kA/μs(線路無禁止層)和 iV2 /T1=0.3×2.1/0.25=2.52kA/μs(線路有禁止層)。
因此,最大電涌電壓(圖6.6中a圖A、B之間的電壓)為 UAB=4kV+8.4×1=12.4kV(無禁止層)和 U'AB = 4kV+2.52×1 = 6.52kV(有禁止層)。
第6.4.8條 在按本章第6.4.7條要求安裝的 SPD 所得到的電壓保護水平加上其兩端引線的感應電壓以及反射波效應不足以保護距其較遠處的被保護設備的情況下,尚應在被保護設備處裝設 SPD,其標稱放電電流 In 不宜小於 8/20μs 3kA。
當被保護設備沿線路距本章第6.4.7條要求安裝的 SPD 不大於 10m 時,若該 SPD 的電壓保護水平加上其兩端引線的感應電壓小於被保護設備耐壓水平的 80%,一般情況在被保護設備處可不裝 SPD。
[說明] SPD兩端引線的電壓見第6.4.7條說明。根據被保護設備的特性(如高電阻型、電容型)或開路時,反射波效應最大可將侵入的電涌電壓加倍。
80%是考慮多種安全因素的係數。
第6.4.9條 當本章第6.4.7條和第6.4.8條要求安裝的 SPD 之間設有配電盤時,若第一級 SPD 的電壓保護水平加上其兩端引線的感應電壓保護不了該配電盤內的設備,應在該盤內安裝第二級SPD,其標稱放電電流不宜小於 8/20μs,5kA。
第6.4.10條 在考慮各設備之間的電壓保護水平時,若線路無禁止尚應計及線路的感應電壓,應按附錄七計算,雷電流參量應按附表6.2 選取。在考慮被保護設備的耐壓水平時宜按其值的 80% 考慮。
第6.4.11條 在一般情況下,當線上路上多處安裝 SPD 且無準確數據時,電壓開關型 SPD 與限壓型 SPD 之間的線路長度不宜小於 10m,限壓型 SPD 之間的線路長度不宜小於 5m。
第6.4.12條 在一般情況下,僅對表6.4.4中的 I、II 類設備宜考慮採取防操作過電壓的措施。
[說明] 根據 IEC60364-4-443:1995(防大氣和操作過電壓)的以下內容編寫的。其443.3條注2:“在大多數情況下,不需要考慮控制操作過電壓,因為統計所測量的數值得出的評價是,操作過電壓高於表6.4.4II類耐壓水平的危險度是低的”。
註:保護信息線路和設備的 SPD 另按國家有關規定確定。
防雷天地,防天地雷。

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