建筑物防雷设计规范——对防雷规范的学习理解.ppt

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1、1,对建筑物防雷设计规范 的学习理解 2013.3,2,雷击，具有不确定性（怪兽） 不知会击向何处； 不知会击中那栋建筑物； 不知每次雷击的容量有多大； 不知一场雷暴雨会发生多少次雷击闪电。 2012年澳洲某地，据新闻报道，一天发生的雷击 闪电高达4000多次。 由于雷击造成的损害也经常见睹报端。 （故宫雷击、92年设计的小房子遭雷击）,3,在防雷的实践中，逐步总结出一些方法，这就是 我们现行规范中所提及的内容。 目的：防止和减少雷击造成的损害。 规范所规定的方法，能够防绝大部分的雷击，但 是不能做到100%; 雷击造成的各类损害都是有一定的概率的，我们 按照规范的要求作，就是要尽量减小这些概

2、率。 这也是我们努力的方向。,4,目前，关于防雷的规范，有我国自己编制的（参 照国际上一些好的，行之有效的做法）； 有采标IEC的标准而形成的国标； 行业标准；地方标准。 建筑物防雷设计规范GB50057-2010 建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-2012 通信局（站）防雷与接地工程设计规范 GB50689-2011 民用建筑电气设计规范JGJ16-2008 各类建筑电气设计规范（行业标准）,5,雷电防护第1部分：总则 GB/T 21714.12008/IEC 62305-1:2006/2010 雷电防护 第2部分：风险管理 GB/T 21714.22008/IEC 62305

3、-2:2006/2010 雷电防护第3部分：建筑物的物理损坏和生命危险 GB/T 21714.32008/IEC 62305-3:2006/2010 雷电防护 第4部分：建筑物内电气、电子系统 GB/T 21714.42008/IEC 62305-4:2006/2010 雷电电磁脉冲建筑防护标准（天津市） DB29-58-2010 已形成报批稿的古建筑物防雷设计规范 农村民居雷电防护工程技术规范,6,规范标准的特点： 1、覆盖面广：从城市到农村民居；从建筑物到电子信息系统； 2、新：对原有规范修编周期短；空白方面越来越少； 3、与国际接轨，内容均参照了IEC以及发达国家好的内容； 建筑物防雷设

4、计规范GB50057-2010在编制过程 中就是参考IEC标准、还有英国、美国、德国、日 本的标准。而且电气产品主要与IEC相同，规范中 提到的产品，就是IEC的试验和选择要求。,7,在建筑工程防雷设计中，在设计总说明中关于设 计内容部分，应包括：防雷、接地及安全系统。 防雷设计：主要是建筑物的防雷设计，在建（构） 筑物屋顶设置避雷带、避雷网、避雷针等；利用建 筑物的钢筋作为引下线，或是设置独立的引下线； 利用建筑物基础作为接地极，或是单独设置接地装 置等。 形成符合规范的各类防雷接地及安全要求。,8,注意：对于雷电防护的分级，建筑物防雷设计 规范GB50057-2010是按类分为：一、二、三

5、类 建筑物电子信息系统防雷技术规范GB50343- 2012则是按级，分为A、B、C、D四级。 它们是针对不同的目标来分的，前者是针对建筑物 （GB50057第3章建筑物的防雷分类），后者是针对 建筑物中的电子信息系统（GB50343第4.3节按电子 信息系统的重要性、使用性质和价值确定雷电防护 等级）。,9,与原规范（2000年版）的变化： 第1章：总则（有3处变化）； 第3章：建筑物的防雷分类（有10处变化）； 第4章：建筑物的防雷措施（有46处变化）； 第5章：防雷装置（由14处变化）； 第6章：防雷击电磁脉冲（由17处变化）。,10,建筑物防雷设计规范GB50057-2010主要变化

6、1 增加了第2章 术语； 2 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； 3 修改防侧击的规定； 4 变更防接触电压和防跨步电压的措施； 5 补充外部防雷装置采用不同金属物的要求； 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 共9个附录。 在这些变化中，有的只是文字上做了些修改，内容的意思 还与原来的差异不大，但有部分条款作了更具体的要求；,11,总则第1.0.1条就提到：防止或减少雷击建 （构）筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损 失，以及雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损 坏或错误运行， 装设了防雷装置，并不能保证不遭雷击。设置

7、的 接闪器，就是要对雷击进行拦截，拦不住就会遭 雷击，所以用了“防止或减少”。,12,术语中 2.0.5防雷装置（lightning protection system) 英文是系统，但我国的习惯称呼还是装置。 用于减少闪击击于建（构）筑物上或建（构）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。 （原规范为 由接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器等）,13,术语第2.0.17闪电电涌 闪电击于防雷装置或线路上以及由闪电静电感应 或雷击电磁脉冲引发，表现为过电压、过电流的 瞬态波。 注意：50Hz的电源和闪电电涌不一样，电力系统 50Hz的操作过电压，不属于避雷的范

8、畴，应由配 电系统的电涌保护器解决，有相应的产品标准。 电涌保护器的作用比避雷器更广。 有的建筑不做防雷，但还须考虑操作过电压。,14,关于等电位连接，有的设计人员在设计中要求从总 电位处用绝缘导线穿塑料管引导设备机房某处，实 际上没有必要。因为逻辑地要接到设备机壳上，PE 线也接到机壳上，形成了并联，其实这根线是多余 的，电磁兼容手册中有此概念。,15,防雷分类是根据建筑物的重要性、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。在二、三类防雷建筑物分类中，还应注意雷 击次数。 二类： 3.0.3条第9款：预计雷击次数大于0.5次/a的 部、省级办公建筑和其他重要或人员密集的公

9、共 建筑物以及火灾危险场所。 第10款：预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办 公楼等一般性民用建筑或一般性工业建筑。,16,三类： 3.0.4条第2款：预计雷击次数大于或等于0.01 次/a，且小于或等于0.05次/a的部、省级办公建 筑和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火 灾危险场所。 3.0.4条第3款：预计雷击次数大于或等于0.05 次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑或一般性 工业建筑物。 这两条中的其他款均容易对号入座，唯独这四款 是需要经过计算后，根据结果来确定防雷的类 别，工程中经常出现问题是分类不准确。,17,第4章 二类防雷建筑的滚球半径为45m，三类防雷建筑的 滚球

10、半径为60m，但在考虑防侧击雷时，均是要求 高于60m，其上部占高度20%的部位应防侧击雷。 这是IEC标准所规定的，也是属于各成员国之间争 论后的结果。,18,规范颁布执行，但在执行过程中由于理解不同，执行过程 中往往出现一些偏差或是疑虑，尤其是第4章。 例如建筑物设置引下线问题，作为民用建筑设计防雷，无 论其防雷类别为二类或三类，大多数情况下完全有条件利 用建筑物内的钢筋作为引下线。但在施工图审查时，有的 审查人员根据4.3.3条： 专设引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭园四 周均匀对称布置，期间距沿周长计算不应大于18m。当建 筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线时，应在跨距

11、两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平 均间距不应大于18m。（二类）,19,第4.4.3条 专设引下线不应少于2根，并应沿建 筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿 周长计算不应大于25m。当建筑物的跨度较大，无 法在跨距中间设引下线时，应在跨距两端设引下 线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均 间距不应大于25 m。（三类） 因此施工图审查单位就要求设计人员必须设置专 用引下线。（为此接到过不少电话，反映相关问题）,20,其实在4.3.5条：利用建筑物的钢筋作为防雷装置 时，应符合下列规定：（共6款） 目前民用建筑中，利用建筑物的钢筋作为防雷装 置是极为普遍的现象。 为

12、此，中国建筑学会建筑电气分会于2012年9月 1719日在天津就上述两条强制性条文，并就如何 在民用建筑电气设计中合理应用达成了共识。研 讨情况如下: 对于上述两条强制条文执行的难点是如何界定“第 二类、第三类防雷建筑物设置专用引下线的问 题”。对此参加研讨的理事一致认为：,21,1、在第4.3.3条（第4.4.3条）中，二类（三类） 防雷建筑物当为钢筋混凝土结构时，应采用建筑 物四周和内庭院四周结构柱内不少于2根主筋做引 下线，其间距沿周长计算不应大于18m（25m）。 当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线 时，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的 间距，并使引下线的平均间距不应大于

13、18m （25m）。,22,2、在第4.3.3条（第4.4.3条）中，二类（三类）防雷建 筑物当为木结构时，应设专用引下线，并不应少于两根， 其间距沿周长计算不应大于18m（25m）。 3、在第4.3.3条（第4.4.3条）中，二类（三类）防雷建 筑物当为砖混结构，毛石基础时，宜设专用引下线，并不 应少于两根。 注：采用砖混结构，毛石基础的建筑物周边亦有构造柱，内有四根 12钢筋，由于构造柱栽入毛石基础距地面较浅，且毛石基础的电 阻率相对较高，不宜直接做接地装置。但是，如在埋入地下的构造 柱上预留钢板并与柱内钢筋焊接，再由此板焊接接地连接体至室外 接地极、而不设置专用引下线，也是可行的方案。,

14、23,其实在4.3.5条：利用建筑物的钢筋作为防雷装置 时，应符合下列规定：（共6款） 4.4.5条建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、 基础内的钢筋作为引下线和接地装置， 目前民用建筑中，利用建筑物的钢筋作为防雷装 置是极为普遍的现象。 而且，规范是：专设引下线不应少于2根，并没有 要求必须设置专用引下线，而是当采用专用引下 线时，不应少于两根。所以规范看了前面条文， 还要看后面的条文。,24,另外建筑物的接地，有的工程设计人员不分对 象，笼统地要求做共用接地，并要求接地电阻不 大于1欧姆，或是不大于0.5欧姆。 做共用接地这是大家的共识，也是国际上认同的 好的做法，但是对于接地电阻值的要求

15、，应是有 前提的。是根据供配电系统的接地型式来决定， 例如高压系统通过燃弧线圈接地、通过小电阻接 地等。而且是针对工频电源系统来说的，也就是 50Hz。,25,建筑物防雷设计规范GB50057-2010 第4.3.6条就明确：共用接地装置的接地电阻应按 50Hz电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身 安全所确定的接地电阻值。 对于电子信息系统机房的信息系统接地，也要求 上述的电阻值，根本无法达到。只能靠等电位连 接来解决。（机房规范将明确）,26,防接触电压和跨步电压问题 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

16、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50km，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 1.2/50s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。,27,2 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

17、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50km，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作均衡电位处理。 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。 可增大土壤表面电阻率来减小通过人体的电流。（第2款） 若有钢筋网的水泥平地，则无跨步电压问题。（第3款）,28,第5章防雷装置 表5.1.2防雷装置各连接部件的最小截面，一般 1mm2的铜线能承受8kA，50kA宜用10mm2。 表5.2.1接闪器的材料，规范中列出了许多种，这 是从IEC引来的。（以前主要使用钢材） 5.2.3接闪杆的接闪端宜

18、做成半球状。其最小弯曲 半径宜为4.8mm，最大宜为12.7mm。 这不是从IEC引来，而是根据美国的标准。因为美 国做了这方面的研究，结论是比尖的效果好。,29,第6章防雷击电磁脉冲 6.1.2当电源采用TN系统时，从建筑物总配电箱 起供电给本建筑物内的配电线路和分支线路必须 采用TN-S系统。（强条） 其主要目的就是不能出现TN-C系统，否则正常的 电流会流到敏感设备的外壳上，影响敏感设备的 正常运行。 外来电源用TN-C，进户作重复接地，形成TN-S。 进户用TN-S，N线和PE线间的压降增大，产生扰动 电压。,30,6.3.1-2在需要保护的空间内，采用屏蔽电缆时其 屏蔽层应至少在两端

19、，并宜在防雷区交界处做等 电位连接，系统要求只在一端做等电位连接时， 应采用两层屏蔽或穿钢管敷设，外层屏蔽或钢管 应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连 接。 这条很重要，模拟信号频率低，怕干扰，一端接 地，外面有动态干扰，电压能达到近5kV，会出现 不稳定。两端接地，形成环路，只有几十伏甚至 更低的电压。,31,6.3.2是关于磁场强度问题，敏感的电子设备耐受 过电压和过电流的能力较低，磁场对其的影响较 大，根据不同防雷类别，Sa的平均距离有要求。 雷击在建筑物上和击在建筑物附近是不同的。 6.3.3条与原来基本相同，只需就近接线，没有必 要从总等电位处拉线。,32,6.3.4条 穿过各

20、防雷区界面的金属物和建筑物内系统，以 及一个防雷区内部的金属物和建筑物内系统，均 应在界面处附近做符合下列要求的等电位连接： 6.3.4-5电子系统的所有外露导电物应与建筑物的 等电位连接网络作功能性等电位连接。电子系统 不应设独立的接地装置。当采用S型等电位连 接时，电子系统的所有金属组件应与接地系统的 各组件绝缘。,33,这就是要求一栋建筑就做一个接地(共用接地系统) 美国的电磁兼容手册是不允许做多个接地。 S型，频率低的模拟信号，干扰信号进到设备来， 设备与周围的接地体有分布电容，绝缘起来就不 会产生干扰。所以屏蔽要求高的，S形就不行了。,34,6.3.4-7 当电子系统为兆赫兹级数字线

21、路时，应 采用M型等电位连接，系统的各金属组件不应与接 地系统各组件绝缘。M型等电位连接应通过多点连 接组合到等电位连接网络中去，形成M型的连接方 式。每台设备的等电位连接线的长度不宜大于 0.5m，并宜设两根等电位连接线安装于设备的对 角处，其长度相差宜为20%。 该款要求不宜大于0.5m，美国用两根，因为频率 很高，产生谐振时阻抗无穷大，形成开路。所以 用两根，长度相差20%，目的就是一根处于谐振时 另一根没谐振，确保等电位连接的可靠性。,35,电流在导体中流过，其周边就会产生电磁场。 伴随雷电流同时产生的辐射电磁（脉冲）场就是 雷电流的电磁效应，称为雷电电磁脉冲，LEMP。 电生磁，磁生

22、电，以不同的形式表现： 雷电流是沿着导体流动，以“路径”的形式出现； LEMP是以“电磁场”的形式出现。 雷电流和雷电电磁脉冲（LEMP）是对建筑物和电 子信息系统造成危害的根源。,36,典型的由雷电电磁脉冲防护措施确定的雷电防护区,37,雷电防护区（LPZ）定义 LPZ0A 该区域中，威胁来自于直击雷和全部雷电电磁脉冲，内部系统可能遭遇全部雷电浪涌电流。 LPZ0B 该区域中，对直击雷进行了防护，但受到全部雷电电磁场威胁。内部系统可能遭遇部分雷电冲击电流。 LPZ1 该区域浪涌电流通过边界上的分流和SPD得到限制。空间屏蔽能衰减雷电电磁场。 LPZ2n 该区域浪涌电流通过边界上的分流和附加S

23、PD得到进一步限制。附加的空间屏蔽能用来进一步衰减雷电电磁场。,38,由雷电防护区为基础的建筑物内部电气电子系统和设备的防护措施,39,雷电产生的电磁场会对电子系统和设备造成危害 1 磁场强度达到2.4高斯，将会对设备造成永久损 坏； 2磁场强度达到0.03高斯高斯，将会导致电子系统 误动作。 所以建议电子信息系统机房宜尽量离开外墙区域 设置。 同时希望所在楼层尽量往下。,40,另外，在大型公共建筑中，所设置的SPD数量多， 而且分散，维护和管理工作量大，而且不方便，因 此，建议采用网络型的SPD。SPD的后备保护，规范 中认同用熔断器和断路器，两者在动作时间上有差 别，熔断器动作时间更快。 对于SPD的应用，GB50057和GB50343这两个规范均 有规定，而且GB50343更为详细，另外，中南院也 是SPD应用国家标准图的编制单位。,41,在规范的执行过程中，还有许多地方需要我们去正 确理解，新的有关防雷规范需要我们去找出其特点 和适用的范围、对象。 充分进行雷击风险评估，做到有针对性的雷击防 护。 ,42,谢 谢,