第二章建筑物外部雷电防护原理课件

NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY Tel：E-mail：第二章第二章 建筑物外部雷电防护原理建筑物外部雷电防护原理NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 第一节第一节 建筑物雷电防护标准建筑物雷电防护标准 每每每每年年年年10月月24日日是是世世界界标标准准日日，1998年年第第29届届世世界界标标准准日日国国际际标标准准化化组组织织ISO（International Organigation Standardigation）主主席席、国国际际电电讯讯委委员员会会 IEC(Internationl Electronics Committee)主主 席席 和和 国国 际际 电电 讯讯 联联 盟盟 ITU（International Telecommuication Union）秘秘书书长长发发表表了了题题为为标标准准在在日日常常生生活活中中的的祝祝词词。祝祝词词指指出出：标标准准是是一一种种“基基准准”。它它给给人人们们提提供供一一个个判判别别事事物物的的准准则。则。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 标标准准来来自自实实践践和和科科学学研研究究，是是千千百百万万科科技技工工作作者者智智慧慧的的结结晶晶，即即它它是是科科学学研研究究技技术术成成果果的的一一个个反反映映，也也是是生生产产实实践的总结。践的总结。它它必必须须是是各各方方协协调调的的产产物物，必必须须由由受受权权的的权权威威部部门门来来发发布布；它它要要经经过过成成千千上上万万次次的的重重复复才才能能制制定定，要要有有成成千千上上万万的人来执行的人来执行。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY一、国际防雷标准一、国际防雷标准1、国际电工委员会（、国际电工委员会（IEC）出版的防雷标准）出版的防雷标准 国际电工委员会（国际电工委员会（IEC）于）于1980年年6月成立月成立了第了第81技术委员会（技术委员会（IEC-TC81），是负责编制），是负责编制有关防雷的技术报告、指南或规范。有关防雷的技术报告、指南或规范。作为建议或推荐给世界各个国家和地区使用。作为建议或推荐给世界各个国家和地区使用。TC81委员会委员会1990年发布了第一项标准建年发布了第一项标准建筑物防雷，之后又陆续出版了一系列防雷标筑物防雷，之后又陆续出版了一系列防雷标准准。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY IEC61024 IEC61024系列（直击雷防护系列）系列（直击雷防护系列）IEC61312 IEC61312系列系列(雷击电磁脉冲防护系列雷击电磁脉冲防护系列)TC81 TC81还出版还出版(或以草案形式或以草案形式)了关于通信了关于通信线路防雷标准线路防雷标准(IEC61663)(IEC61663)，雷击损害危险度确，雷击损害危险度确定的标准定的标准(IEC61662)(IEC61662)和模拟防雷装置各部件效和模拟防雷装置各部件效应的测量参数应的测量参数(IEC61819)(IEC61819)等。等。IEC60364 IEC60364系列（建筑物电气设施）系列（建筑物电气设施）IEC61643 IEC61643系列（接至低压配电系统的浪系列（接至低压配电系统的浪涌保护器）涌保护器）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 由于由于IEC内部的分工和配合，在内部的分工和配合，在IECTC37、TC64和和TC77同期出版了相关的标准，形成对同期出版了相关的标准，形成对TC81标标准的补充和完善。准的补充和完善。IEC62305系列系列2 2、国际电讯联盟国际电讯联盟ITU的标准的标准3 3、其它国家的标准、其它国家的标准 英国标准英国标准(BS6651：1992)的构筑物避雷的实用的构筑物避雷的实用规程；规程；日本工业标准日本工业标准JIS(A 4201-1992)建筑物等的避建筑物等的避雷设备雷设备(避雷针避雷针)。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY二、中国防雷标准二、中国防雷标准1 1、中国防雷标准的结构中国防雷标准的结构 国家标准（国家标准（国家标准（国家标准（GBGB）为强制性标准）为强制性标准）为强制性标准）为强制性标准 （GB/TGB/T）为非强制性又称自愿性或推荐）为非强制性又称自愿性或推荐）为非强制性又称自愿性或推荐）为非强制性又称自愿性或推荐 性标准）性标准）性标准）性标准）行业标准：行业标准：行业标准：行业标准：DL DL 电力标准；电力标准；电力标准；电力标准；YD YD 邮电标准；邮电标准；邮电标准；邮电标准；JB JB 军标；军标；军标；军标；GA GA 公安标准；公安标准；公安标准；公安标准；JT JT 交通标准；交通标准；交通标准；交通标准；TD TD 铁道标准等。铁道标准等。铁道标准等。铁道标准等。行业标准也有自愿性标准，行业标准也有自愿性标准，行业标准也有自愿性标准，行业标准也有自愿性标准，如如如如TB/TTB/T。地方标准：地方标准：地方标准：地方标准：DBDB。CECS CECS 工程活协会标准。工程活协会标准。工程活协会标准。工程活协会标准。当当当当某某某某些些些些标标标标准准准准互互互互不不不不兼兼兼兼容容容容、互互互互不不不不一一一一致致致致时时时时，规规规规定定定定以以以以强强强强制制制制性标准为标准性标准为标准性标准为标准性标准为标准 。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY2 2、中国、中国、中国、中国建筑防雷标准建筑防雷标准建筑防雷标准建筑防雷标准防雷标准防雷标准防雷标准防雷标准 中中中中国国国国的的的的建建建建筑筑筑筑防防防防雷雷雷雷标标标标准准准准最最最最早早早早为为为为：GBJ5783GBJ5783，19941994年年年年1111月月月月由由由由林林林林维维维维勇勇勇勇按按按按IEC610241IEC610241修修修修订订订订成成成成为为为为GB50057GB500579494建筑物防雷规范。建筑物防雷规范。建筑物防雷规范。建筑物防雷规范。这这这这个个个个标标标标准准准准是是是是目目目目前前前前我我我我国国国国防防防防雷雷雷雷技技技技术术术术标标标标准准准准中中中中最最最最具具具具有有有有权权权权威威威威性性性性的的的的标标标标准准准准。它它它它结结结结合合合合了了了了我我我我国国国国地地地地理理理理、气气气气象象象象条条条条件件件件、经经经经济济济济发发发发展展展展水水水水平平平平和和和和考考考考虑虑虑虑了了了了过过过过去去去去长长长长期期期期使使使使用用用用的的的的标标标标准准准准的的的的延延延延续续续续性性性性，适适适适用用用用为为为为新建建筑物的防雷设计。新建建筑物的防雷设计。新建建筑物的防雷设计。新建建筑物的防雷设计。这这这这个个个个标标标标准准准准不不不不适适适适用用用用天天天天线线线线塔塔塔塔、公公公公用用用用电电电电视视视视天天天天线线线线系系系系统统统统、油油油油罐罐罐罐、化化化化工工工工户户户户外外外外装装装装置置置置的的的的防防防防雷雷雷雷设设设设计计计计。但但但但由由由由于于于于这这这这个个个个标标标标准准准准的的的的先先先先进进进进性性性性和和和和普普普普遍遍遍遍性性性性原原原原因因因因，因因因因此此此此，仍仍仍仍被被被被通通通通讯讯讯讯系系系系统统统统、石石石石油油油油化化化化工工工工系统等设计规范所引用。系统等设计规范所引用。系统等设计规范所引用。系统等设计规范所引用。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准GB/T21714GB/T21714-2008/IEC623052008/IEC62305-1:2006 1:2006 雷电防护雷电防护 第一部分：总则第一部分：总则GB/T21714-2008/IEC62305-2:2006 GB/T21714-2008/IEC62305-2:2006 雷电防护雷电防护 第二部分：风险管理第二部分：风险管理GB/T21714-2008/IEC62305-3:2006 GB/T21714-2008/IEC62305-3:2006 雷电防护雷电防护 第三部分：建筑物的物理损坏和生命危险第三部分：建筑物的物理损坏和生命危险GB/T21714-2008/IEC62305-4:2006 GB/T21714-2008/IEC62305-4:2006 雷电防护雷电防护 第四部分：建筑物内电气和电子系统第四部分：建筑物内电气和电子系统中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局、中国国家标准化管理委员会标准化管理委员会2008-4-242008-4-24发布，发布，20082008年年11-0111-01实施实施NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY三、常用的标准图集介绍三、常用的标准图集介绍1、国家建筑标准设计防雷与接地安装、国家建筑标准设计防雷与接地安装 GJBT516 、99D562建筑物、构筑物防雷设施安装；建筑物、构筑物防雷设施安装；、86D563接地装置安装；接地装置安装；、D565独立避雷针独立避雷针第一分册，钢筋结构第一分册，钢筋结构 独立避雷针；第二分册，钢筋混凝土环形独立独立避雷针；第二分册，钢筋混凝土环形独立 避雷针；避雷针；、86SD566利用建筑物金属体做防雷及接地装利用建筑物金属体做防雷及接地装 置安装；置安装；、97SD567等电位联结安装。等电位联结安装。2、建筑安装工程施工图集电气工程：第、建筑安装工程施工图集电气工程：第13节节 防雷防雷 及接地装置安装。及接地装置安装。3、建筑设备设计施工图集电气工程：第、建筑设备设计施工图集电气工程：第17节节 防雷防雷 装置装置。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 第二节第二节 建筑物的防雷分类建筑物的防雷分类一一.划分建筑物防雷分类的基本原则划分建筑物防雷分类的基本原则 按照国家质量技术监督局、中华人民共和按照国家质量技术监督局、中华人民共和国建设部联合发布的建筑物防雷设计规范国建设部联合发布的建筑物防雷设计规范GB5005794GB5005794的相关条款，在认真调查地理、地的相关条款，在认真调查地理、地质、土壤、气象、质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上，以及被保护物的特点等的基础上，根据建筑物根据建筑物的的 重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果和后果，将建筑物分为三类。，将建筑物分为三类。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 建筑物的防雷分类的目的：减少建筑物的防雷分类的目的：减少建筑物获被保护空间遭受直接雷击的建筑物获被保护空间遭受直接雷击的损害风险，防止或减少雷击建筑物所损害风险，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，发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理。做到安全可靠、技术先进、经济合理。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY二二.防雷建筑物分类防雷建筑物分类第一类防雷建筑物：第一类防雷建筑物：凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物以及具药、火工品等大量爆炸物质的建筑物以及具有炸危险环境、因电火花而引起爆炸，有炸危险环境、因电火花而引起爆炸，会造会造成巨大破坏和人身伤亡成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。的建筑物。注意：重点考虑雷击后可能造成的巨大破坏注意：重点考虑雷击后可能造成的巨大破坏和人身伤亡的严重后果。和人身伤亡的严重后果。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY第二类防雷建筑物：第二类防雷建筑物：1、国家级重点文物保护的建筑物。2、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级挡案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。3、国家级计算中心、国家通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。1-3重点考虑建筑物的重要性和雷击后可能造重点考虑建筑物的重要性和雷击后可能造成的后果。成的后果。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 4、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，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。身伤亡者。5、具有爆炸危险环境的建筑物，且电火花、具有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。不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。6、工业企业内有爆炸危险的的露天钢质封、工业企业内有爆炸危险的的露天钢质封闭气罐。闭气罐。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 在这里也提到了制造、使用或贮存爆炸物质在这里也提到了制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物；具有爆炸危险的建筑物；具有爆炸危险场所场所(环境环境)的建筑物，的建筑物，但电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人但电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。身伤亡者。如：易燃液体泵房，当布置在地面以上时，如：易燃液体泵房，当布置在地面以上时，属属爆炸危险爆炸危险场所场所(环境环境)，划为第二类防雷建筑物；，划为第二类防雷建筑物；但当置在地下或半地下时，其泵房又是大型石油但当置在地下或半地下时，其泵房又是大型石油化工联合企业的原油泵房，划为第一类防雷建筑化工联合企业的原油泵房，划为第一类防雷建筑物。物。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 7、预计雷击次数大于预计雷击次数大于0.050.05次次/a/a (0.06次次/a/a)的部省级办公建筑物及其它重要或人员密的部省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。集的公共建筑物。8、预计雷击次数大于、预计雷击次数大于0.25次次/a(0.3次次/a)的住宅的住宅/办公楼等一般性民用建筑物。办公楼等一般性民用建筑物。7-8重点考虑重点考虑发生雷电事故的可能性和后发生雷电事故的可能性和后果，即雷击发生越多，产生的后果越严重。果，即雷击发生越多，产生的后果越严重。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY第三类防雷建筑物：第三类防雷建筑物：1 1、省级重点文物保护的建筑物、省级挡案馆。、省级重点文物保护的建筑物、省级挡案馆。2 2、预计雷击次数大于或等于、预计雷击次数大于或等于0.010.01次次/a/a(0.0120.012次次/a/a)且小于或等于且小于或等于0.050.05次次/a(/a(0.060.06次次/a/a)的的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。共建筑物。3 3、预计雷击次数大于或等于、预计雷击次数大于或等于0.050.05次次/a(/a(0.060.06次次/a/a)，且小于或等于，且小于或等于0.250.25次次/a(/a(0.30.3次次/a/a)的住宅的住宅/办公楼等一般性民用建筑物办公楼等一般性民用建筑物.4 4、预计雷击次数大于或等于、预计雷击次数大于或等于0.050.05次次/a(/a(0.060.06次次/a/a)的一般性工业建筑物。的一般性工业建筑物。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 5、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后、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、地质及周围果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等环境等因素，确定需要防雷的火灾危险环境。因素，确定需要防雷的火灾危险环境。6、在平均雷暴日大于、在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于在平均雷暴日小于15d/a的地区，高度在的地区，高度在20m以上以上的烟囱、水塔等孤立的高建筑。的烟囱、水塔等孤立的高建筑。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY三、建筑物年预计雷击次数三、建筑物年预计雷击次数 在雷击灾害风险评估、防雷分级保护以及防雷工程在雷击灾害风险评估、防雷分级保护以及防雷工程设计等工作中都设计到建筑物年预计雷击次数的计算好设计等工作中都设计到建筑物年预计雷击次数的计算好使用，它是防雷业务中常用的重要参数。使用，它是防雷业务中常用的重要参数。1、建筑物年预计雷击次数按下式计算、建筑物年预计雷击次数按下式计算 N=kNN=kNg gA Ae e式中式中N N 建筑物预计雷击次数（次建筑物预计雷击次数（次/a/a）；）；k k 雷击次数校正系数；雷击次数校正系数；N Ng g 建筑物所处地区雷击大地的年平均密度建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次次/（kmkm2 2aa）；A Ae e 与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（kmkm2 2）。）。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY (1)(1)雷击次数校正系数雷击次数校正系数k k的取值：的取值：在一般情况下取在一般情况下取1 1；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取湿的建筑物取 1.5;1.5;金属屋面的砖木结构建筑物取金属屋面的砖木结构建筑物取1.71.7；位于旷野孤立的建筑物取位于旷野孤立的建筑物取2 2。(2)(2)雷击大地的年平均密度雷击大地的年平均密度N Ng g（在温带地区）（在温带地区）应按下式确定：应按下式确定：N Ng g=0.1T=0.1Td d式中式中T Td d年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d/ad/a）注：年平均雷暴日宜采用当地近注：年平均雷暴日宜采用当地近3 3年以上仪器测量的年平均值。年以上仪器测量的年平均值。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY (3)(3)建筑物等效面积建筑物等效面积A Ae e的计算：的计算：建筑物等效截收面积定义为与建筑物具有相同的年直建筑物等效截收面积定义为与建筑物具有相同的年直接雷击的大地表面积，其面积应为其实际平面向外扩大后接雷击的大地表面积，其面积应为其实际平面向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定：的面积。其计算方法应符合下列规定：、当建筑物的高、当建筑物的高当当H H 100m100m时，时，每边的扩大宽度：每边的扩大宽度：式中式中D 是建筑物每边的扩大宽度（是建筑物每边的扩大宽度（m）；）；Ae是等效截收面积。是等效截收面积。L、W、H分别为建筑物的长、宽、高（分别为建筑物的长、宽、高（m）。）。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY注：建筑物平面积扩大后的面积注：建筑物平面积扩大后的面积Ae如图中周边虚线所如图中周边虚线所 包围的面积。包围的面积。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当当H100mH100m时时 每边的扩大宽度应按等于建筑物的高度每边的扩大宽度应按等于建筑物的高度 H H，即，即D=HD=H 建筑物的等效面积建筑物的等效面积Ae=LW+2H(L+W)+H210-6NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当建筑物的高当建筑物的高H H小于小于100m100m，同时其周边在，同时其周边在2D2D范围内范围内有等高或比它低的其他建筑物，这些建筑物不在所考虑建有等高或比它低的其他建筑物，这些建筑物不在所考虑建筑物以筑物以h hr r=100(m)=100(m)的保护范围内时，按的保护范围内时，按式算出的式算出的A Ae e可减去可减去(D/2)(D/2)(这些建筑物与所考虑建筑物平行的边长以这些建筑物与所考虑建筑物平行的边长以m m计的计的长度总和长度总和)10)10-6-6(km(km2 2)。其等效面积为：其等效面积为：NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当建筑物的高当建筑物的高H H小于小于100 m100 m，同时其周边在，同时其周边在2D2D范围内有比它高的其他建筑物时，按范围内有比它高的其他建筑物时，按式算式算出的出的AeAe可减去可减去D(D(这些建筑物与所考虑建筑物这些建筑物与所考虑建筑物边长平行的以边长平行的以m m计的长度总和计的长度总和)10)10-6-6(km(km2 2)。其等效面积为：其等效面积为：A Ae e=LW=LW。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当建筑物的高当建筑物的高H H等于或大于等于或大于100m100m，同时其周边在，同时其周边在2H2H范围内有等高或比它低的其他建筑物，这些建筑物不范围内有等高或比它低的其他建筑物，这些建筑物不在所考虑建筑物以在所考虑建筑物以h hr r=H(m)=H(m)的保护范围内时，按的保护范围内时，按式算出式算出的的A Ae e可减去可减去(H/2)(H/2)(这些建筑物与所考虑建筑物平行的这些建筑物与所考虑建筑物平行的边长以边长以m m计的长度总和计的长度总和)10)10-6-6(km(km2 2)。其等效面积为：其等效面积为：NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当建筑物的高当建筑物的高H H等于或大于等于或大于100m100m，同时其周边在，同时其周边在2H2H范围内有比它高的其他建筑物时，按范围内有比它高的其他建筑物时，按式算出的式算出的A Ae e可可减去减去H(H(这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以这些建筑物与所考虑建筑物边长平行以m m计的计的长度总和长度总和)10)10-6-6(km(km2 2)。注：当四周在注：当四周在2H2H范围内都有比它高的其他建筑物范围内都有比它高的其他建筑物时，其等效面积为时，其等效面积为A Ae e=LW=LW。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。外端的连接线所包围的面积计算。注：建筑物平面积扩大后的面积注：建筑物平面积扩大后的面积Ae如图中周边虚线所如图中周边虚线所包围的面积。包围的面积。建筑物的等效面积（建筑物的等效面积（H等于或大于等于或大于100米）米）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY建筑物的等效面积示意建筑物的等效面积示意 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY平坦地带建筑物的等效截收面积平坦地带建筑物的等效截收面积NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY在复杂地形中建筑物的等效截收面积在复杂地形中建筑物的等效截收面积NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY四、防雷建筑物分类条件分析防雷建筑物分类条件分析 第二类和第三类防雷建筑物都涉及到依据预计雷第二类和第三类防雷建筑物都涉及到依据预计雷击次数划分防雷建筑物的类别，那么预计雷击次数又击次数划分防雷建筑物的类别，那么预计雷击次数又是如何得到的？是如何得到的？要作好防雷，就要选择防雷装置，选择防雷装置要作好防雷，就要选择防雷装置，选择防雷装置的目的在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏危险度的目的在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏危险度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率）减小到小于或等于最大损坏危险度率）减小到小于或等于最大损坏危险度RT值（即值（即R RT）。）。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 取每年取每年R RT T=10=10-5-5，即每年十万分之一的损坏概率。，即每年十万分之一的损坏概率。基于建筑物年预计雷击次数（基于建筑物年预计雷击次数（N N）和防雷装置或建筑物遭雷击）和防雷装置或建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率（一次发生损坏的综合概率（P P），对于时间周期），对于时间周期t=1t=1年，有：年，有：R=NP R=NP （2.12.1）P=P P=Pi iP Pidid+P+Pf fP Pfd fd （2.22.2）式中式中P Pi i 防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也用防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也用E Ei i表表 示），其值与接闪器的布置有关；示），其值与接闪器的布置有关；P Pf f 闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，也即防雷装闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，也即防雷装 置截收雷击失败的概率，等于（置截收雷击失败的概率，等于（1-P1-Pi i）或（）或（1-E1-Ei i）；）；P Pidid 防雷装置截收雷击后所选用的各种尺寸和规格保护失败而发生防雷装置截收雷击后所选用的各种尺寸和规格保护失败而发生 损坏的概率；损坏的概率；P Pfdfd 防雷装置没有截收而发生损坏的概率。防雷装置没有截收而发生损坏的概率。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 一次雷击后可能同时在不同地点发生一次雷击后可能同时在不同地点发生n n处损坏，每处损坏的分处损坏，每处损坏的分概率为概率为P Pk k，这些分概率是并联组成，因此，一次雷击的总损坏概率，这些分概率是并联组成，因此，一次雷击的总损坏概率为：为：P Pd d=1=1 分损坏概率包含这样一些事件，如爆炸、火灾、生命触电、机分损坏概率包含这样一些事件，如爆炸、火灾、生命触电、机械性损坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等等。在确定分损械性损坏、敏感电子或电气设备损坏或受到干扰等等。在确定分损坏概率时，应考虑到同时发生两类事件，即引发损坏的事件（如金坏概率时，应考虑到同时发生两类事件，即引发损坏的事件（如金属熔化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电压或跨步电压，等属熔化、导体炽热、侧向跳击、不容许的接触电压或跨步电压，等等）和被损坏物体的出现（即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存等）和被损坏物体的出现（即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存在）这两类事件同时发生。在）这两类事件同时发生。出现引发损坏的事件的概率直接或间接与闪击参量的分布概率出现引发损坏的事件的概率直接或间接与闪击参量的分布概率有关，在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。有关，在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率取决于建筑在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率取决于建筑物的特点、存放和用途。物的特点、存放和用途。为简化起见，假定：为简化起见，假定：在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率对每一类在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率对每一类损坏采用相同的值，用共同概率损坏采用相同的值，用共同概率Pr代替；代替；没有截到的雷击（直击雷）所引发的损坏是肯定的，损坏的出没有截到的雷击（直击雷）所引发的损坏是肯定的，损坏的出现与可能被损坏的现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的，因此，周围物体的出现是同时发生的，因此，Pfd=Pr；被截到的雷击引发的损坏的总被截到的雷击引发的损坏的总概率只与防雷装置的尺寸效率概率只与防雷装置的尺寸效率Es有关，并假定（有关，并假定（1-Es）。）。Es 规定为这样一个综合概率，即被截收的雷击在此概率下不应规定为这样一个综合概率，即被截收的雷击在此概率下不应对被保护空间造成损害，对被保护空间造成损害，Es与用来确定接闪器、引下线、接地装置与用来确定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关。的尺寸和规格的闪击参量值有关。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 将将P Pi i用用E Ei i，P Pf f用（用（1-E1-Ei i），），P Pfdfd用用P Pr r，P Pidid用用P Pr r（1-E1-Es s）代入，此）代入，此外外，引入一个附加系数，引入一个附加系数Wr，它是考虑雷击后果的一个系数，后果，它是考虑雷击后果的一个系数，后果越严重，越严重，Wr值越大。因此（值越大。因此（2.2）式转化为：）式转化为：P=PP=Pr rW Wr r（1-E1-Ei iE Es s）（2.32.3）概率概率P Pr r应看成一个系数，它表示建筑物自身保护程度，它取决应看成一个系数，它表示建筑物自身保护程度，它取决于建筑物的结构、用途、存放物或设备。于建筑物的结构、用途、存放物或设备。=E Ei iE Es s （2.42.4）或或E Ei iEEs s为防雷装置的效率。为防雷装置的效率。从（从（2.12.1），（），（2.32.3），（），（2.42.4）式得：）式得：（2.52.5）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY如果如果R值采用可接受的最大损坏危险度值采用可接受的最大损坏危险度RT=10-5，并使，并使式中式中Nc建筑物可接受的年允许遭雷击次数。建筑物可接受的年允许遭雷击次数。因此，防雷装置所需要的效率应符合下式：因此，防雷装置所需要的效率应符合下式：（3.63.6）（3.73.7）（3.83.8）NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY第第三三类类防防雷雷建建筑筑物物第第三三类类防防雷雷建建筑筑物物所所装装设设的的防防雷雷装装置置所所装装设设的的防防雷雷装装置置E Ei iE Es s =E Ei iEEs s0.84(0.84(0.84(0.84(0.850.850.850.85)0.97(0.97(0.97(0.97(0.950.950.950.95)0.81(0.81(0.81(0.81(0.800.800.800.80)Ei 和和Es值值 根据根据IEC 62305-1:2006-01IEC 62305-1:2006-01的有关资料，第三类防雷的有关资料，第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关值如下表建筑物所装设的防雷装置的有关值如下表注：注：1 1、E Ei i为防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率，其为防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率，其 值与接闪器的布置有关，第三类防雷建筑物采用值与接闪器的布置有关，第三类防雷建筑物采用60 m60 m的滚的滚 球半径，其对应的最小雷电流幅值为球半径，其对应的最小雷电流幅值为16 kA16 kA，雷电流大于，雷电流大于1616 kA kA的概率为的概率为0.840.84。2 2、E Es s与用来定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击与用来定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击 参量值有关，小于第三类防雷建筑物所规定的各雷电流参参量值有关，小于第三类防雷建筑物所规定的各雷电流参 量最大值（见本规范附录量最大值（见本规范附录F F）的概率为）的概率为0.970.97。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 根据验算和对比，一般建筑物和公共建筑物所采用根据验算和对比，一般建筑物和公共建筑物所采用的的PWPW值如下表：值如下表：建建建建 筑筑筑筑 物物物物 P Pr rWWr r型型型型 式式式式特特特特 点点点点一般建筑物一般建筑物一般建筑物一般建筑物正常危害正常危害正常危害正常危害0.2100.2100.2100.210-3-3-3-3（1.61.61.61.610101010-4-4-4-4）510510510510-2-2-2-2（6 6 6 610101010-2-2-2-2）公共建筑物公共建筑物公共建筑物公共建筑物重大危害（引起重大危害（引起重大危害（引起重大危害（引起惊慌、重大损失）惊慌、重大损失）惊慌、重大损失）惊慌、重大损失）110110110110-3-3-3-3（8 8 8 810101010-4-4-4-4）110110110110-2-2-2-2 （1.21.21.21.210101010-2-2-2-2）PrWr值值 NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 由上面可以看到防雷装置所需要的效率由上面可以看到防雷装置所需要的效率 与建筑物可接受的年允与建筑物可接受的年允许遭雷击次数许遭雷击次数NT及建筑物年预计雷击次数（及建筑物年预计雷击次数（N）有关，根据上表中）有关，根据上表中给出的数值看看规范中划分第二和第三类建筑物的预计年雷击次数给出的数值看看规范中划分第二和第三类建筑物的预计年雷击次数是如何得到的？是如何得到的？对保护第三类防雷建筑物的防雷装置的效率对保护第三类防雷建筑物的防雷装置的效率值为值为：=0.81 N=0.81 NT T=1=1 1010-2-2（重大危害）重大危害）重大危害）重大危害）代入（代入（3.83.8）0.811-0.811-（1 11010-2-2）/N/N N110-2/0.190.0530.05。N0.05 N0.05（次次/a/a）只有只有N0.05（次（次/a）才能保护）才能保护R值不大于值不大于10-5，从而才能保证防，从而才能保证防护的效率。护的效率。若若N 0.05，R大于大于10-5，再采用第三类建筑物的防护就达不到，再采用第三类建筑物的防护就达不到应有的效率，因此应升级采用第二类建筑物的防雷措施。应有的效率，因此应升级采用第二类建筑物的防雷措施。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 对保护第三类防雷建筑物的防雷装置的效率对保护第三类防雷建筑物的防雷装置的效率值为值为：=0.81 N=0.81 NT T=5=5 1010-2-2（正常危害正常危害）代入（代入（3.83.8）0.811-0.811-（110110-2-2）/N/N N N110110-2-2/0.19/0.190.260.050.260.05。N0.25 N0.25（次（次/a/a）只有只有N0.25N0.25（次（次/a/a）才能保护）才能保护R R值不大于值不大于1010-5-5，从而，从而才能保证防护的效率。才能保证防护的效率。若若N N 0.250.25，R R大于大于1010-5-5，再采用第三类建筑物的防护，再采用第三类建筑物的防护就达不到应有的效率，因此应升级采用第二类建筑物的防就达不到应有的效率，因此应升级采用第二类建筑物的防雷措施。雷措施。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY没有防雷装置时，没有防雷装置时，=0=0 对公共建筑物对公共建筑物：（部、省级场所，人密：（部、省级场所，人密）N0.01 N0.01 可不设防雷装置可不设防雷装置 N N 0.010.01 要设防雷装置要设防雷装置 对一般建筑物，可算出对一般建筑物，可算出 N0.05 N0.05 可不设防雷装置可不设防雷装置 N N0.05 0.05 要设防雷装置要设防雷装置NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 下面用长下面用长60 m、宽、宽13 m(即四个单元住宅即四个单元住宅)的一般建筑物作为例子进行验算对比，其结果列的一般建筑物作为例子进行验算对比，其结果列于下表。原规范的建筑物年预计雷击次数计算式为于下表。原规范的建筑物年预计雷击次数计算式为N=kNgAe=k0.024Td1.3Ae，现修改后，现修改后规范的建筑物年预计雷击次数计算式为规范的建筑物年预计雷击次数计算式为N=kNgAe=k0.1TdAe。k值均取值均取1。表表 计算结果的比较表计算结果的比较表地区名称地区名称地区名称地区名称年雷暴日年雷暴日年雷暴日年雷暴日(d/a)(d/a)N NN N为以下数值时算出的建筑物高度为以下数值时算出的建筑物高度为以下数值时算出的建筑物高度为以下数值时算出的建筑物高度(m)(m)用原规范计算式用原规范计算式用原规范计算式用原规范计算式用现规范计算式用现规范计算式用现规范计算式用现规范计算式0.060.060.30.30.060.060.30.3北北北北 京京京京36.236.2242417117114.214.2140140成成成成 都都都都35.235.225.325.317417414.814.8142.4142.4昆昆昆昆 明明明明64.264.27.87.8111.2111.21.51.599.999.9贵贵贵贵 阳阳阳阳505012.812.8134.6134.68.78.7116116上上 海海30303535196.1196.118.818.8156156南南南南 宁宁宁宁87.887.84.14.150.550.53.63.643.443.4湛湛湛湛 江江江江94.994.93.53.542.242.23.13.138.138.1广广广广 州州州州81.381.34.84.861.7661.764 449.849.8海海海海 口口口口110.3110.32.52.530.730.72.42.429.929.9注：表中的年雷暴日为取自三个不同资料的平均值。注：表中的年雷暴日为取自三个不同资料的平均值。要精确计及周围物体对建筑物等效面积的影响，计算起来很繁杂，因此，要精确计及周围物体对建筑物等效面积的影响，计算起来很繁杂，因此，略去这类影响的精确计算；而改用较简单的计算方法，见略去这类影响的精确计算；而改用较简单的计算方法，见建筑物等效面积的计建筑物等效面积的计算。算。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY第三节第三节 建筑物外部防雷保护原理建筑物外部防雷保护原理一、外部防雷装置及其作用一、外部防雷装置及其作用 在欧洲中世纪也有相当多的人把雷电当作神的意在欧洲中世纪也有相当多的人把雷电当作神的意志，认为只能靠祈祷或者敲响教堂里的钟，才能避免志，认为只能靠祈祷或者敲响教堂里的钟，才能避免闪电的袭击。闪电的袭击。1718年年4月月14日日Britany城一夜之间城一夜之间24个个教堂遭雷击，其中一个被彻底毁了，教堂遭雷击，其中一个被彻底毁了，2名司钟员毙命。名司钟员毙命。在在1750年年5月，在月，在 绅士杂志绅士杂志(Gentlemans Magazine)的脚注中富兰克林（的脚注中富兰克林（Benjamin Franklin 17061790）指出，用尖端导体来保护房）指出，用尖端导体来保护房屋。屋。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 1751年富兰克林出版了著作电的实验与年富兰克林出版了著作电的实验与观察，指出：观察，指出：“关于尖端的功能的知识，可以关于尖端的功能的知识，可以为人们利用来保护房屋、教堂、船等避免闪电为人们利用来保护房屋、教堂、船等避免闪电袭击，其方法是在这些物体的最高顶上固定一袭击，其方法是在这些物体的最高顶上固定一支更高的镀金的磨尖铁棒，在其下端接一导线支更高的镀金的磨尖铁棒，在其下端接一导线挂在建筑物外通到地下，对于船则是通到水中挂在建筑物外通到地下，对于船则是通到水中”。该书出版后，在欧洲大陆迅速流传，产生很。该书出版后，在欧洲大陆迅速流传，产生很大影响，不少人照他的见解进行实验。大影响，不少人照他的见解进行实验。NANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGYNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SICENCE&TECHNOLOGY 避雷针防雷法，亦称富兰克林法。一种最古老、最传避雷针防雷法，亦称富兰克