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文檔簡介
PAGE2611民用建筑物防雷11.1一般規定11.1.1本章適用于民用建筑物、構筑物的防雷設計,不適用于具有爆炸和火災危險環境的民用建筑物防雷設計。11.1.2建筑物防雷設計應調查地質、地貌、氣象、環境等條件和雷電活動規律以及被保護物的特點等,因地制宜地采取防雷措施,做到安全可靠、技術先進、經濟合理。【注釋】我國地域遼闊,就雷電活動規律而言各地區差別很大。從地理條件來看,濕熱帶地區的雷電活動多于干冷地區,在我國大致是華南、西南、長江流域、華北、東北、西北等依次遞減。從地域看是山區多于平原,陸地多于湖海。從地質條件看是有利于很快聚集與雷云相反電荷的地面(如地下埋有導電礦藏的地區、地下水位高的地方、礦泉和小河溝及地下水出口處、土壤電阻率突變的地方、土山的山頂以及巖石山的山腳下土壤厚的地方等)容易落雷。從地形條件看,某些地形可以引起局部氣候的變化,造成有利于雷云形成和相遇的條件,如某些山區,山的南坡落雷次數明顯多于北坡,靠海的一面山坡明顯多于背海的一面山坡,環山中的平地落雷次數明顯多于峽谷,風暴走廊與風向一致的地方的風口和順風的河谷容易落雷。從地物條件看,由于地物的影響,有利于雷云與大地之間建立良好的放電通道,如孤立高聳的地物、排出導電塵埃的排廢氣管道、建筑物旁的大樹、山區和曠野地區的輸電線路等落雷次數就多。當然雷電頻繁程度與地面落雷雖是兩個不同的概念,但是雷電活動多的地方往往地面落雷次數就多。由于自然界變化較大(植樹或開采礦藏等)各地的氣候變化很大,因此在設計工作中應因地制宜地調查當地近年來的雷電活動資料,做為設計的依據。雷擊選擇性的規律,對于正確考慮防雷措施是一個極其重要的因素,從多年來的運行經驗和國內外的模擬試驗資料來看,凡建筑物座落在山谷潮濕地帶,河邊湖邊;土壤結構不同的地質交界處;地下有礦脈及地下水露頭處等地方,遭受雷擊較多。這表明,雷擊事故發生除與雷電日的多少有關外,在很大程度上與地形、地貌、建筑物高度、建筑物的結構形式以及建筑地點的地質條件等因素都有密切關系。日本在《雷與避雷》一文中指出,當建筑物周圍的土壤是砂礫地(ρ=105Ω·m)時,雷擊建筑物的幾率為11.2%,如果建筑物是座落在砂質粘土(ρ=104Ω·m)上時,則建筑物遭受雷擊的幾率可高達84.5%。綜合國內外資料和多年來我國科研設計部門積累的實踐經驗,在制定防雷措施時,應將調查研究當地的氣象、地質等環境條件作為一個重要依據。11.1.3建筑物防雷不應采用裝有放射性物質的接閃器。【注釋】水利電力科學研究院高壓所在《放射性避雷針和普通避雷針引雷效果的比較》論文結論中指出:“根據以上幾項試驗結果,如果再考慮到模擬試驗中的避雷針頭是真型,沒有按比例尺作幾何尺寸和放射性劑量的縮小,且在實際運行情況下避雷針頭的幾何形狀及尺寸相對于擊距來說是完全可以忽略的,那么可以想象既然放射性避雷針在沒有縮小比例尺的情況下都沒有顯示出明顯的作用,在實際運行條件下就很難說與普通避雷針有任何差別了。因此,我們認為放射性避雷針能增大保護范圍、改善引雷效果的說法是缺乏科學根據的。放射性避雷針在引雷效果上并不比同樣尺寸的普通避雷針有更大的效果”。國外有關研究指出:“不僅由放射性輻射源產生的放射電流太小,而且其作用半徑是短的,以致輻射源對增大防雷裝置迎面放電或從大地出來的主放電的形成無影響。在實驗室用直流電壓和沖擊電壓對放電間隙所作的研究得出,放射性防雷裝置的射線對預防放電和擊穿性不產生影響,研究證實:放射性的射線源對建筑物防雷無實際意義,對富蘭克林式的防雷裝置的作用沒有任何改善”。11.1.4新建建筑物防雷應根據建筑及結構形式與相關專業配合,宜利用建筑物金屬結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋等導體作為防雷裝置。【注釋】建筑物防雷設計應在建筑物設計階段就開始詳細研究防雷裝置的設計方案,這樣就有可能由于利用建筑物的導電金屬物體而得到最大的效益。在使用、安全、經濟、可靠的基礎上,盡量在體現整個建筑物美觀的基礎上,能以最小投資保證防雷裝置的有效性。根據工程實踐經驗,國內新建的建筑物均能利用建筑物金屬結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋等導體作為防雷裝置。投資省、對建筑物的外觀影響小,防雷效果也能得到保證。11.1.5年平均雷暴日數應根據當地氣象臺(站)的資料確定。【注釋】年平均雷暴日數是計算建筑物防雷分類的一個關鍵基礎數據,但由于當前的建設對小范圍內的自然氣候條件影響較大,各地每年實測的年平均雷暴日數均有所更新,即使在一個城市內的不同區域,其實測的年平均雷暴日數相差也較大。因此,建設項目所在位置的年平均雷暴日數的準確資料需從當地氣象臺(站)獲取。11.1.6建筑物年預計雷擊次數的計算應符合本規范附錄C的規定。11.1.7在防雷裝置與其它設施和建筑物內人員無法隔離的情況下,裝有防雷裝置的建筑物應采取等電位聯結。【注釋】民用建筑多為鋼筋混凝土結構,防雷裝置與其它設施和人員在雷擊過程中很難進行隔離。因此,在無特殊要求的情況下,采取等電位聯結是保證安全的有效措施,也易于實現。等電位聯結可分為直接等電電位聯結和間接等電位聯結兩種類型。直接等電位聯結即是直接的金屬性導通連接;間接的等電位聯結即是通過各類SPD連接,即在沒有浪涌電流的情況下等電位聯結的雙方在電路上是斷開的,保持雙方的電氣獨立性,在有浪涌電流的情況下SPD導通,將雙方的電位差限制在可承受的范圍內,使其免受過電壓的破壞。11.1.8民用建筑物防雷設計除應符合本規范的規定外,尚應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057和《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB50343的規定。11.2建筑物的防雷分類11.2.1建筑物應根據其重要性、使用性質、發生雷電事故的可能性及后果,按防雷要求進行分類。11.2.2根據現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057規定,民用建筑物應劃分為第二類和第三類防雷建筑物。在雷電活動頻繁或強雷區,可適當提高建筑物的防雷保護措施。【注釋】民用建筑物的防雷分類,在《民用建筑電氣設計規范》JGJ/T16-92修訂前是按一、二、三級劃分的,與國標的一、二、三類分類不一致,執行中產生了不協調。此次修訂改為按國標規定對民用建筑物進行防雷分類。按國標的防雷分類規定,民用建筑中無第一類防雷建筑物,其分類應劃分為第二類及第三類防雷建筑物。11.2.3符合下列情況之一的建筑物,應劃為第二類防雷建筑物:1高度超過100m的建筑物;2國家級重點文物保護建筑物;3國家級的會堂、辦公建筑物、檔案館、大型博展建筑物;特大型、大型鐵路旅客站;國際性的航空港、通信樞紐;國賓館、大型旅游建筑物;國際港口客運站;4國家級計算中心、國家級通信樞紐等對國民經濟有重要意義且裝有大量電子設備的建筑物;5年預計雷擊次數大于0.06的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物;6年預計雷擊次數大于0.3的住宅、辦公樓等一般民用建筑物。【注釋】第5~6款按年預計雷擊次數界定的建筑物的防雷分類是按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)小于或等于可接受的最大損壞危險度RC值(即R≤RC)。本規范采用每年十萬分之一的損壞概率,即RC值為10-5。該條文系引用國標《建筑物防雷設計規范》GB50057。說明參見該規范第2.0.3條第八~九款條文說明。年預計雷擊次數的計算是劃分建筑物防雷分類等級的一項標準,但不是唯一的標準。因為,計算年預計雷擊次數的一個主要參數,建筑物所在地的“年平均雷暴日數”隨小氣候環境的變化較大,特別是在建設活動較多的地方,根據其計算所得“年預計雷擊次數”所劃分的建筑物防雷分類等級,與人們日常對防雷概念的理解有較大差距。由于民用建筑主要利用建筑物金屬結構及鋼筋混凝土結構中的鋼筋等導體作為防雷裝置,即使提高建筑物的防雷分類等級,其實際增加的投資也是微乎其微的,因此在雷電活動頻繁或強雷區,在情況不明確或實際計算參數處于防雷分類界線的時候,建議提高建筑物的實際防雷分類等級,使建筑物的防雷安全能得到更有效的保證。11.2.4符合下列情況之一的建筑物,應劃為第三類防雷建筑物:1省級重點文物保護建筑物及省級檔案館;2省級大型計算中心和裝有重要電子設備的建筑物;319層及以上的住宅建筑和高度超過50m的其它民用建筑物;4年預計雷擊次數大于或等于0.012且小于或等于0.06的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物;5年預計雷擊次數大于或等于0.06且小于或等于0.3的住宅、辦公樓等一般民用建筑物;6建筑群中最高的建筑物或位于建筑群邊緣高度超過20m的建筑物;7通過調查確認當地遭受過雷擊災害的類似建筑物;歷史上雷害事故嚴重地區或雷害事故較多地區的較重要建筑物;8在平均雷暴日大于15d/a的地區,高度大于或等于15m的煙囪、水塔等孤立的高聳構筑物;在平均雷暴日小于或等于15d/a的地區,高度大于或等于20m的煙囪、水塔等孤立的高聳構筑物。11.3第二類防雷建筑物的防雷措施11.3.1第二類防雷建筑物應采取防直擊雷、防側擊和防雷電波侵入的措施。11.3.2防直擊雷的措施應符合下列規定:1接閃器宜采用避雷帶(網)、避雷針或由其混合組成。避雷帶應裝設在建筑物易受雷擊的屋角、屋脊、女兒墻及屋檐等部位,并應在整個屋面上裝設不大于10m×10m或12m×8m的網格;2所有避雷針應采用避雷帶或等效的環形導體相互連接;3引出屋面的金屬物體可不裝接閃器,但應和屋面防雷裝置相連;4在屋面接閃器保護范圍之外的非金屬物體應裝設接閃器,并應和屋面防雷裝置相連;5當利用金屬物體或金屬屋面作為接閃器時,應符合本規范第11.6.4條的要求;6防直擊雷的引下線應優先利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或鋼結構柱,當利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋作為引下線時,應符合本規范第11.7.7條的要求;7防直擊雷裝置的引下線的數量和間距應符合下列規定:1)專設引下線時,其根數不應少于兩根,間距不應大于18m,每根引下線的沖擊接地電阻不應大于10Ω;2)當利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或鋼結構柱作為防雷裝置的引下線時,其根數可不限,間距不應大于18m,但建筑外廓易受雷擊的各個角上的柱子的鋼筋或鋼柱應被利用。每根引下線的沖擊接地電阻可不作規定。8防直擊雷的接地網應符合本規范第11.8節的規定。【注釋】防直擊雷的措施第1款防直接雷擊的接閃器應采用裝設在屋角、屋脊、女兒墻及屋檐上的避雷帶,并在屋面裝設不大于10m×10m或12m×8m的網格,突出屋面的物體應沿其頂部四周裝設避雷帶,在屋面接閃器保護范圍之外的物體應裝接閃器,并和屋面防雷裝置相連。第7款利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置的引下線時,其引下線的數量不作規定,但強調四個角易受雷擊部位應被利用。間距不應大于18m的規定,完全是加大安全系數,目的是盡量將分流途徑增多,使每根柱子分流減至最小,使其結構不易由于雷電流的通過而造成任何損壞。另一方面,引下線多了雷電流通過柱子傳到每根梁內鋼筋,又由梁內傳到樓板內的鋼筋,使整個樓板形成一個電位面,人和設備在同一個電位面上,因此人與設備都是安全的。11.3.3當建筑物高度超過45m時,應采取下列防側擊措施:1建筑物內鋼構架和鋼筋混凝土的鋼筋應相互連接;2應利用鋼柱或鋼筋混凝土柱子內鋼筋作為防雷裝置引下線。結構圈梁中的鋼筋應每三層連成閉合回路,并應同防雷裝置引下線連接;3應將45m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大金屬物直接或通過預埋件與防雷裝置相連;4垂直敷設的金屬管道及類似金屬物除應滿足本規范第11.3.6條的規定外,尚應在頂端和底端與防雷裝置連接。【注釋】由于塔式避雷針和高層建筑物在其頂點以下的側面有遭到雷擊的記載,因此,希望考慮高層建筑物上部側面的保護。有三點理由認為這種雷擊事故是輕的。第一,側擊具有短的極限半徑(吸引半徑),即小的滾球半徑,其相應的雷電流也是較小的。第二,高層建筑物的結構是能耐受這些小電流的雷擊。第三,建筑物遭受側擊損壞的記載尚不多,這一點證實了前兩點理由的真實性。因此,對高層建筑物上部側面雷擊的保護不需另設專門接閃器,而利用建筑物本身的鋼構架、鋼筋體及其它金屬物。將外墻上的金屬欄桿、金屬門窗等較大金屬物連到建筑物的防雷裝置上是首先應采取的防側擊措施。塑鋼門窗在工程中廣泛應用,但工程界對塑鋼門窗如何做防雷暫無定論,相關部門當前也正在做一些工作,但近期都還未有結論。塑鋼門窗的外包塑料層是絕緣的,但塑鋼門窗的制造標準也并不要求其耐壓值能滿足防直擊過電壓;塑鋼門窗的內骨料是金屬的,但塑鋼門窗的制造標準也并不要求其內骨料有較好的連通導電性。而各個塑鋼門窗廠的制造標準也不盡相同,有的廠家的產品能滿足外包塑料層能耐受直擊雷沖擊過電壓的要求,有的廠家的產品能滿足內骨料連通導電性的要求,因此均需要設計人員根據工程實際情況采取相應的防雷措施。11.3.4防雷電波侵入的措施應符合下列規定:1為防止雷電波的侵入,進入建筑物的各種線路及金屬管道宜采用全線埋地引入,并應在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼導管及金屬管道與接地網連接。當采用全線埋地電纜確有困難而無法實現時,可采用一段長度不小于2EQ\R(,ρ)(m)的鎧裝電纜或穿鋼導管的全塑電纜直接埋地引入,電纜埋地長度不應小于15m,其入戶端電纜的金屬外皮或鋼導管應與接地網連通;注:ρ為埋地電纜處的土壤電阻率(Ω·m)。2在電纜與架空線連接處,還應裝設避雷器,并應與電纜的金屬外皮或鋼導管及絕緣子鐵腳、金具連在一起接地,其沖擊接地電阻不應大于10Ω;3年平均雷暴日在30d/a及以下地區的建筑物,可采用低壓架空線直接引入建筑物,并應符合下列要求:1)入戶端應裝設避雷器,并應與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到防雷接地網上,沖擊接地電阻不應大于5Ω;2)入戶端的三基電桿絕緣子鐵腳、金具應接地,靠近建筑物的電桿的沖擊接地電阻不應大于10Ω,其余兩基電桿不應大于20Ω。4進出建筑物的架空和直接埋地的各種金屬管道應在進出建筑物處與防雷接地網連接;5當低壓電源采用全長電纜或架空線換電纜引入時,應在電源引入處的總配電箱裝設浪涌保護器;6設在建筑物內、外的配電變壓器,宜在高、低壓側的各相裝設避雷器。【注釋】為了防止雷擊建筑物周圍高大樹木或建、構筑物跳擊到線路上的高電位或雷直擊線路時的高電位侵入建筑物內而造成人身傷亡或設備損壞,低壓線路宜全線采用電纜埋地或穿金屬導管埋地引入。當難于全線埋設電纜或穿金屬導管敷設時,允許從架空線上換接一段有金屬鎧裝的電纜或全塑電纜穿金屬導管埋地引入。但需強調的是:電纜與架空線交接處必須裝設避雷器并與鐵橫擔、絕緣子鐵腳、電纜外皮連在一起共同接地,入戶端的電纜外皮必須接到防雷和電氣保護接地網上才能起到應有的保護作用。規定埋地電纜長度不小于2EQ\R(,ρ)(m)是考慮電纜金屬外皮、鎧裝、鋼導管等起散流接地體的作用。接地導體在沖擊電流下其有效長度為2EQ\R(,ρ)(m)。又限制埋地電纜長度不應小于15m,是考慮架空線距爆炸危險環境至少為桿高的1.5倍,桿高一般為10m,即是15m。英國防雷法規針對爆炸和火災危險場所時規定,電纜長度不小于15m,對民用建筑來說,這一距離更是可靠的。由于防雷裝置直接裝在建、構筑物上,要保持防雷裝置與各種金屬物體之間的安全距離已經很難做到。因此只能將屋內的各種金屬管道和金屬物體與防雷裝置就近接在一起,并進行多處連接,首先是在進出建、構筑物處連接,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。11.3.5防止雷電流流經引下線和接地網時產生的高電位對附近金屬物體、電氣線路、電氣設備和電子信息設備的反擊的措施應符合下列規定:1有條件時,宜將防雷裝置的接閃器和引下線與建筑物內的金屬物體隔開。金屬物體至引下線的距離應符合公式(11.3.5-1)至(11.3.5-3)的要求,地下各種金屬管道及其它各種接地網距防雷接地網的距離應符合公式(11.3.5-4)的要求,且不應小于2m,達不到時,應相互連接;當Lx≥5Ri時Sa1≥0.075Kc(Ri+Lx) (11.3.5-1)當Lx<5Ri時Sa1≥0.3Kc(Ri+0.1Lx) (11.3.5-2)Sa2≥0.075KcLx(11.3.5-3)Sed≥0.3KcRi(11.3.5-4)式中Sa1當金屬管道的埋地部分未與防雷接地網連接時,引下線與金屬物體之間的空氣中距離(m);Sa2當金屬管道的埋地部分已與防雷接地網連接時,引下線與金屬物體之間的空氣中距離(m);Ri防雷接地網的沖擊接地電阻(Ω);Lx引下線計算點到地面長度(m);Sed防雷接地網與各種接地網或埋地各種電纜和金屬管道間的地下距離(m);Kc分流系數,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。2當利用建筑物的鋼筋體或鋼結構作為引下線,同時建筑物的大部分鋼筋、鋼結構等金屬物與被利用的部分連成整體時,其距離可不受限制;3當引下線與金屬物或線路之間有自然接地或人工接地的鋼筋混凝土構件、金屬板、金屬網等靜電屏蔽物隔開時,其距離可不受限制;4當引下線與金屬物或線路之間有混凝土墻、磚墻隔開時,混凝土墻的擊穿強度與空氣擊穿強度相同,磚墻的擊穿強度應為空氣擊穿強度的二分之一。當引下線與金屬物或線路之間距離不能滿足上述要求時,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;5對于設有大量電子信息設備的建筑物,其電氣、電信豎井內的接地干線應與每層樓板鋼筋做等電位聯結。一般建筑物的電氣、電信豎井內的接地干線應每三層與樓板鋼筋做等電位聯結。【注釋】為了防止雷擊電流流過防雷裝置時所產生的高電位對被保護建筑物或與其有聯系的金屬物體和金屬管道發生反擊,應使防雷裝置與這些物體和管道之間保持一定的安全距離。關于公式中分流系數Kc值,我們采用了IEC標準的系數。通過分析認為,這個系數是合理的,如單根引下線其引下線流散的是全部雷電流,因此Kc=1。當為兩根引下線時,每根引下線流散的雷電流從宏觀上講是1/2雷電流,但根據不同情況(如雷擊點距引下線的遠近等因素)又可以說是不相等的。IEC規定兩根引下線的Kc=0.66是安全的。多根引下線規定Kc=0.44也是相當安全的,引下線越多安全度就越高。同時我們還規定,除滿足計算結果外,Sed還不得小于2m,這是沿用了我國民用建筑物安全距離的習慣規定。11.3.6當整個建筑物全部為鋼筋混凝土結構或為磚混結構但有鋼筋混凝土組合柱和圈梁時,應利用鋼筋混凝土結構內的鋼筋設置局部等電位聯結端子板,并應將建筑物內的各種豎向金屬管道每三層與局部等電位聯結端子板連接一次。【注釋】條文主要是等電位措施。鋼筋混凝土結構的建筑物其均壓效果比較好,梁與柱內的鋼筋均有貫通性連接,多數樓板與梁的鋼筋只隔50mm的混凝土層,只需25kV的電壓即可以擊穿使樓板均壓,在樓板上放置的東西和人將不會損壞和出現安全問題。值得引起重視的是豎向金屬管道,它可能帶有很高的電位,如處理不當,就可能出現跳閃現象。此時有兩種情況,其一是金屬管帶高電位向周圍和金屬物跳擊,另一種情況是結構中的鋼筋帶高電位向管子跳擊。由于雷電流的數值(經過多次分流)不易計算,因此本條規定每三層連接一次,這一數值是十分可靠的。11.3.7當防雷接地網符合本規范第11.8.8條的要求時,應優先利用建筑物鋼筋混凝土基礎內的鋼筋作為接地網。當為專設接地網時,接地網應圍繞建筑物敷設成一個閉合環路,其沖擊接地電阻不應大于10Ω。【注釋】利用建筑物鋼筋混凝土基礎作為接地網見第11.8.8條的注釋。當專設接地網時,接地網應圍繞建筑物敷設一個閉合環路,其沖擊接地電阻不應大于10Ω,其目的是為了使被保護建筑物首層地坪電位平滑,減少跨步電壓和接觸電壓,10Ω的規定是沿用現行規范的規定。11.4第三類防雷建筑物的防雷措施11.4.1第三類防雷建筑物應采取防直擊雷、防側擊和防雷電波侵入的措施。11.4.2防直擊雷的措施應符合下列規定:1接閃器宜采用避雷帶(網)、避雷針或由其混合組成,所有避雷針應采用避雷帶或等效的環形導體相互連接;2避雷帶應裝設在屋角、屋脊、女兒墻及屋檐等建筑物易受雷擊部位,并應在整個屋面上裝設不大于20m×20m或24m×16m的網格;3對于平屋面的建筑物,當其寬度不大于20m時,可僅沿周邊敷設一圈避雷帶;4引出屋面的金屬物體可不裝接閃器,但應和屋面防雷裝置相連;5在屋面接閃器保護范圍以外的非金屬物體應裝設接閃器,并應和屋面防雷裝置相連;6當利用金屬物體或金屬屋面作為接閃器時,應符合本規范第11.6.4條的要求;7防直擊雷裝置的引下線應優先利用鋼筋混凝土中的鋼筋,但應符合本規范第11.7.7條的要求;8防直擊雷裝置的引下線的數量和間距應符合下列規定:1)為防雷裝置專設引下線時,其引下線數量不應少于兩根,間距不應大于25m,每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于30Ω。對第11.2.4條4款所規定的建筑物則不宜大于10Ω;2)當利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置引下線時,其引下線數量可不受限制,間距不應大于25m,建筑物外廓易受雷擊的幾個角上的柱筋宜被利用。每根引下線的沖擊接地電阻值可不做規定。9構筑物的防直擊雷裝置引下線可為一根,當其高度超過40m時,應在相對稱的位置上裝設兩根。當符合本規范第11.7.7條的要求時,鋼筋混凝土結構的構筑物中的鋼筋可作為引下線;10防直擊雷裝置的接地網宜和電氣設備等接地網共用。進出建筑物的各種金屬管道及電氣設備的接地網,應在進出處與防雷接地網相連;在共用接地網并與埋地金屬管道相連的情況下,接地網宜圍繞建筑物敷設成環形。當符合本規范第11.8.8條的要求時,應利用基礎和地梁作為環形接地網。11.4.3當建筑物高度超過60m時,應采取下列防側擊措施:1建筑物內鋼構架和鋼筋混凝土中的鋼筋及金屬管道等的連接措施,應符合本規范第11.3.3條的規定;2應將60m及以上外墻上的欄桿、門窗等較大的金屬物直接或通過預埋件與防雷裝置相連。11.4.4防雷電波侵入的措施應符合下列規定:1對電纜進出線,應在進出端將電纜的金屬外皮、金屬導管等與電氣設備接地相連。架空線轉換為電纜時,電纜長度不宜小于15m,并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、金具應連在一起接地,其沖擊接地電阻不宜大于30Ω;2對低壓架空進出線,應在進出處裝設避雷器,并應與絕緣子鐵腳、金具連在一起接到電氣設備的接地網上。當多回路進出線時,可僅在母線或總配電箱處裝設避雷器或其它形式的浪涌保護器,但絕緣子鐵腳、金具仍應接到接地網上;3進出建筑物的架空金屬管道,在進出處應就近接到防雷或電氣設備的接地網上或獨自接地,其沖擊接地電阻不宜大于30Ω。11.4.5防止雷電流流經引下線和接地網時產生的高電位對附近金屬物體、電氣線路、電氣設備和電子信息設備的反擊的措施,應符合下列要求:1有條件時,宜將防雷裝置的接閃器和引下線與建筑物內的金屬物體隔開。金屬物體至引下線的距離應符合公式(11.4.5-1)或(11.4.5-2)的要求。地下各種金屬管道及其它各種接地網距防雷接地網的距離應符合公式(11.3.5-4)的要求,但不應小于2m。當達不到時,應相互連接;當LX≥5Ri時 Sal≥0.05Kc(Ri+LX) (11.4.5-1)當LX<5Ri時 Sal≥0.2Kc(Ri+0.1LX) (11.4.5-2)式中Sal當金屬管道的埋地部分未與防雷接地網連接時,引下線與金屬物體之間的空氣中距離(m);Ri防雷接地網的沖擊接地電阻(Ω);Kc分流系數;LX引下線計算點到地面長度(m)。2在共用接地網并與埋地金屬管道相連的情況下,其引下線與金屬物之間的空氣中距離應符合公式(11.3.5-3)的要求;3當利用建筑物的鋼筋體或鋼結構作為引下線,同時建筑物的鋼筋、鋼結構等金屬物與被利用的部分連成整體時,其距離可不受限制;4當引下線與金屬物或線路之間有自然地或人工地的鋼筋混凝土構件、金屬板、金屬網等靜電屏蔽物隔開時,其距離可不受限制;5電氣、電信豎井內的接地干線與樓板鋼筋的等電位聯結應符合本規范第11.3.5條的規定。11.5其它防雷保護措施11.5.1微波站、電視差轉臺、衛星通信地球站、廣播電視發射臺、雷達站、雷達雷測試調試場、移動通信基站等建筑物的防雷,應符合下列規定:1天線鐵塔上的天線應在避雷針保護范圍內,避雷針可固定在天線鐵塔上,塔身金屬結構可兼作接閃器和引下線。當天線塔位于機房旁邊時,應在塔基四角外敷設鐵塔接地網和閉合環形接地體,天線鐵塔及防雷引下線應與該接地網和閉合環形接地體可靠連通。天線基礎周圍的閉合環形接地體與圍線機房四周敷設的閉合環形接地體應有兩處以上部位可靠連接;2天線鐵塔上的天線饋線波導管或同軸傳輸線的金屬外皮及敷線金屬導管,應在塔的上下兩端及超過60m時,還應在其中間部位與塔身金屬結構可靠連接,并應在機房入口處的外側與接地網連通。經走線架上塔的天線饋線,應在其轉彎處上方0.5~1m范圍內可靠接地,室外走線架亦應在始末兩端可靠接地。塔上的天線安裝框架、支持桿、燈具外殼等金屬件,應與塔身金屬結構用螺栓連接或焊接連通。塔頂航空障礙燈及塔上的照明燈電源線應采用帶金屬外皮的電纜或將導線穿入金屬導管,電纜金屬外皮或金屬導管至少應在上下兩端與塔身連接;3衛星通信地球站天線的防雷,可采用獨立避雷針或在天線口面上沿及副面調整器頂端預留的安裝避雷針處分別安裝相應的避雷針。當天線安裝于地面上時,其防雷引下線應直接引至天線基礎周圍的閉合形接地體。當天線位于機房屋頂時,可利用建筑物結構鋼筋作為其防雷引下線;4中波無線電廣播臺的桅桿天線塔對地應是絕緣的,宜在塔基設有絕緣子,桅桿天線底部與大地之間安裝球形放電間隙。桅桿天線必須自桅桿中心向外呈輻射狀敷設接地網,地網相鄰導體間夾角應相等。導體的數量及每根導體的長度,應根據發射機輸出功率及波長確定;短波無線電廣播臺的天線塔上應裝設避雷針并將塔體接地。無線電廣播臺發射機房內應設置高頻接地母線及高頻接地極;5雷達站的天線本身可作為防雷接閃器。當另設避雷針或避雷線作為接閃器以保護雷達天線時,應避免其對雷達工作的影響;6微波站、電視差轉臺、衛星通信地球站、廣播電視發射臺、測試調試場、移動通信基站等設施的機房屋頂應設避雷網,其網格尺寸不應大于3m×3m,且應與屋頂四周敷設的閉合環形避雷帶焊接連通。機房四周應設雷電流引下線,引下線可利用機房建筑結構柱內的2根以上主鋼筋,并應與鋼筋混凝土屋面板、梁及基礎、樁基內的主鋼筋相互連通。當天線塔直接位于屋頂上時,天線塔四角應在屋頂與雷電流引下線分別就近連通。機房外應圍繞機房敷設閉合環形水平接地體并在四角與機房接地網連通。對于鋼筋混凝土樓板的地面和頂面,其樓板內所有結構鋼筋應可靠連通,并應與閉合環形接地極連成一體。對于非鋼筋混凝土樓板的地面和頂面,應在樓板構造內敷設不大于1.5m×1.5m的均壓網,并應與閉合環形接地極連成一體。雷達站機房應利用地面、頂面和墻面內鋼筋構成網格不大于200mm×200mm的籠形屏蔽接地體;7微波站、電視差轉臺、衛星通信地球站、廣播電視發射臺、雷達站、測試調試場、移動通信基站等設施機房及電力室內應在墻面、地槽或走線架上敷設環形或排形接地匯集線,機房和電力室接地匯集線之間應采用截面積不小于40mm×4mm熱鍍鋅扁鋼連接導體相互可靠連通,并應對稱各引出2根接地引入導體與機房接地網就近焊接連通;8微波站、電視差轉臺、衛星通信地球站、廣播電視發射臺、雷達站、雷達測試調試場、移動通信基站等設施的站區內嚴禁布設架空纜線,進出機房的各類纜線均應采用具有金屬外護套的電纜或穿金屬導管埋地敷設,其埋地長度不應小于50m,兩端應與接地網相連接。當其長度大于60m時,中間應接地。電纜在進站房處應將電纜芯線加浪涌保護器,電纜內的空線應對應接地;9雷達測試調試場應埋設環形水平接地體,其地面上應預留接地端子,各種專用車輛的功能接地、保護接地、電源電纜的外皮及饋線屏蔽層外皮,均應采用接地導體以最短路徑與接地端子相連。【注釋】近年來民用建筑上經常裝設微波天線、電視發射天線、衛星接收天線、廣播發射和接收天線以及共用電視接收天線等。對于這些電信系統的防雷問題,在相關的行業標準都有明確的規定,這些標準中有一個統一的規定:“如天線架設在房屋等建筑物頂部,天線的防雷與建筑物的防雷應納入同一防雷系統……”。對于電信設備的防雷,主要是以均壓為主,建筑物的電源處理,接地方式和選材等都與電信設備有關。當解決電信設備的電源與接地、電源接地與前端進行均壓諸問題時,不綜合考慮是不行的。本條編寫的思想基礎就是均壓,其理由如下:各種天線的同軸電纜的芯線,都是通過匹配器線圈與其屏蔽層相連,所以,芯線實際上與天線支架、保護鋼管處于同一電位。當建筑物防雷裝置或天線遭雷擊時,由于保護管的屏蔽作用和集膚效應,同軸電纜芯線和屏蔽層無雷電流流過。當雷擊天線支架時,由于天線支架已與建筑物防雷裝置最少有兩處連在一起,大部分雷擊電流沿建筑物防雷裝置數條引下線流入大地,其中少量的雷電流經同軸電纜的保護鋼導管流入大地。由于雷電流的頻率高達數千赫茲,屬于高頻范疇,產生集膚效應,所以這部分雷電流被排擠到同軸電纜的保護鋼導管上去了,此時電纜芯中產生感應反電勢,從理論上講在有集膚效應作用下,流經芯線的雷電流趨向于零。同軸電纜芯線和屏蔽層與鋼管之間的電位差沒有橫向電位差。而僅有縱向電位差,該值為流經鋼導管的雷電流與鋼導管耦合電阻的乘積,鋼導管的耦合電阻比其直流電阻小得多。關于天線塔不在機房上,而且遠離機房,規范要求進出機房的各種金屬管道和電纜的金屬外皮或穿全塑電纜的金屬管道應埋地敷設的理由,參見第11.3.4條的注釋。對于埋地長度不應小于50m的要求,還是沿用了原規范和《工業企業通信接地規范》的規定,我們認為:電信設備的耐壓,一般比電力設備低,盡量使侵入的高電位越小越好,再加上嚴格的均壓措施,就相當可靠了。50m的埋地電纜段或穿金屬導管的全塑電纜埋地敷設的措施,已經運行了數十年,實踐證明是安全可靠的,因為電信設備一般比較貴重。而且它的前端設備均處于建筑物至高點上,容易受雷擊,或者說受雷擊的幾率比較多,保持50m的電纜段是適宜的。金屬管道直接引入建筑物時,即使采取接地措施后,若雷擊于入戶附近的管道上,高電位侵入對建筑物仍存在危險。因此,如果管道在沒有自然屏蔽條件或易遭受雷擊的情況下,在入戶附近的一段,應與保護接地和防雷接地裝置相連。當避雷針裝于建筑物上并采取本條各項措施時,即使雷擊于入戶附近的管道上,對建筑物不會再發生危險。由于機房內的設備大都是較貴重的電子設備,經不起大電流和高電壓的沖擊,如果首層地面不是鋼筋混凝土樓板時,要求安裝設備的地面不能出現很大的電位差,為保護設備的安全運行,盡量做到一個均衡電壓的電位面,故要求均壓網格不大于1.5m×1.5m。如果是將設備安裝在鋼筋混凝土樓板上時,由于鋼筋混凝土樓板內的鋼筋足以起到均壓作用,就沒有必要再作均壓網了。11.5.2固定在建筑物上的節日彩燈、航空障礙標志燈及其它用電設備的線路,應采取下列防雷電波侵入措施:1無金屬外殼或保護網罩的用電設備,應處在接閃器的保護范圍內;2有金屬外殼或保護網罩的用電設備,應將金屬外殼或保護網罩就近與屋頂防雷裝置相連;3從配電盤引出的線路應穿鋼導管,鋼導管的一端應與配電盤外露可導電部分相連,另一端應與用電設備外露可導電部分及保護罩相連,并應就近與屋頂防雷裝置相連,鋼導管因連接設備而在中間斷開時,應設跨接線,鋼導管穿過防雷分區界面時,應在分區界面做等電位聯結;4在配電盤內,應在開關的電源側與外露可導電部分之間裝設浪涌保護器。【注釋】固定在建筑物上的節日彩燈、航空障礙標志燈及各種排風機、正壓送風機、風口、冷卻水塔等非臨時設備的金屬外殼或保護網罩,在遭受雷擊時,當采取了本條1~4款的措施之后與本規范第11.5.1條的部分情況有些相似,本條新增措施也是基于第11.5.1條相關理由制定的,不再重復解釋。對于無金屬外殼和無保護網罩的用電設備(如衛生間排風扇、風機等),這些用電設備,如果不在接閃器的保護之內,或者根本就不做防雷保護,其帶電體(電機和管線等)遭受雷擊的可能性是比較大的,所以這些用電設備均應處于接閃器的保護范圍以內。11.5.3對于不裝防雷裝置的所有建筑物和構筑物,應在進戶處將絕緣子鐵腳連同鐵橫擔一起接到電氣設備的接地網上,并應在室內總配電盤裝設浪涌保護器。11.5.4嚴禁在獨立避雷針、避雷網、引下線和避雷線支柱上懸掛電話線、廣播線和低壓架空線等。11.5.5屋面露天汽車停車場應采用避雷針、架空避雷線(網)作接閃器,且應使屋面車輛和人員處于接閃器保護范圍內。11.5.6糧、棉及易燃物大量集中的露天堆場,宜采取防直擊雷措施。當其年計算雷擊次數大于或等于0.06時,宜采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范圍的滾球半徑hr可取100m。當計算雷擊次數時,建筑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。11.6接閃器11.6.1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筑物。11.6.2建筑物防雷裝置可采用避雷針、避雷帶(網)、屋頂上的永久性金屬物及金屬屋面作為接閃器。11.6.3避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管制成,其直徑應符合表11.6.3的規定:。表11.6.3避雷針的直徑材料規格針長、部位圓鋼直徑(mm)鋼管直徑(mm)1m以下≥12≥201~2m≥16≥25煙囪頂上≥20≥40【注釋】避雷針的最小尺寸,是沿用我國數十年的習慣做法確定的。如果按雷擊避雷針時的熱穩定校驗,并不需要所規定這么大的截面,在這里,各種材料的機械強度和腐蝕因素確是考慮避雷針尺寸的主要著眼點。經計算證實,在同樣風壓和長度下,鋼管所產生的撓度比圓鋼小。裝在煙囟頂上的避雷針,考慮到煙氣溫度高,腐蝕性大,而且維修相對比建筑物困難,再加上損壞不嚴重時也不易及時發現,所以截面要求的比一般大一些。11.6.4避雷網和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼,其尺寸應符合11.6.4的規定:。表11.6.4避雷網、避雷帶及煙囪頂上的避雷環規格材料規格類別圓鋼直徑(mm)扁鋼截面(mm2)扁管厚度(mm)避雷網、避雷帶≥8≥48≥4煙囪上避雷環≥12≥100≥4【注釋】在同一截面下,圓鋼的周長比扁鋼的小,因此,它與空氣的接觸面也小,當然受空氣腐蝕相對也就小了,在設計中宜優先采用圓鋼。但是,有些民用建筑物,由于美觀的要求,避雷帶不允許支起很高,采用扁鋼直接貼敷在建筑物或構筑物表面上也是允許的。所以,我們也規定了扁鋼的最小截面,供設計人員根據具體情況靈活確定。11.6.5對于利用鋼板、銅板、鋁板等做屋面的建筑物,當符合下列要求時,宜利用其屋面作為接閃器:1金屬板之間具有持久的貫通連接;2當金屬板需要防雷擊穿孔時,鋼板厚度不應小于4mm,銅板厚度不應小于5mm,鋁板厚度不應小于7mm;3當金屬板不需要防雷擊穿孔和金屬板下面無易燃物品時,鋼板厚度不應小于0.5mm,銅板厚度不應小于0.5mm,鋁板厚度不應小于0.65mm,鋅板厚度不應小于0.7mm;4金屬板應無絕緣被覆層。【注釋】條文內容是根據IEC防雷標準規定的。主要針對防雷安全而言。當工程對屋面金屬板有防腐蝕,防滲漏要求時,還應另有相應補充措施。11.6.6層頂上的永久性金屬物宜作為接閃器,但其所有部件之間均應連成電氣通路,并應符合下列規定:1對于旗桿、欄桿、裝飾物等,其規格不應小于本規范第11.6.2條和第11.6.3條的規定;2鋼管、鋼罐的壁厚不應小于2.5mm,當鋼管、鋼罐一旦被雷擊穿,其介質對周圍環境造成危險時,其壁厚不得小于4mm。【注釋】屋頂上的旗桿,金屬欄桿、金屬裝飾物體等,其尺寸不小于對標準接閃器所規定尺寸時,宜作為接閃器使用的理由是:這些物體在建筑物上處于至高點,它很難處于接閃器的保護范圍之內,如果它與建筑物被利用的結構鋼筋能連成可靠的電氣通路,又符合接閃器的要求,作為本建筑的避雷針(帶)利用,既經濟又美觀。條文2款中所指的鋼管和鋼罐,是指在民用建筑物的屋頂上放置的太陽能熱水管道和熱水箱罐等金屬容器,它不會由于被雷擊穿而發生危險。所以只要厚度不小于2.5mm就可以利用。11.6.7接閃器應熱鍍鋅,焊接處應涂防腐漆。在腐蝕性較強的場所,還應加大其截面或采取其它防腐措施。【注釋】推薦接閃器應熱鍍鋅的理由是熱鍍鋅接閃器比涂漆的接閃器具有防腐效果好、維修量少及安全可靠等優點。運行實踐證明,一些解放初期安裝的鍍鋅接閃器,迄今仍在安全使用,基本無維修工作量。而涂漆的接閃器則必須每一、二年重新涂漆維修,維修量較大且有時要請專業隊伍進行,花費很多,相比之下很不經濟。還可以采取其它新型的防腐蝕措施,只要與環境相適應且能達到預期的防腐蝕效果即可。11.6.8接閃器的布置及保護范圍應符合下列規定:1接閃器應由下列各形式之一或任意組合而成:1)獨立避雷針;2)直接裝設在建筑物上的避雷針、避雷帶或避雷網。2布置接閃器時應優先采用避雷網、避雷帶或采用避雷針,并應按表11.6.7規定的不同建筑防雷類別的滾球半徑hr,采用滾球法計算接閃器的保護范圍。注: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(包括利用作為接閃器的金屬物)或接閃器和地面(包括與大地接觸能承受雷擊的金屬物)而不觸及需要保護的部位時,則該部分就得到接閃器的保護。滾球法確定接閃器的保護范圍應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057附錄的規定。表11.6.7按建筑物的防雷類別布置接閃器建筑物防雷類別滾球半徑hr(m)避雷網尺寸(m)第二類防雷建筑物45≤10×10或≤12×8第三類防雷建筑物60≤20×20或≤24×1611.7引下線11.7.1建筑物防雷裝置宜利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋或采用圓鋼、扁鋼作為引下線。11.7.2引下線宜采用圓或扁鋼。采用圓鋼時,直徑不應小于8mm。采用扁鋼時,截面不應小于48mm2,厚度不應小于4mm。對于裝設在煙囪上的引下線,圓鋼直徑不應小于12mm,扁鋼截面不應小于100mm2且扁鋼厚度不應小于4mm。11.7.3除利用混凝土中鋼筋作引下線外,引下線應熱鍍鋅,焊接處應涂防腐漆。在腐蝕性較強的場所,還應加大截面或采取其它的防腐措施。11.7.4專設引下線宜沿建筑物外墻明敷設,并應以較短路徑接地,建筑藝術要求較高者也可暗敷,但截面應加大一級。【注釋】為了減少引下線的電感量,引下線應以較短路徑接地。對于建筑藝術要求較高的建筑物,引下線可以采用暗設但截面要加大一級,這主要考慮維修困難。11.7.5建筑物的金屬構件、金屬煙囪、煙囪的金屬爬梯等可作為引下線,其所有部件之間均應連成電氣通路。11.7.6采用多根專設引下線時,宜在各引下線距地面1.8m以下處設置斷接卡。當利用鋼筋混凝土中的鋼筋、鋼柱作為引下線并同時利用基礎鋼筋作為接地網時,可不設斷接卡。當利用鋼筋做引下線時,應在室內外適當地點設置連接板,供測量接地、接人工接地體和等電位聯結用。當僅利用鋼筋混凝土中鋼筋作引下線并采用埋于土壤中的人工接地體時,應在每根引下線的距地面不低于0.5m處設接地體連接板。采用埋于土壤中的人工接地體時,應設斷接卡,其上端應與連接板或鋼柱焊接。連接板處應有明顯標志。11.7.7利用建筑鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷引下線時,其上部應與接閃器焊接,下部在室外地坪下0.8~1m處宜焊出一根D12mm或40mm×4mm鍍鋅鋼導體,此導體伸向室外距外墻的距離不宜小于1m,作為防雷引下線的鋼筋應符合下列要求:1當鋼筋直徑大于或等于16mm時,應將兩根鋼筋綁扎或焊接在一起,作為一組引下線;2當鋼筋直徑大于或等于10mm且小于16mm時,應利用四根鋼筋綁扎或焊接作為一組引下線。【注釋】條文要求鋼筋直徑為16mm及以上時,應將兩根鋼筋并在一起使用。此時的截面積為402mm2,當鋼筋直徑為10mm及以上時,要求將四根鋼筋并在一起使用,此時的截面積為314mm2,比國外規定最嚴的日本的300mm2截面還大。所以是安全可靠的。利用建筑物鋼筋混凝土中的鋼筋作為引下線,不僅是節約鋼材問題,更重要的是比較安全。因為框架結構的本身,就將梁和柱內的鋼筋連成一體形成一個法拉第籠,這對平衡室內的電位和防止側擊都起到了良好的作用。11.7.8當建筑物、構筑物鋼筋混凝土內的鋼筋具有貫通性連接并符合本規范第11.7.7條要求時,豎向鋼筋可作為引下線;當橫向鋼筋與引下線有可靠連接時,橫向鋼筋可作為均壓環。11.7.9在易受機械損壞的地方,地面上1.7m至地面下0.3m的引下線應加保護設施。11.8接地網11.8.1民用建筑宜優先利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷接地網,當不具備條件時,宜采用圓鋼、鋼管、角鋼或扁鋼等金屬體做人工接地極。11.8.2垂直埋設的接地極,宜采用圓鋼、鋼管、角鋼等。水平埋設的接地極宜采用扁鋼、圓鋼等。人工接地極的最小尺寸應符合本規范表12.5.1的規定。【注釋】條文規定的最小截面,已經考慮了一定的耐腐蝕能力,并結合多年的實際使用尺寸而提出的。經驗證明,規定的截面及厚度在一般情況下能得到良好的使用效果,但是,必須指出,在腐蝕性較大的土壤中,還應采取加大截面或采取其它防腐措施。11.8.3接地極及其連接導體應熱鍍鋅,焊接處應涂防腐漆。在腐蝕性較強的土壤中,還應適當加大其截面或采取其它防腐措施。11.8.4垂直接地體的長宜為2.5m。垂直接地極間的距離及水平接地極間的距離宜為5m,當受地方限制時可減小。【注釋】接地體的長度是沿用原規范的規定。2.5m的長度是合適的,實踐證實,這個長度既便于施工,又能取得較好的泄流效果。當接地網由多根水平或垂直接地極組成時,為了減少相鄰接地極的屏蔽作用,接地極的間距規定為5m,此時,相應的利用系數約為0.75~0.85。當接地網的敷設場所受到限制時,上述距離可以根據實際情況適當減小一些,但一般不應小于垂直接地極的長度。11.8.5接地極埋設深度不宜小于0.6m,接地極應遠離由于高溫影響使土壤電阻率升高的地方。【注釋】接地導體埋設深度一般在凍土層以下但不應小于0.6m,同時要求遠離高溫影響的地方。眾所周知,接地導體埋設在較深的土層中,能接觸到良導電性的土壤,其泄放電流的效果好,接地導體埋得越深,土壤的濕度和溫度的變化就越小,接地電阻越穩定。11.8.6當防雷裝置引下線大于或等于兩根時,每根引下線的沖擊接地電阻均應滿足對該建筑物所規定的防直擊雷沖擊接地電阻值。11.8.7為降低跨步電壓,防直擊雷的人工接地網距建筑物入口處及人行道不應小于3m,當小于3m時,應采取下列措施之一:1水平接地極局部深埋不應小于1m;2水平接地極局部包以絕緣物(例如50~80mm厚的瀝青層);3宜采用瀝青碎石地面或在接地網上面敷設50~80mm瀝青層,其寬度不宜小于接地網兩側各2m。【注釋】降低跨步電壓和接觸電壓還可采取埋設均壓網、帶等措施。11.8.8當基礎采用以硅酸鹽為基料的水泥和周圍土壤的含水量不低于4%以及基礎的外表面無防腐層或有瀝青質的防腐層時,鋼筋混凝土基礎內的鋼筋宜作為接地網,并應符合下列要求:1每根引下線處的沖擊接地電阻不宜大于5Ω;2被作為防雷裝置的敷設在鋼筋混凝土中的單根鋼筋或圓鋼,其直徑不應小于10mm;3利用基礎內鋼筋網作為接地體時,每根引下線在距地面0.5m以下的鋼筋表面積總和,對第二類防雷建筑物不應少于4.24K2c(m2),對第三類防雷建筑物不應少于1.89K2c(m2),Kc為分流系數,見第11.3.5條1款公式之注釋。【注釋】早在二十世紀60年代初期,國內外就開始采用鋼筋混凝土基礎作為各種接地網。通過多年的實踐,證明是切實可行的,現已普遍采用。利用建筑物的鋼筋混凝土基礎作為接地網的理由是:關于鋼筋混凝土的導電性能,中國建筑工業出版社《基礎接地體及其應用》一書指出,鋼筋混凝土在其干燥時,是不良導體,電阻率較大,但當具有一定濕度時,就成了較好的導電物質,電阻率常可達100~200Ω·m。潮濕的混凝土導電性能較好,是因為混凝土中的硅酸鹽與水形成導電性鹽基性溶液。混凝土在施工過程中加入了較多的水分,成形后結構中密布著很多大大小小的毛細孔洞,因此就有了一些水份儲存。當埋入地下后,地下的潮氣,又可通過毛細管作用吸入混凝土中,保持一定濕度。根據我國的具體情況,土壤一般可保持有20%左右的濕度,即使在最不利的情況下,也有5%~6%的濕度。原蘇聯對安裝在濕度不低于5%的土壤中的柱子和基座的鋼筋體進行試驗,認為可以作為自然接地體。在不損壞它們的電氣和機械特性下,能把極大的沖擊電流引入大地。在利用基礎內鋼筋作為接地極時,規定了“周圍土壤的含水量不低于4%”。從圖11-1可見混凝土的含水量約在3.5%及以上時其電阻率就趨于穩定,當小于3.5%時電阻率隨水份的減小而增大。因此,含水量定為不低于4%。該含水量應是當地歷史上一年中最早發生雷閃時間以前的含水量,不是夏季的含水量。圖11-1所示,在混凝土的真實濕度的范圍內(從水飽和到干涸)其電阻率的變化約為520倍。在重復飽和和干涸的整個過程中,沒有觀察到各點的位移,也就是每一濕度有一相應的電阻率。混凝土濕度(%)混凝土濕度(%)電阻率(Ω·m)圖11-1混凝土濕度對其電阻率的影響當基礎的外表面有瀝青質的防腐層時,以往認為該防腐層是絕緣的,不可利用基礎內鋼筋作接地網。但是,實踐證實并不是這樣,國內外都有人作過測試和分析,認為是可利用作為接地網的。《建筑電氣》曾刊登一篇譯文,名稱為《利用防侵蝕鋼筋混凝土基礎作為接地體的可能性》,在其結論中指出:“厚度3mm的瀝青涂層,對接地極電阻無明顯的影響,因此,在計算鋼筋混凝土基礎接地電阻時,均可不考慮涂層的影響。厚度為6mm的瀝青涂層或3mm的乳化瀝青涂層或4mm的粘貼瀝青卷材,僅當周圍土壤的等值電阻率≤100Ω·m和基礎面積的平均邊長S≤100m時,其基礎網電阻約增加33%,在其它情況下這些涂裱層的影響很小,可忽略不計。”因此,本條規定鋼筋混凝土基礎的外表面無防腐層或有瀝青質的防腐層時,宜利用其作為接地網。11.8.9沿建筑物外面四周敷設成閉合環狀的水平接地體,可埋設在建筑物散水以外的基礎槽邊。【注釋】閉合環狀接地體,環越小,環內的電位越平,地面的均壓效果越好,環內被保護物體越安全。但是考慮到維修方便和疏散雷電流的效果好等因素,規定了沿建筑物外面四周敷設在閉合環狀的水平接地網,可埋設在建筑物散水以外的基礎槽邊。將接地導體直接敷設在基礎坑底與土壤接觸是不合適的。由于接地體受土壤的腐蝕早晚是會壞的,被基礎壓在下邊,日后無法維修,因此規定應敷設在散水以外。散水一般距建筑物外墻皮0.5~0.8m,散水以外的地下土壤也有一定的濕度,對電阻率的下降和疏散雷電流的效果好。11.8.10防雷裝置的接地電阻,應考慮在雷雨季節,土壤干、濕狀態的影響。【注釋】防雷裝置的接地電阻值,是指每年雨季以前開春以后測量的電阻值。防雷裝置每年均應檢查和測量一次,有損壞的地方能早日發現修復,否則比不裝防雷裝置更危險,這是因為裝了避雷針的建筑物,受雷擊的可能比不裝防雷裝置的建筑物高的緣故。11.8.11在高土壤電阻率地區,宜采用下列方法降低防雷接地網的接地電阻:1可采用多支線外引接地網,外引長度不應大于有效長度(2EQ\R(,ρ));2可將接地體埋于較深的低電阻率土壤中,或采用井式或深鉆式接地極;3可采用降阻劑。但所采用的降阻劑,對地下水和土壤的影響,應符合環保要求;4可換土;5可敷設水下接地網。11.9防雷擊電磁脈沖11.9.1建筑物防雷擊電磁脈沖設計宜符合下列規定:1電子信息系統是否需要防雷擊電磁脈沖,應根據防雷區及設備要求進行損失評估及經濟分析綜合考慮,做到安全、適用、經濟;2對于未裝設防雷裝置的建筑物,當電子信息系統需防雷擊電磁脈沖時,該建筑物宜按第三類防雷建筑物,采取防雷措施,接閃器宜采用避雷帶(網);3當工程設計階段不明確電子信息系統的規模和具體設置且預計將設置電子信息系統時,應在設計時將建筑物金屬構架、混凝土鋼筋等自然構件、金屬管道、電氣的保護接地系統等與防雷裝置連成共用接地系統,并應在適當地方預埋等電位聯結板;4建筑物內電子信息系統應根據所在地雷暴日、設備所在的防雷區及系統對雷擊電磁脈沖的抗擾度,采取相應的屏蔽、接地、等電位聯結及裝設浪涌保護器等防護措施;5根據電磁場強度的衰減情況,防雷區可劃分為LPZOA、LPZ0B、LPZ1及LPZn+1區。分區原則應符合現行國家標準《建筑物防雷設計規范》GB50057的規定;6建筑物電子信息系統應根據信息系統所處環境進行雷擊風險評估,可按信息系統的重要性和使用性質,將信息系統防雷擊電磁脈沖防護等級劃分為A、B、C、D四級,并應符合下列規定:1)根據建筑物電子信息系統所處環境進行風險評估時,可按公式(11.9.1)計算的防雷裝置的攔截效率,確定防護等級;E=1-Nc/N(11.9.1)式中E防雷裝置的攔截效率;Nc直擊雷和雷擊電磁脈沖引起信息系統設備損壞的可接受的年平均雷擊次數(次/a);N建筑物及入戶設施年預計雷擊次數(次/a)。當N小于或等于Nc時,可不安裝雷電防護裝置;當N大于Nc時,應安裝雷電防護裝置;當E大于0.98時,應為A級;當E大于0.90,小于或等于0.98時,應為B級;當E大于0.80,小于或等于0.90時,應為C級;當E小于或等于0.80時,應為D級。2)按建筑物電子系統的重要性和使用性質確定的防護等級應符合表11.9.1的規定;表11.9.1雷擊電磁脈沖防護等級雷擊電磁脈沖防護等級設置電子信息系統的建筑物A級1.大型計算中心、大型通信樞紐、國家金融中心、銀行、機場、大型港口、火車樞紐站等。2.甲級安全防范系統,如國家文物、檔案館的閉路電視監控和報警系統。3.大型電子醫療設備、五星級賓館。B級1.中型計算中心、中型通信樞紐、移動通信基站、大型體育場(館)監控系統、證券中心。2.乙級安全防范系統,如省級文物、檔案館的閉路電視監控和報警系統。3.雷達站、微波站、高速公路監控和收費系統4.中型電子醫療設備。5.四星級賓館C級1.小型通信樞紐、電信局2.大中型有線電視系統3.三星級以下賓館D級除上述A、B、C級以外的電子信息設備3)當采用上述兩種方法確定的防護等級不相同時,宜按較高級別確定。【注釋】建筑物防雷擊電磁脈沖的規定“防雷擊電磁脈沖”這一節是本規范新增的內容。雷電流及雷電高頻電磁場所形成的雷擊電磁脈沖(LEMP,即LightningEletromagneticImpulse)通過接地網或電氣線路導體的傳導耦合和空間交變電磁場的感應耦合,在電氣及電子設備中產生危險的過電壓和過電流,即“浪涌”(Surge)。這種雷電“浪涌”釋放出的數十至數百兆焦耳的能量及數十至數百千伏的高壓,對工作在焦耳至毫焦耳級及幾伏的電子設備可產生致命的傷害。隨著微電子技術的發展,電子計算機、通信、自動控制等電子系統日益滲透到民用的各個領域,由雷擊及閃電電磁脈沖對電子信息系統的干擾和破壞正日益產生更為嚴重的后果。此外,由電力系統內部開關操作以及高壓系統故障亦會在低壓配電系統中產生“浪涌”,從而對電氣及信息設備造成損害。為了對電子信息系統(包括計算機系統、通信系統、電子控制系統、無線電系統以及電力電子裝置等系統)提供更為全面的保護,需要建筑物防雷設計、電子信息系統設計、電子元器件和電子設備制造等各方面分別在各自領域內并相互配合地采取對雷擊電磁脈沖干擾的防護措施,綜合運用分流、均壓(等電位)、接地、屏蔽、合理布線、保護(器件)等技術手段對電子信息系統實施全面的LEMP防護。這些措施宜聯合使用,又稱為綜合防雷系統,其具體組成見圖11-2:綜合防雷系統綜合防雷系統外部防雷措施內部防雷措施接閃器引下線屏蔽接地網共用接地系統屏蔽隔離等電位連接合理布線安裝浪涌保護器圖11-2綜合防雷系統框圖因此,建筑物防雷設計除應遵守本章前述各節的要求外,還應按照本節要求考慮防雷擊電磁脈沖措施。第1款對裝有或即將裝有電子系統的建筑物或系統本身是否需要采取防雷擊電磁脈沖,以及確定合適的防護范圍時需要對直接和間接的損失及建設、維護費用進行評估并綜合考慮,做到安全、適用、經濟。第2款當建筑物遭受直接雷擊情況下,線路和設備將產生浪涌電流和電壓,產生雷擊電磁脈沖干擾,當建筑物內電子信息系統需要防雷擊電磁脈沖時,應對建筑物采取防直擊雷措施。第3款當在工程建設的初期階段還不明確電子信息系統規模和具體位置的情況下,只需要花少量的工作及費用即能滿足防雷擊電磁脈沖的許多要求,全面的等電位聯結是其中最關鍵、最基本的措施,在設計時應將建筑物的金屬框架、鋼筋混凝土構件內鋼筋、金屬管道等自然屏蔽體做好等電位聯結,并與電氣設備保護接地系統和建筑物防雷裝置相連通,組成共用接地系統;并應在一些合適的地方預埋等電位聯結板以供將來設置和完善防LEMP措施之用采取上述措施后,如果需要只要合理選用和安裝SPD以及做符合要求的等電位聯結即可。第5款防雷區(LightningProtectionZone)是指雷擊時,在建筑物或裝置的內、外空間形成的閃電電磁環境需要限定和控制的那些區域。將被保護的空間劃分為不同的防雷區,是為了限定各部分空間不同的雷擊電磁脈沖強度以界定各不同空間內,被保護設備相應的防雷擊電磁干擾水平,并界定等電位聯結點保護器件(SPD)的安裝位置。因此,防雷區的劃分是以在各區交界處的雷電電磁環境有明顯變化作為特征來確定的。通常,防雷區的數越高電磁場強度越小。第6款電子信息系統防雷擊電磁脈沖工程設計的重要依據是確定工程的防護等級,而防護等級又是依據對工程所處地區的雷電環境進行風險評估,或按信息系統的重要性和使用性質確定的,決定電子信息系統是否需防護和按什么等級防護,以達到安全、適用、經濟。雷電環境的風險評估,是根據當地氣象環境、地質地理環境、建筑物的重要性、結構特點和電子信息系統設備的重要性及其抗擾能力等因素綜合考慮,是一項復雜的工作。11.9.2為減少雷擊電磁脈沖的干擾,宜在建筑物和被保護房間的外部宜設屏蔽,合理選擇敷設線路路徑及線路屏蔽等措施,并應符合下列規定:1建筑物金屬屋頂、立面金屬表面、鋼柱、鋼梁、混凝土內鋼筋和金屬門窗框架等大尺寸金屬件,應做等電位聯結并與防雷裝置相連;2在需要保護的空間內,當采用屏蔽電纜時,其屏蔽層應在兩端及在防雷區交界處做等電位聯結。當系統要求只在一端做等電位聯結時,應采用兩層屏蔽,外層屏蔽按前述要求處理;3兩個建筑物之間的非屏蔽電纜應敷設在金屬導管內,導管兩端應電氣貫通,并應連接到各自建筑物的等電位聯結帶上;4當建筑物或房間的大屏蔽空間由金屬框架或鋼筋混凝土的鋼筋等自然構件組成時,穿入該屏蔽空間的各種金屬管道及導電金屬物應就近做等電位聯結;5每幢建筑物本身應采用共用接地網;當互相鄰近的建筑物之間有電力和通信電纜連通時,宜將其接地網互相連接。【注釋】建筑物及結構的自然屏蔽、線路路徑的合理選擇及敷設都是電子信息系統防雷擊電磁脈沖的最有效的措施之一。但電子設備的供電及信號系統也應為電子設備正常工作提供可靠保證,設置必要的SPD。建筑物屏蔽一般利用鋼筋混凝土構件內鋼筋、金屬框架、金屬支撐物以及金屬屋面板、外墻板及其它裝修龍骨支架等建筑物金屬體形成的籠式格柵形屏蔽體或板式大空間屏蔽體。為改善電磁環境,所有與建筑物組合在一起的大尺寸金屬物,如屋頂金屬表面、立面金屬表面、混凝土內鋼筋、門窗金屬框架等都應相互等電位聯結在一起并與防雷裝置相連。電子設備一般不宜布置在建筑物的頂層,并宜盡量布置于建筑物中心部位等電磁環境相對較好的位置。當為了進一步滿足室內LPZ2區及以上局部區域的電磁環境要求,如裝有特殊電子設備的房間的屏蔽效能要求時,還應在該房間墻體內埋入網格狀金屬材料進行屏蔽,并在門窗孔及通風管孔洞處設置金屬屏蔽網;甚至采用由專門工廠制造的金屬板裝配式屏蔽室以滿足特殊電子設備的電磁兼容性(EMC)要求。屏蔽材料的選擇應滿足屏蔽效能所要求的電磁特性(相對電導率和相對導磁率)及屏蔽厚度的要求,還應考慮電磁脈沖干擾源頻率的影響。線路屏蔽及合理布線能有效地減小雷電感應效應。在需要保護的空間內敷設及引入、引出的電力線路及信號線路,當采用非屏蔽電線電纜時應采用金屬管道敷線方式,如敷設在金屬導管、封閉式金屬線槽及格柵形鋼筋混凝土管道內。這些金屬管道或混凝土管道內的鋼筋應是連續導電貫通的,即在接頭處應采用焊接、搭接、可靠綁扎或螺栓連接等措施,并在防雷區交界處(包括入戶處)等電位聯結到主接地端子或接地母線上。當信息線路等需要限制干擾的影響時宜采用屏蔽電纜或帶鎧裝金屬外套的電纜,其屏蔽層或鎧裝層應至少在兩端并宜在防雷區交界處做等電位聯結并接地;當系統要求只在一端做等電位聯結時,應采用雙層屏蔽或穿金屬導管,外屏蔽層或穿線金屬導管應按前述要求處理。根據《建筑物防雷設計規范》GB50057-94(2000年版)附錄7“環路中感應電壓、電流和能量的計算”,在不同的線路結構和敷設路徑以及不同的外部防雷裝置下,當雷擊建筑物的防雷裝置時,其在線路中預期的最大感應電壓和能量的計算結果相差是較大的。合理的屏蔽和布線路徑能使線路中預期的最大感應電壓和能量的計算結果趨于零,達到較好的防雷擊電磁脈沖的效果。當屏蔽線路從室外的LPZOA或LPZOB區進入LPZ1區時,線路屏蔽層的截面SC應符合《建筑物防雷設計規范》第6.4.3條的規定,從該條文推算可得,一般情況下,線路的屏蔽層截面不易滿足該規定要求,尤其是通信線路為甚。因此,布線時應盡量避免線路從室外的LPZOA或LPZOB區直接進入LPZ1區,或采取必要的措施。為降低線路受到的感應過電壓和電磁干擾(EMI)的影響還應注意下列合理布線措施:1電力系統和電子信息系統線纜敷設路徑應與獨立的防雷裝置引下線采取隔離(間距或屏蔽)措施,離建筑物外圍的防雷引下線的距離宜為3m以上或加以屏蔽。當充分利用建筑物的結構鋼筋作防雷引下線,并采取了全面的等電位聯結措施時,電力系統和電子信息系統線纜敷設路徑與作為防雷裝置引下線的建筑物結構鋼筋之間的間距不受限制;2對各類系統線路選擇宜相對靠近敷線通道,避免形成大面積的感應環路;3電子信息系統的信號電纜宜采用屏蔽或芯線絞合的電纜;4電子信息系統線纜與電力系統線纜及電氣設備之間,應避免過近或采取適當隔離(間距或屏蔽),應避免電子信息系統的電源線和信號線受電力系統設備電源線的工頻電流或諧波電流電磁輻射的干擾,并在交叉點采取直角交叉跨越。電子信息系統線纜與其它系統管線以及電氣設備之間的最小凈距見《建筑物電子信息系統防雷技術規范》GB500343第5.3.3條的規定;當不能滿足上述間距要求時,電信線路應穿金屬管屏蔽。對干擾敏感的電信線路應盡量靠近地面敷設;5當接地導體(PE)為單獨的導體時,應與相應系統的線纜靠近并平行敷設;6對電磁干擾(EMI)敏感的設備應盡量遠離可能存在的干擾源。11.9.3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等電位聯結,并符合下列要求:1所有進入建筑物的外來導電物均應在LPZ0A或LPZ0B與LPZ1的界面處做等電位聯結。當外來導電物、電力線、通信線在不同地點進入建筑物時,宜分別設置等電位聯結端子箱,并應將其就近連接到接地網;2建筑物金屬立面、鋼筋等屏蔽構件宜每隔5m與環形接地體或內部環形導體連接一次;3電子信息系統的各種箱體、殼體、機架等金屬組件應與建筑物的共用接地網作等電位聯結。【注釋】等電位聯結的目的在于減小防雷空間內各系統或金屬物體之間的電位差。當在不同的區域都設有獨立的等電位聯結系統的情況下,不同區域之間的信號傳輸可采用光耦合隔離器、非金屬的纖維光纜或其它的非導電傳輸系統(例如微波、激光連接器或信號隔離變壓器)。當光纜線路帶金屬件(如提供抗拉強度用的金屬芯線,金屬擋潮層及接頭金屬部件等)時,應通長連通并在兩端直接接地或通過開關型浪涌保護器接地。11.9.4低壓配電系統及電子信息系統信號傳輸線路在穿過各防雷區界面處,宜采用浪涌保護器(SPD)保護,并應符合下列規定:1當上級浪涌保護器為開關型SPD,次級SPD采用限壓型SPD時,兩者之間的線路長度應大于10m。當上級與次級浪涌保護器均采用限壓型SPD時,兩者之間的線路長度應大于5m。除采用能量自動控制型組合SPD外,當上級與次級浪涌保護器之間的線路長度不能滿足要求時,應加裝退耦裝置;2浪涌保護器必須能承受預期通過的雷電流,并應符合下列要求:1)浪涌保護器應能熄滅在雷電流通過后產生的工頻續流;2)浪涌保護器的最大鉗壓加上其兩端引線的感應電壓之和,應與其保護對象所屬系統的基本絕緣水平和設備允許的最大浪涌電壓相配合,并應小于被保護設備的耐沖擊過電壓值,不宜大于被保護設備耐沖擊過電壓額定值的80%。當無法獲得設備的耐沖擊過電壓時,220/380V三相配電系統設備的絕緣耐沖擊過電壓額定值可按表11.9.4-1選用。表11.9.4-1220/380V三相系統各種設備絕緣耐沖擊過電壓額定值設備位置電源處的設備配電線路和最后分支線路的設備用電設備特殊需要保護的設備耐沖擊過電壓類別Ⅳ類Ⅲ類Ⅱ類Ⅰ耐沖擊電壓額定值kV642.51.5注:1Ⅰ類—需要將瞬態過電壓限制到特定水平的設備;2Ⅱ類—如家用電器、手提工具和類似負荷。;3Ⅲ類—如配電盤,斷路器,包括電纜、母線、分線盒、開關、插座等的布線系統,以及應用于永久至固定裝置的固定安裝的電動機等一些其它設備;4Ⅳ類—如電氣計量儀表、一次線過流保護設備
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