建筑物的雷电防护(97-2003)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,1,建 筑 物 雷 电 防 护 设 计,宋平健,2015.04,一、雷电危害,2,1,、雷击建筑物的类型,：,根据雷电可能击中的位置，划分为,S1,S4,型：,S1,：雷击建筑物本体,S2,：雷击在建筑物的邻近区域,S3,：雷击在电力线或通信线上,S4,：雷击在电力线或通信线附近,3,2,、损害类型,（,1,）雷击引起的基本损害类型：,-D1,：生命体的伤害；,-D2,：物理损害,-D3,：电气和电子系统失效。,（,2,）雷击可能造成损害,取决于建筑物的特性：,-,建筑物的结构类型,-,用途,-,内部物品,-,服务设施类型,-,所采取的防护措施,一、雷电危害,一、雷电危害,3,、损失类型,L1,：人身伤亡损失（包括永久性伤害）；,L2,：公众服务损失；,L3,：文化遗产损失；,L4,：经济价值损失（建筑物及其内存物以及业务活,动中断的损失）。,为使建（构）筑物防雷设计,因地制宜,地采取防雷措施，,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，,做到,安全可靠、技术先进、经济合理，,制定本规范（,GB 50057-2010 1.0.1,),4,4,、防护对象,建（构）筑物,建筑物内部和附近人员,建筑物的内部物品,建筑物内的设备和设施,由建筑物引出的设备和设施,5,5,、雷电防护措施,（,1,） 接闪,（,2,） 分流,（,3,） 接地,（,4,） 等电位连接,（,5,）,隔离界面（,GB/T 21714),（,6,） 屏蔽,（,7,） 电涌保护,（,8,） 合理布线,6,雷击电磁脉冲防护措施,直击雷防护措施,7,6,、,GB/T 21714.1,4,雷电防护,8,部分雷电灾害的现场照片,9,10,11,12,13,14,浙江临海（,17,死,13,伤）,2004.6.26,15,二、,术语、概念,1,、雷电防护系统,2.0.5,防雷装置,LPS,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 。,2.0.6,外部防雷装置,由接闪器、引下线和接地装置组成。,2.0.7,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距离组成。,2.0.25,雷击电磁脉冲,LEMP,雷电流经电阻、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,。,2,、接地系统,2.0.23,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。,2.0.22,等电位连接网络,将建（构）筑物和建（构）筑物内系统（带电导体除外）的所有导电性物体互相连接组成的一个网。,2.0.28,建（构）筑物内系统,建（构）筑物内的,电气系统和电子系统,。,2.0.26,电气系统,由低压供电组合部件构成的系统。也称,低压配电,系统或,低压配电,线路。,2.0.27,电子系统,由敏感电子组合部件构成的系统。,16,3,、低压配电系统的接地方式,（,1,）,按接地方式，低压交流配电系统分为：,TN,（,TN-C,、,TN-C-S,、,TN-S,），,TT,，,IT,三类,（,2,）符号的含义是：,第一个字母说明电源与大地的关系：,T,：电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接。,I,：电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地直接连接,第二个字母说明电气装置的外露导电部分与大地的关系：,T,：外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。,N,：外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。,第三个字母说明,N,线与,PE,线的关系（仅用于,TN,系统）,C,：,N,线和,PE,线共用一根导线（,PEN,）。,S,：,N,线和,PE,线分别设置。,17,（,3,）,TN,系统,电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，,设备外露导电部分通过与接地的电源中性点的连接而接地。,TN,系统分为,TN-C,，,TN-S,，,TN-C-S,TN-C,系统,在全系统内,N,线和,PE,线是合一的。,TN-S,系统,在全系统内,N,线和,PE,线是分开的。,TN-C-S,系统,在电源进线点前,N,线和,PE,线是合一的，,电源进线点后即分为两根线（,N,和,PE,）,。,18,19,TN-C,系统,外露导电部分,L2,N,L1,L3,PE,L1,L3,L2,N,PE,外露导电部分,L2,N,L1,L3,PE,L1,L2,PEN,L3,TN-C-S,系统,TN-S,系统,（,4,）,TT,系统,电源的一点（通常是中性点）与大地直接连接，,设备外露导电部分直接接大地，它与电源的接地无联系。,20,外露导电部分,PE,L,1,L2,L3,N,L1,L2,L3,N,TT,系统,（,5,）,IT,系统,电源与大地隔离或电源的一点经高阻抗与大地连接，设备外露导电部分直接接大地，与电源的接地无联系。,IT,系统分为两种情况：不配出中性线，配出中性线（不常用）。,21,L1,L3,L2,外露导电部分,开路,PE,L1,L2,L3,不配出中性线的,IT,系统,22,4,、电涌保护器,电压开关型电涌,无电涌出现时为高阻抗，当出现电压电涌时突变为低阻抗。,限压型电涌保护器,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。,组合型电涌保护器,由电压开关型元件和限压型元件组合而成的电涌保护器，,2.0.35 ,级试验,级试验可用 表示 。（,10/350s,波形）,2.0.37 ,级试验,级试验可用 表示 。（,8/20s,波形）,2.0.39 ,级试验,级试验也可用 表示 。,T1,T2,T3,23,24,5,、电流、电压的波形,冲击电流,I,imp,10/350s,标称放电电流,I,n,（最大放电电流,I,max,）,8/20s,冲击电压,1.2/50s,I,峰值电流（或电压,V,）；,T1,波头时间；,T2,半值时间,25,三、建筑物的防雷分类（,3.0.2,为强制性条款）,1,、,第一类防雷建筑物,凡制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物， 因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。,具有,0,区或,20,区,爆炸危险场所的建筑物。,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。,注：,爆轰,-,爆炸物中一小部分受到引发或激励后，爆炸物整体,瞬间爆炸的现象或过程。, 0,区、,1,区、,2,区代表爆炸性,气体,混合物的场所, 20,区、,21,区、,22,区代表可燃性,粉尘,爆炸性气体混合物的场所,26,2,、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、大型火车站和,飞机场,、国宾馆、国家级档案馆、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、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。,（,4,）,国家特级和甲级大型体育馆,。,（,5,）,制造、使用或贮存火炸药及其制品的危险建筑物， 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。,27,第二类防雷建筑物,（续）,（,6,） 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。,（,7,） 具有,2,区或,22,区,爆炸危险场所的建筑物。,（,8,） 有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。,（,9,） 预计雷击次数大于,0.05,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。,（,10,） 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物或一般性工业建筑物。,28,3,、第三类防雷建筑物,(1),省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。,(2),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,。,(3),预计雷击次数大于或等于,0.05,次,/a,且小于或等于,0.25,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。,(4),在平均雷暴日大于,15d/a,的地区，高度在,15m,及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物； 在平均雷暴日小于或等于,15d/a,的地区，高度在,20m,及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。,29,4,、人员密集的公共建筑,建筑设计防火规范,GB50016-2006,第,5.3.15,条文解释,本条规定的人员密集的公共建筑主要指：设置有同一时间内聚集人数超过,50,人的公共活动场所的建筑。如宾馆、饭店，商场、市场，体育场馆、会堂、公共展览馆的展览厅，证券交易厅，公共娱乐场所，医院的门诊楼、病房楼，养老院、托儿所、幼儿园，学校的教学楼、图书馆和集体宿舍，公共图书馆的阅览室，客运车站、码头、民用机场的候车、候船、候机厅,(,楼,),等。,30,（,1,）、年预计雷击次数的计算,其中：,k-,2,：位于,山顶,和旷野孤立,1.7,：,没有接地的金属屋面,的砖木结构建筑,1.5,：河（湖）边、山坡下、山地中,小处、地,下水露头处、土山顶、山谷风 口及特别潮,湿的建筑物,1.0,：一般情况,L,、,W,、,H,为长、宽、高。（,适用于,H,100m,，,2D,距离内无建筑物,）,5,、建筑物年预计雷击次数,31,四、防雷措施的一般规定,（,4.1.1,、,4.1.2,强条）,4.1.2,各类防雷建筑物应设内部防雷装置，并应符合下列规定：,1,在建筑物的地下室或地面层处，以下物体应与防雷装置做,防雷等电位连接,：,建筑物金属体。,金属装置。,建筑物内系统。,进出建筑物的金属管线。,2,除本条,1,款的措施外，外部防雷装置与建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统之间，尚应满足,间隔距离,的要求。,32,建筑物的总等电位连接,Gas,Z,Tank Pipe,Cathodically,Protected,Foundation Earth Electrode,Lightning Protection,Equipotential,Bonding,MEB,External Lightning Protection,PSC,Z,Water,33,五、接闪器的设置,1,、,专设接闪器的构成,独立避雷针,架空避雷线或避雷网,直接装设在建筑物上的避雷网、避雷带、避雷针。,2,、避雷带的敷设,避雷带应沿女儿墙、屋角、屋,脊、屋檐和檐角等,易受雷击的,部位,（见附录,B),敷设,;,当建筑物比较高时，首先应沿,屋顶周边敷设避雷带，避雷带,应设在外墙外表面或屋檐边垂,直线上或其外,。,34,易受雷击部位,35,材料,结构,最小截面（,mm,2,）,备注,铜，镀锡铜,单根扁铜,50,厚度,2 mm,单根圆铜,50,直径,8 mm,铜绞线,50,每股线直径,1.7mm,单根圆铜,176,直径,15 mm,铝,单根扁铝,70,厚度,3mm,单根圆铝,50,直径,8mm,铝绞线,50,每股线直径,1.7mm,铝合金,单根扁形导体,50,厚度,2.5mm,单根圆形导体,50,直径,8mm,绞线,50,每股线直径,1.7mm,单根圆形导体,176,直径,15 mm,外表面镀铜的单根圆形导体,50,直径,8mm,，径向镀铜厚度至少,70m,热浸镀锌钢,单根扁钢,50,厚度,2.5mm,单根圆钢,50,直径,8mm,绞线,50,每股线直径,1.7mm,单根圆钢,176,直径,15 mm,不锈钢,单根扁钢,50,厚度,2mm,单根圆钢,50,直径,8mm,绞线,70,每股线直径,1.7mm,单根圆钢,176,直径,15 mm,外表面,镀铜的钢,单根圆钢（直径,8mm,）,50,镀铜厚度至少,70m,，铜纯度,99.9%,单根扁钢（厚,2.5mm,）,37,关于暗敷避雷带问题,应用的条件,利用屋顶钢筋网、女儿墙内钢筋、檐口内钢筋作及暗敷接闪器， 其,前提,是允许屋顶遭雷击时混凝土会有一些碎片脱离以及一小块防水、保温层遭破坏。这对建筑物的结构一般无损害，但建筑物下方不应有行人通过、车辆放置、及建筑物的出入口，以保证安全。,GB/T21431-2008,建筑物防雷装置检测技术规范,规定,”,高层建筑物不应利用建筑物女儿墙内钢筋作为暗敷避雷带。,”, 应用的范围（,二类,/,三类）,-,二类中除爆炸火灾危险环境、国家级重点文物以外的建筑物。,-,三类,38,3,、,避雷网格,第一类防雷建筑物,5m,5m,或,6m,4m,第二类防雷建筑物,10m,m,或,12m,8m,第三类防雷建筑物,20m,20m,或,24m,16m,39,（,1,）滚球法的概念,4,、避雷针,40,滚球半径示意图,建筑物防雷类别,滚球半径（,m,）,拦截的最小雷电流（,kA),第一类防雷建筑物,30,5.4,第二类防雷建筑物,45,10.1,第三类防雷建筑物,60,15.8,41,(2),、,地面上的避雷针,42,建筑物,避雷针,避雷带,保护范围,建筑物,避雷针,避雷带,保护范围,（,错误图,r,0,大于屋顶宽度）,（正确图,）避雷带、避雷针顶端同时支撑球体,（,3,）、屋面上避雷针,43,44,问题,2-,避雷针设置的越高对设备保护越有利？,设置避雷针的目的就是利用避雷针的尖端效应吸引闪电，保护附近的突出的室外设备如天线等。,避雷针并不是越高越好，过高的避雷针将导致其接闪能力越强，雷电对避雷针附近的设备的冲击次数会增加。,避雷针不能用于保护室内的弱电设备。,45,5,、 接闪器的材料、规格,安装位置,圆钢,直径,扁钢,一般情况,8mm,截面积,50mm,2,（厚度,2.5mm,）,独立烟囱顶, 12mm,100 mm,2,（厚度,4mm,）,避雷带,架空接闪线宜采用截面不小于,50mm,2,热镀锌钢绞线,或铜绞线。,避雷线,46,金属屋面,（第一类防雷建筑物除外）,板间的连接应是持久的电气贯通，例如，铜锌合金,焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓,连接等,；,金属板,下面,无易燃物品时，其最小厚度要求为,不锈钢、热镀锌钢、钛和铜板,0.5mm,，,铝板,0.65mm,锌板,0.7mm,，铅板：,2mm,；,金属板,下面,有易燃物品时，其最小厚度要求为,不锈钢、热镀锌钢和钛板,4mm,；铜板,5mm,；铝板,7mm,；,金属板无绝缘被覆层。,注：薄的油漆保护层或,1mm,厚沥青层或,0.5mm,厚聚氯乙烯层均不属于绝缘被覆层。,47,关于彩钢保温板,5.2.7,的条文说明：,上层钢板厚度不应小于,0.5mm,，,中间保温层为非易燃物,，,下层钢板一般不会被击穿，且能阻挡上层板被击穿时的熔化物。,48,1,、,专设,引下线,（,1,）,4.3.3,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宜大于,18 m,。当建筑物的跨度较大，,无法在跨距中间设引下线，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,18 m,。 （强条）（第二类防雷建筑物）,（,2,）,4.4.3,-,（类似，同上）（第三类防雷建筑物）,（,3,）,引下线安装与易燃材料的墙壁或墙体保温层间距应大于,0.1m,。,（,GB50601-2010),2,、利用钢结构或柱内钢筋作引下线,5.3.8,条规定： 钢构件或混凝土内钢筋之间的,连接满足要求,、垂直支柱均起到引下线作用，可不要求上述的间距。,六、引下线,49,3,、引下线的分流系数,K,C-,附录,E,（,1,） 单根引下线时，分流系数应为,1,；,（,2,） 两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线时，分流系数可为,0.66,，也可按,GB 50057-2010,附录,E,的图,E.0.4,计算确定；,（,3,） 引下线根数,n,不少于,3,根,当接闪器成闭合环或网状的多根引下线时，分流系数可为,0.44,；,（,4,）当采用网格型接闪器、引下线用,多根环形导体互相连接、接地体,采用环形接地体，或者利用建筑,物钢筋或钢构架作为防雷装置时，,分流系数,kc,宜按图确定。,50,4,、在引下线附近,防接触电压时，,应符合下列规定之一：,和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少利用建筑物金属构架于,10,根柱子组成的自然引下线，这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内。,引下线,3m,范围内土壤地表层的电阻率不小于,50km,。,注： 例如， 采用,5 c m,厚沥青层或,1 5 c m,厚砾石层的这类绝缘材料层通常符合本要求,。,外露引下线，其距地面,2.7,m,以下的导体用耐,1.2/50s,冲击电压,100kV,的绝缘层隔离。例如用至少,3mm,厚的交联聚乙烯层。,用护栏、警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。,51,关于,2.7m,2.7m,的高度是参照,IEC 62305-3,的规定考虑的：即以人站立向上伸手的平均高度,2.5m,加上,0.2m,长的空气间隙的距离之和。,52,2.5,m,s,d,h,保护长城敌楼上游人的接闪杆的设置,53,5,、在引下线地面附近,防跨步电压时，,应符合下列规定之一：,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,，这些柱子包括位于建筑物四周和建筑物内。,引下线,3m,范围内土壤地表层的,电阻率不小于,50km,。,注： 例如， 采用,5cm,厚沥青层或,15cm,厚砾石层,的这类绝缘材料层通常符合本要求。,用网状接地装置对地面作均衡电位处理。,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。,54,跨步电压和接触电压示意图,55,七、接地装置,1,、接地装置的类型,按,GB 21714.3,的规定，接地装置的类型可分为,A,型、,B,型,A,型接地装置,单独设置的水平和,/,或垂直接地体,适用于高度比较低的建筑物、独立避雷针、避雷线支撑杆等,每组接地装置接地极（水平或垂直）的数目不应少于,2,个,垂直接地极的长度为水平接地极长度的,0.5,倍,对大多数土壤，垂直接地极较水平接地极具有更好性价比，且接地电阻更稳定,在高土壤电阻率的地点，不宜使用。,B,型接地装置,利用建筑物基础钢筋或围绕建筑物的环型人工接地体,适用于网状接闪器和具有若干引下线的防雷装置。,在高土壤电阻率（如岩石裸露）的地区，,B,型装置是唯一适合的。,B,型接地装置可使各引下线在地面形成电位均衡。,56,57,2,、,第一类防雷建筑物,接地装置的基本要求,(1),、独立的外部防雷装置,设置独立接地体，每一条引下线的冲击接地电阻值不应大于,10,。,在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻，但在,3000m,以下的地区，冲击接地电阻不应大于,30,。,防雷接地与建筑物应保证间隔距离的要求。,(2),、不独立的外部防雷装置,接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体。,每根引下线的冲击接地电阻不应大于,10,其接地装置应和电气和电子系统等接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应接地之用。,冲击接地电阻大于,10,时，增大环形接地体的面积。,58,3,、第二类、第三类防雷建筑物,应利用建筑物的基础作自然接地体，外部防雷装置的接地应和防雷电感应、内部防雷装置、电气和电子系统等接地共用接地装置，并应与引入的金属管线做等电位连接。,外部防雷装置的专设接地装置（人工接地体）宜围绕建筑物敷设成环形接地体。,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，以不大于其按人身安全所确定的接地电阻值为准。,当有电子系统时以设备最小接地电阻值要求为准。,59,4,、降低接地电阻值的办法,采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于有效长度，有效长度应符合,GB50057-2010,附录,C,的规定。,接地体埋于较深的低电阻率土壤中。,换土。,采用接地降阻剂。,5,、人工接地体的材料,人工接地体：钢材、铜材、其他材料,与基础内钢筋连接：人工接地体连接到混凝土基础内起基础接地体作用的钢筋或钢材的情况下，土壤中的接地体宜采用铜质或镀铜或不锈钢导体。,60,6,、接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算,-,换算公式：,R,=A,R,i,式中：,R,工频接地电阻,(),；,A,换算系数，见图；,R,i,冲击接地电阻,(),。,-,接地体的有效长度应按下式计算。,61,八、其他防雷措施,1,、,固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备和线路， 应根据建筑物的防雷类别采取相应的防止雷电波侵入的措施。,无金属外壳或保护网罩的,用电设备应处在接闪器的保护范围内；,【GB/T21714.3-2008,的,E.5.2.4.2.5,要求：无论是绝缘材料还是导电材料的,屋顶装置，如果装有电气设备或信息处理设备，应处于接闪器保护范围之内,】,从配电箱引出的,配电线路应穿钢管,。钢管的一端应与配电箱和,PE,线相连；另一端应与用电设备外壳、保护罩相连，并应就近,与屋顶防雷装置相连,。当钢管因连接设备而中间断开时,应设跨接线,。,在配电箱内应在开关的,电源侧装设,级试验的电涌保护器,，其电压保护水平应不大于,2.5kV,， 标称放电电流值应根据具体情况确定。,建筑物顶部的用电设备,380V,接闪器,建筑,接闪器,设备,SPD1,SPD2,63,九、其他防雷措施,2,、 露天堆场,粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，当其年预计雷击次数大于或等于,0.05,时，应采用独立接闪杆或架空接闪线防直击雷，滚球半径可取,100m,。,在计算雷击次数时，其高度可按可能堆放的高度计算，其长度和宽度可按可能堆放面积的长度和宽度计算。,3,、 在独立接闪杆、架空接闪线、架空接闪网的支柱上，严禁悬挂,电话线、广播线、电视接收天线及低压架空线等。,64,LPZ 1,区,LPZ 2,区,LPZ 0,A,区,LPZ 0,B,区,外部防雷装置,代表屏蔽,1,的建筑物,代表屏蔽,2,的房间,计算机机房,LPZ1,与,LPZ2,区界面上的等电位连接带,2,LPZ 0,A,、,LPZ 0,B,与,LPZ1,区界面上的等电位连接带,1,电缆，线路,等电位连接线,接地装置,（十）、,防雷区,1,、防雷区,（,LPZ,）,划分雷击电磁环境的区域，防雷区的区界面不一定要有实物界面。,如墙壁、地板或天花板等。,65,防雷区（,LPZ,）,2,、防雷区的划分,LPZO,A,区：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全 部雷电流；本区内的电磁场强度没有衰减（直击雷非防护区）,LPZO,B,区：本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径 对应的雷电流直接雷击；本区内的电磁场强度没有衰减（直击雷防护区）,LPZ1,区：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各导体的电流比,LPZO,B,区更小；本区内的电磁场可能衰减，这取决于屏蔽措施（第一屏蔽防护区）,LPZn+1,：后续屏蔽防护区，进一步减小流入电流和电磁场强度的防护区。,66,67,LPZ,3,、 防雷分区的作用,确定等电位连接的位置（防雷区界面处）,确定等电位连接导体的最小截面（,16mm,2,、,6mm,2,）,确定,SPD,的安装位置（防雷区界面处）,确定,SPD,的选型（,T1/T2/T3),计算,H1,或,H2,，决定是否增加屏蔽措施、或确定设备的,摆放位置。,68,（十一）、屏蔽、接地和,等电位连接,（一）屏蔽,1,、 屏蔽措施,屏蔽对象：建筑物及机房的屏蔽、线缆的屏蔽、电子,设备的屏蔽,屏蔽体：金属材料，,PVC,没有电磁屏蔽作用。屏蔽体,应电气连通，并至少首尾两端接地,机房设备的摆放位置：不靠近外窗、门；外墙；结构,柱等,69,（十一）、屏蔽、接地和,等电位连接,2,、屏蔽效率（,6.3.2,条）,（,1,）,闪电击于建筑物以外附近时，磁场强度应按下列方法计算：, 当建筑物和房间无屏蔽时所产生的无衰减磁场强度，相当于,处于,LPZ0,A,和,LPZ0,B,区内的磁场强度，应按下式计算：,H,0,= i,0,/(2s,a,),（,6.3.2-1,）,式中：,H,0,无屏蔽时产生的无衰减磁场强度,(A/m),；,i,0,最大雷电流,(A),，按本规范表,F.0.1-1,、 表,F.0.1-2,和表,F.0.1-3,的规定取值；,s,a,雷击点与屏蔽空间之间的平均距离,(m),（图,6.3.2-1,），按式,(6.3.2-6),或式,(6.3.2-7),计算。,70,表,F.0.1-1,首次正极性雷击的雷电流参量,雷电流参数,防雷建筑物类别,一 类,二类,三 类,幅值,I,（,kA,）,200,150,100,波头时间,T1,（,s,）,10,10,10,半值时间,T2,（,s,）,350,350,350,电荷量,Qs,（,C,）,100,75,50,单位能量,W/R,（,MJ/,）,10,5.6,2.5,71,（十一）、屏蔽、接地和,等电位连接,（二）接地与等电位连接,1,、等电位连接的意义,将分开的各金属物体直接用连接导体（称为等电位连接导体）或经电涌保护器连接到防雷装置（或接地装置）上，以减小雷电流引发的电位差。,2,、实施等电位连接的位置,穿过防雷区界面的所有导电物、电气和电子系统的线路均应在界面处做等电位连接 。,3,、等电位连接实施,建筑物的等电位连接包括总等电位连接、建筑物顶设备（施）的等电位连接、机房或设备的局部等电位连接。,72,73,（,1,）等电位连接导体的最小截面,等电位连接部件,材料,截面,(mm,2,),等电位连接带（铜或热镀锌钢）,铜、铁,50,从等电位连接带至接地装置或至,其他等电位连接带的连接导体,铜,16,铝,25,铁,50,从屋内金属装置至等电位连接带的连接导体,铜,6,铝,10,铁,16,连 接,电 涌,保 护,器 的,导 体,电气,系统,级试验的电涌保护器,铜,6,级试验的电涌保护器,4,级试验的电涌保护器,1.5,电子,系统,D1,类电涌保护器,1.2,其他类的电涌保护器,(,连接导体的截面可小于,1.2mm,2,),根据具体情况确定,注：单根导体的最小截面：,S,min,I,imp,/8 (mm,2,),74,连接方式与内容,通过变（配）电室的接地母排（总等电位连接端子板,MEB,）将以下可导电部分相互连通：,-,进线配电箱的,PE,（,PEN,）母排；,-,公共设施的金属管道，如上下水、热力、燃气等管道；,-,建筑物金属结构（含自然接地体）；,-,人工接地体的引线；,-,电缆的外屏蔽层。,接地母排（,MEB,）应尽量设置在或靠近,LPZ0,区与,LPZ1,区的界面处。多个总等电位连接的母排应连通。,（,2,）总等电位连接,75,建筑物的总等电位连接,Gas,Z,Tank Pipe Cathodically Protected,Foundation Earth Electrode,Lightning Protection Equipotential Bonding,MEB,External Lightning Protection,PSC,Z,Water,76,（,3,）建筑物顶部设备（施）的等电位连接,将建筑物顶部的风机、通风管道、冷却塔、天线体、铁扶梯、装饰板、广告支架、出气孔、护栏、线缆屏蔽槽（管）、擦窗机及轨道等金属体经连接导体（,16mm,2,或,6mm,2,铜线,）,与接地预埋件、避雷带（网）电气连接。,等电位连接,77,（,4,）电气、电子系统的等电位连接,建立适配的等电位连接网络（,S,型、,M,型）,等电位连接网络的结构形式,78,S,型和,M,型等电位连接网络的特点、适用范围,S,型,等电位连接网络经唯一一点与防雷装置连接，,各设备呈星形连接。,适用于电气系统或频率为,300kHz,以下的模拟电,子系统。,M,型,网络通过多点组合到防雷装置中，每台设备的,等电位连接线应二条，长度,0.5m,左右。,工作频率为,MHz,及更高的电子系统。,与设备的连接,电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属槽（管）、屏蔽线缆外层、信息设备的防静电接地、安全保护接地、,SPD,接地端等以最短的距离与等电位连接网络连接。,等电位连接,79,M,型等电位连接示意图,80,等电位连接网络,材料与规格,-,接地母排、局部等电位端子板（,LEB,）、等电位连接带：,一般采用截面积不小于,50mm,2,的铜带、铜编织带,-,等电位连接网格：,100mm*0.3mm,或,60mm*1.0mm,的铜箔,-,接地干线：截面积不小于,16mm,2,的铜线，特殊要求除外,-,设备接地线：不小于,6mm,2,的铜线，特殊要求除外,特别提示：设备连接处的压接需要除漆（塑、锈）,81,（,5,） 等电位连接电阻值的要求,（,GB50601-2010,),第一类防雷建筑物中长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻不应大于,0.03,；,测与同一接地网连接的各相邻设备连接线的电气贯通状况，其间直流过渡电阻不应大于,0.2,。,引下线两端和引下线连接处的电气连接状况，其间直流过渡电阻值不应大于,0.2,。,接闪器与大尺寸金属物体的电气连接情况，其间直流过渡电阻值不应大于,0.2,。,等电位连接带与连接范围内的金属管道等金属体末端之间的直流过渡电阻值不应大于,3,。,金属设备壳体与等电位连接网络之间的直流过渡电阻值不应大于,0.2,。,82,（十二）、电涌保护器,SPD,1,、电涌保护器的概念,目的在于限制瞬态过电压和分走电涌电流的器件，它至少含有一非线性元件。又称浪涌保护器。,电源,SPD,连接到低压配电系统的,SPD,。,电信,SPD,连接到电信和信号网络的,SPD,。,适用电压：直流,1500V,以下,交流,1000V,（,r,m,s,）（,50Hz,）以下,83,84,3,、,SPD,的主要参数及选择,（,2,）,SPD,的主要参数,U,c,U,c,最大持续运行电压,可以持续加在,SPD,上而不导致,SPD,动作的最大交流电压（,r,m,s,）或直流电压。为,SPD,的动作阈值，也是,SPD,的额定电压值。,I,放电电流,Iimp,冲击电流（,10/350,）， 型,SPD,In,标称放电电流（,8/20,）， 、 型,SPD,T1,T2,T3,85,U,C,的选择,电涌保护器接于,配电网络的系统特征,TT,系统,TN-C,系统,TN-S,系统,引出中性线的,IT,系统,无中性线引出的,IT,系统,每一相线与中性线之间,1.15U,0,不适用,1.15U,0,1.15U,0,不适用,每一相线与,PE,线之间,1.15U,0,不适用,1.15U,0,1.732U,0,线电压,中性线与,PE,线之间,U,0,不适用,U,0,U,0,不适用,每一相线与,PEN,线之间,不适用,1.15U,0,不适用,不适用,不适用,86,I,imp,（冲击电流）的选择,方法一： 按,GB50057,中雷电流分配计算,雷电流在建筑物内的分配,外部防雷装置,进出建筑物的,各服务性管线,等电位连接带,i,i,建筑物,100%,i,s,50%,i,s,接地装置,i,i,i,i,50%,i,s,式中：,I,雷电流；,n,地下和架空引入的外来,金属管道和线路的总数；,m,每一线路内导体芯线的,总根数；,Rs,屏蔽层每公里的电阻；,Rc,芯线每公里的电阻 。,87,方法二,无法计算时相线对,PE,、中性线对之间安装的,SPD,的,I,imp,不应小于,12.5KA,。或,L,对,N,之间,SPD,的,Ipeak,应不小于,12.5kA,，,N,对,PE,之间,SPD,的,Ipeak,应不小于,50kA,（三相系统）或,25 kA,（单相系统）,88,下列配电柜的进线端应安装,级试验的,SPD,；,-,安装有外部防雷装置、采用共用接地系统的建筑物的,低压线路进线柜,；,-,变压器和低压配电柜位于安装在有外部防雷装置的建筑物内，,且有低压线路引出本建筑物,到另外接地的建筑物；,-,室外,配电柜（盘）。,T1,型,SPD,设置部位,89,380V,低压线路引入建筑物,低压配电柜,接闪器,接闪器,设备,埋地电缆引入,90,低压线路引出本建筑物,10kV,380V,接闪器,建筑,2,建筑,1,接闪器,接闪器,接闪器,设备,SPD1,SPD2,SPD3,基础接地体,1,基础接地体,2,91,SPD,的主要参数,U,p,-,电压保护水平,电涌保护器的电压保护水平要与被保护设备的绝缘耐冲击电压值,U,w,相匹。,Up,序列值,：,0.9,、,1.0,、,1.2,、,1.5,、,1.8,、,2.0,、,2.5,、,3.0,、,4.0kV,表,220/380V,三相配电线路和各种设备绝缘耐冲击电压值,U,w,设备位置,电源处的设备,配电线路和最后分支线路的设备,用电设备,特殊需要保护的设备,耐冲击电压类别,类,类,类,类,耐冲击电压值,U,W,(kV),6,4,2.5,1.5,92,SPD,不同连接方式下的,Up,值的要求,（,1,）按相线对,PE,、中性线对,PE,接线形式安装,SPD,时，,每只,SPD,的,Up,值不应大于（即小于或等于）,2.5kV,（,2,）按相线对中性线、中性线对,PE,接线形式安装,SPD,时，,每只,SPD,的,Up,值不应大于,2.5kV,，且相线对,PE,线之间二只,SPD,的,总电压保护水平,也不应大于,2.5kV,。,-,不少按该接线形式安装的,SPD,不满足此条的要求,对于总,Up,大于,2.5kV,的,SPD,，将不能在,220/380V,系统中使用,93,（,3,）、后级,SPD,参数的选择,设置位置,后级,SPD,，可以设置在需要保护的设备的电源处，也可以设置在中间电源配电箱,如,UPS,输入、输出电源柜（箱）。,In,的选择,对于中间配电箱，电涌保护器,( ),， 其标称放电电流不应小于,5kA,；,对于电子设备电源处，可采用,级试验的电涌保护器,( ),或（ ） ，其标称放电电流不应小于,3kA,。,电涌保护器应与同一线路上游的电涌保护器在能量上相配合， 这类资料应由制造商提供。,T,2,T,3,T,2,94,后级,SPD,的选择,SPD,的有效电压保护水平,U,p/f, U,p/f,的概念,SPD,连接导线的感应电压,U,加到,SPD,的电压保护水平,Up,中，导致,SPD,的最终电压保护水平高于,SPD,的电压保护水平，将,SPD,的最终电压保护水平定义为有效电压保护水平,U,/,。,E/1,SPD,U,a,U,b,U,p,95,后级,SPD,的选择,U,p/f,的计算,-,对限压型,SPD,，,U,p/f,=,U,p+,U,-,对电压开关型,SPD,（第一级），,U,p/f,=,U,p,或,U,中的大者，其中：,U,SPD,两端引线的感应电压降，即,L,（,di/dt,），户外线路进入建筑物处可按,1 kV/m,计算， 在其后位置 可按,U=0.2Up,计算， 仅是感应电涌时可略去不计,降低电涌保护器有效电压保护水平,U,/,的方法,-,可选择较小,U,p,值的电涌保护器；,-,应采用合理的接线方式并缩短连接电涌保护器的导体长度。,96,U,p/f,值的选择,当被保护设备与电涌保护器的之间的距离，,沿线路的长度,小于或等于,5 m,时或在线路有屏蔽并两端等电位连接下沿线路的长度小于或等于,10m,时， 应按下式计算。,U,p/f,U,w,式中：,U,w,被保护设备的绝缘耐冲击电压额定值,(kV),对于,U,p/f,大于,1.5kV,的,SPD,，将不能直接,用于保护电子设备,97,U,p/f,值的选择,当被保护设备距电涌保护器的距离， 沿线路的长度大于,10m,时， 应按下式计算,U,p/f, (,U,w,-,U,i,)/2,式中：,U,i,雷击建筑物附近， 电涌保护器与被保护设备之间电路环路的感应过电压,( kV ),。,当建筑物或房间有空间屏蔽和线路有屏蔽或仅线路有,屏蔽并两端等电位连接时，可不考虑电涌保护器与被保护设备之间电路环路的感应过电压， 但应按下式计算。,U,p/f,U,w,/2,98,Up,、,Uc,、,In,的关联性,Uc,、,In,与,Up,参数的选择要综合考虑。,Uc,序列值,：,110,、,130,、,150,、,175,、,230,、,240,、,250,、,260,、,275,、,280,、,320,、,385,、,420,、,440,、,460,、,510,、,550,、,600,、,630V,等,Up,序列值,：,0.9,、,1.0,、,1.2,、,1.5,、,1.8,、,2.0,、,2.5,、,3.0,、,4.0kV,Uc,高,-Up,高,In,大,-Up,高,SPD1,的,Uc,可适当高些（,385v,、,400v,）,设备处的,SPD,的,Uc,应低些（,320v,、,275v,）。,设备处的,SPD,的,In,可小些（,3 kA -10kA,），以满足,Up,的要求。,注意,：电子设备处,SPD,的,Uc,选择,385v,时，,Up,很难满足要求。,按,“,3+1,”,方式安装的,SPD,其总,U,p/f,不易满足要求。,99,5,、电源,SPD,的安装,（,1,）、电源,SPD,可以设置在以下部位：,-,电源的总配电箱（柜）,（,Iimp,、,In,）,- UPS,的输入、输出端电源柜（,In,）,-,建筑物顶部设备的电源箱（,In,）,-,楼层（竖井）配电柜（,In,）,-,机房配电箱（,In,）,-,电子信息设备的电源处（,In,）,-,室外配电箱（,Iimp,、,In,）,100,问题,3- SPD,越多,保护越可靠？,应根据线路现场环境（室外,/,竖井、靠近引下线及接闪器等,),、线路敷设方式,(,架空,/,埋地）、所保护的线路长度、被保护设备的,U,W,等因素选择合适的,SPD,。,SPD,本身也是一类器件，甚至是电子器件。核心部件本身存在使用寿命。,限压型,SPD,需要外加后备保护（熔断器、断路器等）,SPD,的设置并不是越多越好,过多的设置反而会增加系统的故障点,101,102,SPD,在,TT,系统中安装（,3+1,形式）,供电系统,主配电,二次配电,用电器,L1,L2,L3,N,PE,仪器保护,SPD1,SPD2,（,2,）,SPD,的安装方式,后级,SPD,按,“,3+1,”,形式安装时，相线,L,对,PE,线之间的电压保护水平也应满足要求。,103,SPD,在,TN-C-S,系统中的安装,供电系统,主配电,L1,L2,L3,N,PE,机房配电箱,设备电源,SPD1,SPD2,重复接地,TN-C,TN-S,104,SPD,在,TN-C-S,系统中按,“,3+1,”,形式的安装,供电系统,主配电,L1,L2,L3,N,PE,机房配电箱,设备电源,SPD1,SPD2,U,p1,U,p2,重复接地,TN-C,TN-S,注意,：后级,SPD,按,“,3+1,”,形式安装时，相线,L,对,PE,线之间的电压保护水平,也应满足要求。,105,TN-S,系统,SPD,安装位置示意图,设备机房配电箱,电源变压器,总配电箱,分配电箱,特殊重要,电子设备,电源,SPD,的安装,106,（,4,）、两级,SPD,间的配合,使用两级或以上的,SPD,对受保护设备进行保护时，必须考虑,SPD,间的配合问题。,在开关型和限压型,SPD,之间，其连线长度不应小于,10m,；,在限压型与限压型,SPD,之间，其连线长度不应小于,5m,。,如不能满足要求，应在连线之间加电感以退耦。,对于能量自动控制型,SPD,的安装要求按国家认可的,SPD,测试机构出具的测试报告执行，可以不设置退耦装置。,107,SPD,安装,（,5,）,SPD,的电流保护装置,检查,SPD,前端串接的电流保护装置的状态，其熔断器的电流值宜小于主回路电流值的,1/1.6,，空气开关的电流宜相差二个级别。,（,6,）,SPD,连接线安装工艺,连接线的色标（黄、绿、红、浅蓝、黄绿）,连接处应压接牢固,连接线不应缠绕横担铁,接地线短（凯文接线）直，不设置环形圈,108,（十三）、信号电涌保护器,SPD,1,、,信号,SPD,的选择,（,1,）、根据电子信息系统,线路敷设方式,，选择不同类型的,SPD,。,当电子系统的室外线路采用,金属线,时，在其引入的终端箱处应安装,D1,类高能量试验类型,的电涌保护器。其电流值应按以下要求选择：,对应于第一类防雷建筑物,: 2 kA,。,对应于第二类防雷建筑物,: 1.5kA,。,对应于第三类防雷建筑物,: 1.0kA,。,当电子系统的室外线路采用,光缆,时，在其引入的终端箱处的电气线路侧，当无金属线路引出本建筑物至其他有自己接地装置的设备时，可安装,B2,类慢上升率试验类型,的电涌保护器。其电流值应按以下要求选择：,对应于第一类防雷建筑物,: 100A,。,对应于第二类防雷建筑物,: 75A,。,对应于第三类防雷建筑物,: 50A,。,109,信号,SPD,（,2,）、根据电子信息系统设备的,工作率频、工作电压、接口型式、线路阻抗,等因素选择匹配的信号电涌保护器。,工作率频：,1M,、,6M,、,100M,、,800M,、,1000MHz,、,2GHz,等,工作电压 ：,5V,、,12V,、,15V,、,24V,、,48V,等,接口型式：,RJ11,、,RJ45,、,BNC,、,N,、压接等,2,、信号,SPD,的设置,信号,SPD,的安装应靠近在,被保护设备的端口,，,其接地端就近连接至已经接地的设备金属外壳、机架或直接接至等电位连接网络。,110,3,、信息线缆,（,1,）、,电子信息系统线缆与与其他管线的间距,其他管线,最小平行净距（,mm,）,最小交叉净距（,mm,）,防雷引下线,1000,300,保护地线,50,20,给水管,150,20,压缩空气管,150,20,热力管（不包封）,500,500,热力管（包封）,300,300,燃气管,300,20,勘察与设计,1,、勘察的内容,所在区域的地理位置、地质地貌、土壤电阻率、气候特征、环境等条件和雷击历史,建筑的高度、面积、屋顶形式；单体建筑与周围建（构）筑物的四至距离、地面状况；建筑本体结构、材料等；,（注：四至距离：单体被保护建筑与其四周邻近建筑、构筑物、道路等标志物之间的直线距离。）,建筑物内电气、电子设备位置、数量，进入建筑物的管、线的位置及铺设方式，是否采用屏蔽线缆；,凡需要进行地面开挖、建筑上加装防雷装置、铺设管线等，应对建筑物的结构形式、构造特征和结构承载力等方面进行勘察；,人员的活动情况；,原有防雷装置的现状；,勘察报告还应包括：对工程对象的文字表述、现状照片、必要的图纸及其它相关资料,111,2,、防雷工程设计应包括以下内容：,工程概况,设计依据,建筑物的防雷类别,设计说明,包括：必要性与可行性论证，保护原则，确定保护对象、明确保护措施，规定防雷装置的设置要求。文物建筑还包括与本体及环境风貌的协调,。,设备选型与配置（,材料、规格、产品型号与参数、数量等,）,必要的计算过程（,保护范围、接地电阻值）,对辅助材料、安装工艺的要求,与设计说明内容匹配的设计图纸,其它需要的内容（,如,SPD,的备案情况、降阻剂的环保情况等,）,112,113,建筑物防雷设计与施工标准,GB 50057-2010,建筑物防雷设计规范,GB 50343-2012,建筑物电子信息系统防雷技术规范,GB 50601-2010,建筑物防雷工程施工质量与验收规范,GB 50650-2011,石油化工装置防雷设计