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《建筑物防雷设计规范》GB 50057-2010

59371

 前 言

前 言


本规范是根据原建设部《关于印发<2005年工程建设标准规范制订、修订计划(第一批)>的通知》(建标函[2005]84号)的要求,由中国中元国际工程公司会同有关单位对《建筑物防雷设计规范》GB50057-94(2000年版)修订而成的。

本规范在修订过程中,规范编制组完成征求意见稿后,在网上并发函至有关单位和个人征求意见,根据所征求的意见完成送审稿,最后经审查定稿。

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:

1.增加了术语一章。

2.变更了防接触电压和防跨步电压的措施。

3.补充了外部防雷装置采用不同金属物的要求。

4.修改了防侧击的规定。

5.详细规定了电气系统和电子系统选用电涌保护器的要求。

6.简化了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。

7.部分条款作了更具体的要求。

本规范中以黑体字标志的条文为强制性条文,必须严格执行。

本规范由住房和城乡建设部负责管理和对强制性条文的解释,由中国机械工业联合会负责日常管理,由中国中元国际工程公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,注意积累资料,如发现需要修改或补充之处,请将意见和建议反馈给中国中元国际工程公司(地址:北京市海淀区西三环北路5号,邮政编码100089),以便今后修订时参考。

本规范组织单位、主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:

组织单位:中国机械工业勘察设计协会

主编单位:中国中元国际工程公司

参编单位:五洲工程设计研究院 中国气象学会雷电防护委员会 北京市避雷装置安全检测中心 中国石化工程建设公司 中国建筑设计研究院

主要起草人:林维勇 黄友根 焦兴学 陶战驹 王素英 杨少杰 宋平健 黄 旭 张文才 徐 辉

主要审查人:张力欣 王厚余 丁 杰 方 磊 欧清礼 尹君平 王云福 关象石 杨维林

1总 则

1 总 则

1.0.1 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。
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1.0.2 本规范适用于新建、扩建、改建建(构)筑物的防雷设计。
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1.0.3 建(构)筑物防雷设计,应在认真调查地理、地质、土壤、气象、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,详细研究并确定防雷装置的形式及其布置。

1.0.4 建(构)筑物防雷设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术 语

2 术 语

2.0.1 对地闪击 lightning flash to earth

雷云与大地(含地上的突出物)之间的一次或多次放电。

2.0.2 雷击 lightning stroke

对地闪击中的一次放电。

2.0.3 雷击点 point of strike

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。

2.0.4 雷电流 lightning current

流经雷击点的电流。

2.0.5 防雷装置 lightning protection system(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 external lightning protection system

由接闪器、引下线和接地装置组成。

2.0.7 内部防雷装置 internal lightning protection system

由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。

2.0.8 接闪器 air-termination system

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。
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2.0.9 引下线 down-conductor system

用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。

2.0.10 接地装置 earth-termination system

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。

2.0.11 接地体 earth electrode

埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。

2.0.12 接地线 earthing conductor

从引下线断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。

2.0.13 直击雷 direct lightning flash

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。

2.0.14 闪电静电感应 lightning electrostatic induction

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,如没有就近泄入地中就会产生很高的电位。

2.0.15 闪电电磁感应 lightning electromagnetic induction

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。

2.0.16 闪电感应 lightning induction

闪电放电时,在附近导体上产生的雷电静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。

2.0.17 闪电电涌 lightning surge

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,表现为过电压、过电流的瞬态波。

2.0.18 闪电电涌侵入 lightning surge on incoming services

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。

2.0.19 防雷等电位连接 lightning equipotential bonding(LEB)

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。

2.0.20 等电位连接带 bonding bar

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做等电位连接的金属带。

2.0.21 等电位连接导体 bonding conductor

将分开的诸导电性物体连接到防雷装置的导体。

2.0.22 等电位连接网络 bonding network(BN)

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。

2.0.23 接地系统 earthing system

将等电位连接网络和接地装置连在一起的整个系统。

2.0.24 防雷区 lightning protection zone(LPZ)

划分雷击电磁环境的区,一个防雷区的区界面不一定要有实物界面,如不一定要有墙壁、地板或天花板作为区界面。

2.0.25 雷击电磁脉冲 lightning electromagnetic impulse(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。

2.0.26 电气系统 electrical system

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 electronic system

由敏感电子组合部件构成的系统。
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2.0.28 建(构)筑物内系统 internal system

建(构)筑物内的电气系统和电子系统。

2.0.29 电涌保护器 surge protective device(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。

2.0.30 保护模式 modes of protection

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。
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2.0.31 最大持续运行电压 maximum continuous operatingvoltage(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器传输特性减低的最大方均根电压或直流电压。

2.0.32 标称放电电流 nominal discharge current(In)

流过电涌保护器8/20μs电流波的峰值。

2.0.33 冲击电流 impulse current(Iimp)

由电流幅值Ipeak、电荷Q和单位能量W/R所限定。

2.0.34 以Iimp试验的电涌保护器 SPD tested with Iimp

耐得起10/350μs典型波形的部分雷电流的电涌保护器需要用Iimp电流做相应的冲击试验。

2.0.35 I 级试验 class I test

电气系统中采用 I 级试验的电涌保护器要用标称放电电流In、1.2/50μs冲击电压和最大冲击电流Iimp做试验。I级试验也可用 T1 外加方框表示,即

2.0.36 以In试验的电涌保护器 SPD tested with In

耐得起8/20μs典型波形的感应电涌电流的电涌保护器需要用In电流做相应的冲击试验。

2.0.37 Ⅱ级试验 class Ⅱ test

电气系统中采用Ⅱ级试验的电涌保护器要用标称放电电流In、1.2/50μs冲击电压和8/20μs电流波最大放电电流Imax做试验。Ⅱ级试验也可用 T2 外加方框表示,即

2.0.38 以组合波试验的电涌保护器 SPD tested with acombination wave

耐得起8/20μs典型波形的感应电涌电流的电涌保护器需要用Isc短路电流做相应的冲击试验。

2.0.39 Ⅲ 级试验 class Ⅲ test 

电气系统中采用 Ⅲ 级试验的电涌保护器要用组合波做试验。组合波定义为由2Ω组合波发生器产生1.2/50μs开路电压Uoc和8/20μs短路电流Isc。Ⅲ 级试验也可用 T3 外加方框表示,即

2.0.40 电压开关型电涌保护器 voltage switching type SPD

无电涌出现时为高阻抗,当出现电压电涌时突变为低阻抗。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。

2.0.41 限压型电涌保护器 voltage limiting type 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、抑制二极管作限压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。

2.0.42 组合型电涌保护器 combination type SPD

由电压开关型元件和限压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、限压型或电压开关型和限压型皆有。

2.0.43 测量的限制电压 measured limiting voltage

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。

2.0.44 电压保护水平 voltage protection level(Up)

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。

2.0.45 1.2/50μs冲击电压 1. 2/50μs voltage impulse

规定的波头时间T1为1.2μs、半值时间T2为50μs的冲击电压。

2.0.46 8/20μs冲击电流 8/20μs current impulse

规定的波头时间T1为8μs、半值时间 T2为20μs的冲击电流。

2.0.47 设备耐冲击电压额定值 rated impulse withstand voltage of equipment(Uw)

设备制造商给予的设备耐冲击电压额定值,表征其绝缘防过电压的耐受能力。

2.0.48 插入损耗 insertion loss

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。

2.0.49 回波损耗 return loss

反射系数倒数的模。以分贝(dB)表示。

2.0.50 近端串扰 near-end crosstalk(NEXT)

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。

3建筑物的防雷分类

3 建筑物的防雷分类

3.0.1 建筑物应根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
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3.0.2 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物:

1 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。

2 具有0区或20区爆炸危险场所的建筑物。

3 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。
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3.0.3 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物:

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泵房等特别重要的建筑物。

注:飞机场不含停放飞机的露天场所和跑道。

3 国家级计算中心、国际通信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。

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。
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3.0.4 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑物:

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。
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4建筑物的防雷措施

4.1 基本规定

4 建筑物的防雷措施


4.1 基本规定

4.1.1 各类防雷建筑物应设防直击雷的外部防雷装置,并应采取防闪电电涌侵入的措施。

第一类防雷建筑物和本规范第3.0.3条第5~7款所规定的

第二类防雷建筑物,尚应采取防闪电感应的措施。

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,下列物体应与防雷装置做防雷等电位连接:

1)建筑物金属体。

2)金属装置。

3)建筑物内系统。

4)进出建筑物的金属管线。

2 除本条第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。

4.1.3 本规范第3.0.3条第2~4款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷击电磁脉冲的措施。其他各类防雷建筑物,当其建筑物内系统所接设备的重要性高,以及所处雷击磁场环境和加于设备的闪电电涌无法满足要求时,也应采取防雷击电磁脉冲的措施。防雷击电磁脉冲的措施应符合本规范第6章的规定。
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4.2 第一类防雷建筑物的防雷措施

4.2 第一类防雷建筑物的防雷措施

4.2.1 第一类防雷建筑物防直击雷的措施应符合下列规定:

1 应装设独立接闪杆或架空接闪线或网。架空接闪网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。

2 排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的下列空间应处于接闪器的保护范围内:

1)当有管帽时应按表4.2.1的规定确定。

2)当无管帽时,应为管口上方半径5m的半球体。

3)接闪器与雷闪的接触点应设在本款第1项或第2项所规定的空间之外。

3 排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等,当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧,以及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀,接闪器的保护范围应保护到管帽,无管帽时应保护到管口。

4 独立接闪杆的杆塔、架空接闪线的端部和架空接闪网的每根支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱,宜利用金属杆塔或钢筋网作为引下线。

5 独立接闪杆和架空接闪线或网的支柱及其接地装置与被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的间隔距离(图4.2.1),应按下列公式计算,且不得小于3m:

6 架空接闪线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的间隔距离(图4.2.1),应按下列公式计算,且不应小于3m:

式中:Sa2——接闪线至被保护物在空气中的间隔距离(m);

h——接闪线的支柱高度(m);

l——接闪线的水平长度(m)。

7 架空接闪网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的间隔距离,应按下列公式计算,且不应小于3m:

8 独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网应设独立的接地装置,每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区,可适当增大冲击接地电阻,但在3000Ωm以下的地区,冲击接地电阻不应大于30Ω。
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4.2.2 第一类防雷建筑物防闪电感应应符合下列规定:

1 建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物,均应接到防闪电感应的接地装置上。

金属屋面周边每隔18m~24m应采用引下线接地一次。

现场浇灌或用预制构件组成的钢筋混凝土屋面,其钢筋网的交叉点应绑扎或焊接,并应每隔18m~24m采用引下线接地一次。

2 平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物,其净距小于100mm时,应采用金属线跨接,跨接点的间距不应大于30m;交叉净距小于100mm时,其交叉处也应跨接。

当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时,连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺栓连接的法兰盘,在非腐蚀环境下,可不跨接。

3 防闪电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置共用,其工频接地电阻不宜大于10Ω。防闪电感应的接地装置与独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网的接地装置之间的间隔距离,应符合本规范第4.2.1条第5款的规定。

当屋内设有等电位连接的接地干线时,其与防闪电感应接地装置的连接不应少于2处。
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4.2.3 第一类防雷建筑物防闪电电涌侵入的措施应符合下列规定:

1 室外低压配电线路应全线采用电缆直接埋地敷设,在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。

2 当全线采用电缆有困难时,应采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线,并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入。架空线与建筑物的距离不应小于15m。

在电缆与架空线连接处,尚应装设户外型电涌保护器。电涌保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不应大于30Ω。所装设的电涌保护器应选用Ⅰ级试验产品,其电压保护水平应小于或等于2.5kV,其每一保护模式应选冲击电流等于或大于10kA;若无户外型电涌保护器,应选用户内型电涌保护器,其使用温度应满足安装处的环境温度,并应安装在防护等级IP54的箱内。

当电涌保护器的接线形式为本规范表J.1. 2中的接线形式2时,接在中性线和PE线间电涌保护器的冲击电流,当为三相系统时不应小于40kA,当为单相系统时不应小于20kA。

3 当架空线转换成一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入时,其埋地长度可按下式计算:

4 在入户处的总配电箱内是否装设电涌保护器应按本规范第6章的规定确定。当需要安装电涌保护器时,电涌保护器的最大持续运行电压值和接线形式应按本规范附录J的规定确定;连接电涌保护器的导体截面应按本规范表5.1.2的规定取值。

5 电子系统的室外金属导体线路宜全线采用有屏蔽层的电缆埋地或架空敷设,其两端的屏蔽层、加强钢线、钢管等应等电位连接到入户处的终端箱体上,在终端箱内是否装设电涌保护器应按本规范第6章的规定确定。 

6 当通信线路采用钢筋混凝土杆的架空线时,应使用一段护套电缆穿钢管直接埋地引入,其埋地长度可按本规范式(4.2. 3)计算,且不应小于15m。在电缆与架空线连接处,尚应装设户外型电涌保护器。电涌保护器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地,其冲击接地电阻不应大于30Ω。所装设的电涌保护器应选用D1类高能量试验的产品,其电压保护水平和最大持续运行电压值应按本规范附录J的规定确定,连接电涌保护器的导体截面应按本规范表5.1. 2的规定取值,每台电涌保护器的短路电流应等于或大于2kA;若无户外型电涌保护器,可选用户内型电涌保护器,但其使用温度应满足安装处的环境温度,并应安装在防护等级IP54的箱内。在入户处的终端箱内是否装设电涌保护器应按本规范第6章的规定确定。

7 架空金属管道,在进出建筑物处,应与防闪电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道,宜每隔25m接地一次,其冲击接地电阻不应大于30Ω,并应利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线,其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。

埋地或地沟内的金属管道,在进出建筑物处应等电位连接到等电位连接带或防闪电感应的接地装置上。
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4.2.4 当难以装设独立的外部防雷装置时,可将接闪杆或网格不大于5m×5m或6m×4m的接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上,接闪网应按本规范附录B的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设;当建筑物高度超过30m时,首先应沿屋顶周边敷设接闪带,接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上,也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外,并应符合下列规定:

1 接闪器之间应互相连接。

2 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或对称布置,其间距沿周长计算不