建筑物的防雷设计规范全面培训内容

1、建筑物的防雷设计规范全面培训内容前言本规范共分6章和9个附录。主要内容包括：总则、术语、建筑物的防雷分类、建筑物的防雷措施、防雷装置、防雷击电磁脉冲等。本规范修订的主要内容为：增加了术语一章；变更了防接触电压和防跨步电压的措施；补充了外部防雷装置采用不同金属物的要求；修改了防侧击的规定；详细规定了电气系统好电子系统选用电涌保护器的要求；简化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。总则在制定本规范的目的中增加了“雷击电磁脉冲引发的电气和电子系统损坏或错误运行”这个内容。修改了规范的适用范围，原规范为“适用于新建建筑物的防雷设计”，现修订为“适用于新建、扩

2、建、改建建（构）筑物的防雷设计”。原规范不提“扩建、改建建筑物”是考虑这些建筑物在扩建、改建之前，其防雷设计是按GBJ-83设计的，使用时间不长，有的可以不按GB50057-94修改，现在距GBJ-83的废止时间较长，故补加“扩建、改建”。删去原规范中的不适用范围内容，因为不好列，也列不全，而且总有新的特殊规范出来。总则中指出：建（构）筑物采取因地制宜的防雷措施，可以防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失。此处特别强调“减少”，以示按本规范设计安装的防雷装置的防雷安全度不是100%，不是万无一失的。术语原规范中的术语放在附录中（附录八：名词解释），按照编制规范的要求，在本规范中出

3、现的术语，必须在术语一章中定义清楚，所以增加“术语”一章。本规范共定义了50条术语，原规范定义了40条术语。把原规范中的“避雷针、避雷带、避雷线及避雷网”分别改为“接闪杆、接闪带、接闪线及接闪网”。归纳50条术语，可以分为这样几部分：第一部分雷电学原理对地闪击：雷云与大地（含地上的突出物）之间的一次或多次放电。雷击：对地闪击中的一次放电。雷击点： 闪击击在大地或其上突出物上的那一点。一次闪击可能有多个雷击点。雷电流：流经雷击点的电流。第二部分雷电危害形式直击雷：闪击直接击于建（构）筑物、其他物体、大地或外部防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者。闪电感应：闪电放电时，在附近导体上产生的雷电静

4、电感应和雷电电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花放电。闪电静电感应：由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在导体上的感应电荷得到释放，如没有就近泄放就会产生很高的电位。闪电电磁感应：由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。第二部分雷电危害形式闪电电涌侵入：由于雷电对架空线路、电缆线路或金属管道的作用，雷电波、即闪电电涌，可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。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，表现伟过电压、过电流的瞬态波。雷击电磁脉冲：雷电流经电

5、阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场第三部分防雷装置（除SPD外）防雷装置：用于减少闪击击于建（构）筑物或建（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。外部防雷装置：由接闪器、引下线和接地装置组成。内部防雷装置：由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔组成。接闪器：由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。引下线：用于将雷电流从接闪器传到至接地装置的导体。第三部分防雷装置（除SPD外）接地装置：接地体和接地线的总合，用于传导雷电流并将其流散入大地。接地体：埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。接地线：从引下线断

6、接卡或换线处至接地体的连接导体；或从接地端子、等电位连接带至接地体的连接导体。第三部分防雷装置（除SPD外）防雷等电位连接：将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减小雷电流引发的电位差。等电位连接带：将金属装置、外来导电物、电力线路、电信线路及其他线路连于其上以能与防雷装置作等电位连接的金属带。等电位连接网络：将建（构）筑物和建（构）筑物内系统的（带电导体除外）的所有导电性物体互相连接组成的一个网。接地系统：将等电位连接网络和接地装置连在一起的整个系统。第四部分内部系统建（构）筑物内系统： 建（构）筑物内的电气系统和电子系统。电气系统：由低压供电组合部件构成的系统。也

7、称低压配电系统或低压配电线路。电子系统：由敏感电子组合部件构成的系统。第五部分防雷装置SPD电涌保护器（SPD）：用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件。它至少含有一个非线性元件。电压开关型SPD：无电涌出现时为高阻抗，当出现电涌电流时突变为低阻抗。通常采用放电间隙、充气放电管、硅可控整流器或三端双向可控硅元件做电压开关型电涌保护器的组件。也称“克罗巴型”电涌保护器。具有不连续的电压、电流特性。限压型电涌SPD：无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管作限制型电涌保护器的组件。也称“箝压型”电涌保护器。具有连续的电压、电流特性。组合型SPD：由

8、电压开关型元件和限制型元件组合而成的电涌保护器，其特性随所加电压的特性可以表现为电压开关型、限制型或电压开关型和限制型皆有。第五部分防雷装置SPD保护模式：电气系统电涌保护器的保护部件可连接在相对相、相对地、相对中性线、中性线对地及其组合，以及电子系统电涌保护器的保护部件连接在线对线、线对地及其组合。差模保护：电子系统电涌保护器的保护部件连接在线与线之间称差模保护。共模保护：电子系统电涌保护器的保护部件连接在线与地之间称差模保护。第五部分防雷装置SPD最大持续运行电压（UC):可持续加于电气系统电涌保护器保护模式的最大方均根电压或直流电压；可持续加于电子系统电涌保护器端子上，且不致引起电涌保护

9、器传输特性减低的最大方均根电压或直流电压。标称放电电流（In）：流过电涌保护器8/20s电流波的峰值。级试验的标称放电电流In优选值：、10、15和20kA。冲击电流（Iimp）：由电流幅值Ipeak、电荷Q和单位能量W/R所限定。第五部分防雷装置SPD级试验：电气系统中采用级试验的电涌保护器要用标称放电电流In、冲击电压和最大冲击电流Iimp做试验。级试验也可用T1外加方框表示，即T1。级试验：电气系统中采用级试验的电涌保护器要用标称放电电流In、冲击电压和8/20s电流波最大放电电流Imax做试验。 级试验也可用T2外加方框表示，即T2。级试验：电气系统中采用级试验的电涌保护器要用组合波做

10、试验。组合波定义为由2组合波发生器产生开路电压Uoc和8/20s短路电流Isc。 级试验也可用T3外加方框表示，即T3。第五部分防雷装置SPD测量的限制电压：施加规定波形和幅值的冲击波时，在电涌保护器接线端子间测得的最大电压值。电压保护水平：表征电涌保护器限制接线端子间电压的性能参数，其值可从优先值的列表中选择。电压保护水平值应大于所测量的限制电压的最高值。电压保护水平优选值：、和10kV。第五部分防雷装置SPD插入损耗：电气系统中，在给定频率下，连接到给定电源系统的电涌保护器的插入损耗为电源线上紧靠电涌保护器接入点之后，在被试电涌保护器接入前后的电压比，结果用dB表示。电子系统中，由于在传输

11、系统中插入一个电涌保护器所引起的损耗，它是在电涌保护器插入前传递到后面的系统部分的功率与电涌保护器插入后传递到同一部分的功率之比。通常用dB表示。回波损耗：反射系数倒数的模。以分贝（dB）表示。近端串扰：串扰在被干扰的通道中传输，其方向与产生干扰的通道中电流传输的方向相反。在被干扰的通道中产生的近端串扰，其端口通常靠近产生干扰的通道的供能端，或与供能端重合。建筑物的防雷分类建筑物防雷设计规范GB50057-2010在防雷分类的相关内容上做了诸多修改，为了能更全面的掌握新旧规范防雷类别划分标准的区别，本课件从以下四方面，爆炸危险环境分区和分类火灾危险场所一般性工业建筑物的分类用于划分防雷类别的年

12、预计雷击次数的阈值及其计算式的变化逐一分析防雷分类相关条款的内容及其与旧规范的区别，并通过实例比较规范的修改对防雷类别划分结果的影响，最后总结新规范防雷分类的总体变化。建筑物防雷分类1 关于“爆炸危险环境”的分类1.1 “爆炸危险环境”的分区 爆炸危险环境分为爆炸性气体环境、爆炸性粉尘环境 ，新规范中关于爆炸性气体混合物环境区域的划分沿用旧规范所采用的爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范GB50058-92的危险区域划分方法；爆炸性粉尘环境区域的划分和代号采用国家标准GB24763-2007/IEC61241-10：2004可燃性粉尘环境用电气设备第3部分：存在或可能存在可燃性粉尘的场所分类。新

13、旧规范所采用的危险环境的分区方法如下所示。危险区域 分区旧规范GB50057-94（2000年版） 分区新规范GB50057-2010 爆炸性气体环境危险区域 0区连续出现或长期出现爆炸性气体混合物的环境。0区连续出现或长期出现或频繁出现爆炸性气体混合物的场所。 1区在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境。 1区在正常运行时可能偶然出现爆炸性气体混合物的场所。 2区在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境。 2区在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的场所，或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的场所。 爆炸性粉尘环境危险区域 10

14、区 连续出现或长期出现爆炸性粉尘环境。 20区以空气中可燃性粉尘云持续地或长期地或频繁地短时存在于爆炸性环境中的场所。 11区 有时会将积留下的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境。 21区正常运行时，很可能偶然地以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所。 22区正常运行时，不太可能以空气中可燃性粉尘云形式存在于爆炸性环境中的场所，如果存在仅是短暂的。 火灾危险区域 21区 具有闪点高于环境温度的可燃液体，在数量和配置上能引起火灾危险的环境。 22区 具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境。 23区 具有固体状可燃物质，

15、在数量和配置上能引起火灾危险的环境。 新旧规范对于爆炸性气体环境危险区域的分区方法是相同的，仍分为0区、1区和2区；对于爆炸性粉尘环境危险区域的划分有变化，旧规范将其划分为10区和11区，而新规范划分为20区、21区和22区，20区、21区分别与旧规范的10区、11区对应，并增加了22区。1.2 “爆炸危险环境”的分类新旧规范防雷分类涉及爆炸危险环境的规定，如下表所示：旧规范GB50057-94（2000年版） 新规范GB50057-2010 一类具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物 具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物 具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤

16、亡者具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者 二类具有1区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者 具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物 具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物综合两个表格内容可知，新旧规范对于爆炸性气体环境危险区域的防雷分类标准是相同的，新规范提高了可燃性粉尘环境的防雷要求。修订后，爆炸性气体环境与爆炸性粉尘环境的三个区域分别对应，且在防雷分类上的重要性是等同的。2 关于“火灾危险场所”分类旧规范单独规定了火灾危险

17、环境的防雷分类，将“根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的21区、22区、23区火灾危险环境”划分为第三类防雷建筑物；新规范中取消了火灾危险环境的分区考虑，且不区分工业建筑和民用建筑，与部、省级办公建筑物及其他重要的或人员密集的公共建筑物同列一款，根据其预计雷击次数划分为二类或三类，提高了火灾危险场所的防雷要求。3 关于“一般性工业建筑物”分类旧规范中规定：“预计雷击次数大于或等于次/年的一般性工业建筑物应划为第三类防雷建筑物。”也就是说，一般性工业建筑物不论预计雷击次数多少，都属于第三类防雷建筑物。新规范中，一般性工业建筑物与住宅、

18、办公楼等一般性民用建筑物一样，按预计雷击次数的多少划分为二类或三类。预计雷击次数大于次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性 工业建筑物划分为第二类防雷建筑物预计雷击次数大于或等于次/a，且小于或等于次/a的部省级办公 建筑物和其他重要或人员密集的公共建筑物，以及火灾危险场所划分为 第三类防雷建筑物4 关于“预计雷击次数”的变化这是新规范关于防雷分类这部分中变化最大的。划分防雷类别的阈值变化了；预计雷击次数计算式中各参数的取值与计算方法有所调整。4.1 阈值的变化下表为新旧规范关于预计雷击次数阈值的对比 ：旧规范GB50057-94（2000年版） 新规范GB50057-2010 二类N

19、0.06次/a N0.05次/a N0.3次/a N0.25次/a 三类0.012次/aN0.06次/a 0.01次/aN0.05次/a 0.06次/aN0.3次/a 0.05次/aN0.25次/a 从阈值来看，防雷类别的划分比旧规范的要求高了，也体现了对建筑物防雷安全更加重视。4.2 预计雷击次数的计算公式中参数的变化 建筑物年预计雷击次数的计算公式为：式中：N 建筑物年预计雷击次数(次/a)K 校正系数Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度(次/km2/a)Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积(km2)新规范中，k取值的表述及Ng、Ae的计算方法均有改动，下面进行逐一说明。 校正系数k的

20、变化新旧规范关于k的取值规定：k值旧规范GB50057-94（2000年版） 新规范GB50057-2010 1.7金属屋面的砖木结构建筑物金属屋面没有接地的砖木结构建筑物2位于旷野孤立的建筑物位于山顶上或旷野的孤立建筑物表述更加严谨，也更具有操作性 计算雷击大地年平均密度的变化新规范规定“雷击大地的年平均密度，首先应按当地气象台、站资料确定”。旧规范没有此类说明，主要原因在于当时的气象台站没有这些资料，只有雷暴日资料是比较完整的，故雷击密度只能用雷暴日资料计算而得。事实上各个地方每个雷暴日平均闪电次数是各不相同的，这方面已有很多研究。随着闪电定位系统在各地的应用，各地闪电资料正在逐步积累，在

21、有些地方积累时间已比较长了，故在新版本中有此规定。当然全国各地情况各异，如果没有闪电资料，仍用公式计算，但新规范对此公式做了修改，具体如下： 旧规范： 新规范： 计算雷击大地年平均密度的变化两公式的计算结果对比如图所示： 两公式的交点在Td=116时，即雷暴日为116天的地区，由两公式计算的雷击大地年平均密度是相等的，而我国除少数强雷区外，其余大部分地区的年雷暴日都在116天以下，因此，根据新规范计算出的雷击大地年平均密度一般比旧规范的要大。当Td=48时，即年雷暴日为48天的地区，两公式的计算结果差距最大，为次/a。曲线A新规范曲线B旧规范计算雷击大地年平均密度的变化以湖州地区长60m、宽13m、高20m（四个单元六层住宅）的一般建筑物为例，不考虑建筑物周边物体的影响，k值取1，其等效截收面积为2，根据旧规范计算得其年预计雷击次数为N旧次/a，新规范的计算结