中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)

 

 

《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》

 

 

GB 50057－1994

 

 

條文說明

 

 

前　　言

 

 

根據(jù)國家計委計宗〔1989〕30號文的要求，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)計研究院修訂編制的《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057-94,，經(jīng)建設(shè)部1994年4月18日以建〔1994〕257號文批準(zhǔn)發(fā)布,。 為便于廣大設(shè)計、施工,、科研,、學(xué)校等有關(guān)單位人員在使用本規(guī)范時能夠正確理解和執(zhí)行條文規(guī)定，《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》修訂組根據(jù)國家計委關(guān)于編制標(biāo)準(zhǔn),、規(guī)范條文說明的銅一要求,，按《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》的章、節(jié),、條順序,，編制了《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范條文說明》，供國內(nèi)各有關(guān)部門和單位參考,。在使用中如發(fā)現(xiàn)本條文說明有欠妥之處,，請將意見直接反饋。 （本《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范條文說明》是1994年4月編制,，2000年對《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》第六章作了局部修訂,，將《條文說明》中的相關(guān)內(nèi)容寫入了規(guī)范之中，這里略去第六章說明,。若需要查找條文內(nèi)容,，請查看在中國防雷信息網(wǎng)發(fā)布的“《建筑物防雷設(shè)計規(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無一失了,。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”,，以示不是萬無一失，因為按照本規(guī)范設(shè)計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)范對第一類防雷建筑物和第二,、三類的一部分（如爆炸危險環(huán)境,、文物）仍沿用以往的做法，不考慮以危險度作為分類的基礎(chǔ),。對于第二,、三類中一些難于確定的建筑物則根據(jù)危險度這一基礎(chǔ)來劃分。對危險度的分析,，見本規(guī)范第20.3條的說明,。

 

 

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──單基無煙火藥,、雙基無煙火藥、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)危險場所的分類名稱按現(xiàn)在新的爆炸火災(zāi)危險環(huán)境的分區(qū)名稱修改。其相對應(yīng)的關(guān)系見表2.1,。

 

 

爆炸火災(zāi)危險環(huán)境新舊分類對應(yīng)關(guān)系表　　　　　　　　　　　　表2．1

 

 

因為1區(qū)跨越Q－1和Q－2兩個級別，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,，其爆炸危險環(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,，在易燃液體的蒸氣與空氣的混合物的比重重于空氣,，又無可靠的機(jī)械通風(fēng)設(shè)施的情況下，爆炸性混合物就不易擴(kuò)散,，該泵房就要劃為1區(qū)爆炸危險環(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,；如該泵房系石油庫的卸油泵房,，平時間斷操作，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，但相對來說要少得多,，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,、槍彈庫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度R_c值（即R≤R_c）。

 

 

本章中對于需作計算年雷擊次數(shù)界限的條文采用每年10^-5的R_c值,，即每年十萬分之一的損壞概率,。

 

 

基于建筑物年預(yù)計雷擊次數(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），對于時間周期t＝1年,，在NP_t <<1的條件下（所有真實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,，應(yīng)考慮到同時發(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)計防雷裝置和選用其規(guī)格尺寸時是依據(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)定為這樣一個綜合概率,，即被截收的雷擊在此概率下不應(yīng)對被保護(hù)空間造成損害。E_s與用來定接閃器,、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,，引入一個附加系數(shù)W_r,，它是考慮雷擊后果的一個系數(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情況的一個因素，即不是每一個打到需要防雷的建筑物的雷擊和不是每一個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)驗算和對比（另見本條第九款和本規(guī)范第2.0.4條二,、三,、四款說明），本規(guī)范對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,。將這兩個數(shù)值代人關(guān)系式（2．7）,，得 ，所以 ,。這表明對這類建筑物如采用第三類防雷建筑物的防雷措施,，只對N≤0.06的建筑物保證R_c值不大于10^-5。當(dāng)N＞0.06時R_c值達(dá)不到（即大于）10^-5,，因此,，當(dāng)N＞0.06時升級采用第二類防雷建筑物的防雷措施。

 

 

將部,、省級辦公建筑物列入,，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,、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,。將這兩個數(shù)值計入關(guān)系式（2．7），得出 ,，所以 ,。這表明對這類建筑物如采用第三類防雷建筑物的防雷措施。只對 N≤0.3的建筑物保證R_c值不大于10^-5,。當(dāng) N＞0.3時R_c值達(dá)不到（即大于）10^-5,，因此，當(dāng)N＞0.3時升級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η＝0，從表2.3查得公共建筑物的N_c＝1.2·10^-2,。將這兩個數(shù)值代入關(guān)系式（2．7）,，得 ，所以N≤0.012,。這表明對這類建筑物當(dāng)N＜0.012時可以不設(shè)防雷裝置,；當(dāng)N≥0.012時要設(shè)防雷裝置。

 

 

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

 

 

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

 

 

要精確計及周圍物體對建筑物等效面積的影響,，計算起來很繁雜，因此,，略去這類影響的精確計算,。但在選用一些參數(shù)時已適當(dāng)作了修正,。N的計算見本規(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)定僅對制造,、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物和爆炸危險環(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,、時間極短,，通常不會引發(fā)火災(zāi)危險。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)的危險性,。

 

 

本規(guī)范現(xiàn)仍采用原來規(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,。國際電工委員會1990年版IEC1024—1：1990標(biāo)準(zhǔn)建筑物防雷第一部分通則（以下簡稱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,。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，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,、外來的導(dǎo)體物,、電氣和電訊裝置等連接起來。

 

 

當(dāng)需要防雷的空間設(shè)有防雷裝置時,，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)計這樣的防雷裝置時應(yīng)顧及這種效應(yīng)。對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管線引來的雷電效應(yīng)時,，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 外來導(dǎo)體的等電位連接

 

 

應(yīng)盡可能在靠近進(jìn)戶點(diǎn)處對外來導(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,，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

 

 

在需要防雷的空間內(nèi)防發(fā)生生命危險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，它們是法定計量單位,。標(biāo)準(zhǔn)大氣壓力為非法定計量單位,，一旦有關(guān)國際學(xué)術(shù)組織宣布廢除時，我國也將隨著停止使用,。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所產(chǎn)生的高電位對被保護(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接地裝置上的電阻電壓降（kV）,；

 

 

U_L──雷電流流過防雷裝置時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)對雷電所測量的參數(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 kV／m,；根據(jù)附表 6．2，當(dāng)T₁＝0.25μs時 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 ,，考慮計算簡化,，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，（ 3．3）式的計算值大于（3．4）式的計算值,；當(dāng)h_x＞5R_i時,，（3．4）式的計算值大于（3．3）式的計算值；當(dāng)h_x ＝5 R_i時，兩值相等,。

 

 

根據(jù)《雷電》一書下卷第87頁（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)計算,，在避雷線立杯高度為20m、避雷線長度為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，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,，但計算很繁雜，為了簡化計算,，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,，對于任一端可近似地將雷電流幅值和陡度減半計算。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明,；

 

 

U_L1—一雷電流流過防雷裝置時引下線上的電感壓降（kV）；

 

 

U_L2—一雷電電流流過防雷裝置時在避雷線上的電感壓降（kV）；

 

 

L₀₁—一垂直敷設(shè)的引下線的單位長度電感（μH／m）,。按引下線直徑8mm,、高20m時的平均值L₀₁ ＝1.69μH／m計算；

 

 

L₀₂──水平避雷線的單位長度電感（μH／m）,。按避雷線截面35mm²,、高20m時的值L₀₂＝1.93μH／m計算。

 

 

與本條第五款說明類同,，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,，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,，但可以給施工帶來很大方便,，而仍保證安全。在高土壤電阻率地區(qū),，這是一個因地制宜而定的數(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會遇到困難，但希望施工時密切配合,，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（計算結(jié)果如下）,。當(dāng)管道間距超過100mm時,，就不會發(fā)生危險。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并與其處于一個平面上,。如果將引下線視作無限長,，這時在管道環(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)路的長度（m）,，取30m計算,；

 

 

──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計算,；

 

 

M——m長兩根間距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條五款說明相同,，取3000kV／m計算。

 

 

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，以及對有不少于5根螺栓連接的法蘭盤可不跨接的規(guī)定,，是參考國外資料和國內(nèi)的實踐經(jīng)驗確定的,。天津某單位安技科做過測試，一些記錄如表3.3,，這些實測值是在三處罐站測出的,。

 

 

 

 

 

 

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高電位侵入建筑物造成危險，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)難于全長采用電纜時，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,，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,，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，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,，其有效長度為 （m）。關(guān)于采用 的理由參見本規(guī)范第4.3.4條的說明,。

 

 

此外,，又限制埋地電纜長度不應(yīng)小于15m。這是考慮架空線距爆炸危險環(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,，電纜埋地長度過長時,，可采用換土措施，使ρ值降低,，來縮短埋地電纜的長度,。

 

 

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，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,，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,，反擊危險也相應(yīng)減小,。

 

 

對引下線間距，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)范對引下線間距相應(yīng)定為12,、18、25m,。

 

 

第四款,，對于較高的建筑物，引下線很長,，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,，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，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。

 

 

一般說來,，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)反擊危險可以從基本計算公式 來評價,，IR項對于建筑物內(nèi)某一小范圍中互相連接在一起的金屬物（包括防雷裝置）說來都是一樣的，它們之間的電位差與防雷裝置的接地電阻無關(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產(chǎn)生危險的過電壓,，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)對接地體B型布置的規(guī)定是：對于環(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)于本說明的圖3.2）,；當(dāng)l₁大于r時，則必須增加附加的水平放射形或垂直（或斜形）導(dǎo)體,，其長度l_r（水平）為l_r＝ l₁－r或其長度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,，對于第一類防雷建筑物,，當(dāng)ρ＜500Ω·m時l₁為m，因此,，導(dǎo)出本款第1項的規(guī)定,；當(dāng)ρ＝500～3000Ω·m時，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項的規(guī)定,。

 

 

由于接地體通?？拷鼔Α⒒A(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 的場合下,，當(dāng)ρ＝500～3000Ω·m時,，大約處于33～13Ω；ρ＜500Ω·m時,，R＝0.067ρ（Ω）,。

 

 

環(huán)形接地體的工頻接地電阻的計算式為 （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,， （Ω）。當(dāng)ρ＝500Ω·m,、 時,， （Ω）。

 

 

第七款,，對第一類防雷建筑物,，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,，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,，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,，在接地裝置上電位升高為20kV,。也就是說，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,，這是有危險的,。若短路電流小（即長期有較大的漏電流,，但又不能使保護(hù)設(shè)備及時動作切斷線路）,，時間一長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)計規(guī)范》編寫組調(diào)查的幾個例子,，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,。