GB 50057-1994(2000年修订版)建筑物防雷设计规范附录.docx

GB中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范GB500574994附录DesigncodeforprotectionofStructuresagainstlightning(Addenda)(2000修订)附录一建筑物年预计雷击次数1 .建筑物年预计雷击次数应按下式确定：N=kNgAe（附1.1）式中：N-建筑物预计雷击次数（次/a）；女-校正系数，在一般情况下取1,在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；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，以及特别潮湿的建筑物取1.5；Ng-建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次/（knFa）；AL与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km）2 .雷击大地的年平均密度应按下式确定：Ng=0.024Td13（附1.2）式中：A-年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（da）。3 .建筑物等效面积Ae应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定：（1）当建筑物的高“小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定（附图1.1）：Z）=J"（200-，）（附L3）Ae=LW+2（£+W）7/（200-H）+11H（200-H）10-6（附L4）式中：。-建筑物每边的扩大黄度（m）；L、W、分别为建筑物的长、宽、高（m）。小,1SZ)H附图1,I体筑物的等效血根注：建筑物平面积扩大后的面积Ae如附图1.1中周边虚线所包围的面积。（2）当建筑物的高”等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算；建筑物的等效面积应按下式确定。Ae=（LW+2H（L+W）+H2）IO6（附1.5）（3）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Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。附录二建筑物易受雷击的部位1 .平屋面或坡度不大于1/10的屋面檐角、女儿墙、屋檐附图2.1（八）>2.1(b)02 .坡度大于1/10且小于1/2的屋面屋角、屋脊、檐角、屋檐附图2.1(c)。3 .坡度不小于1/2的屋面屋角、屋脊、檐角附图2.1(d)。4 .对附图2.1(C)和2.1(d),在屋脊有避雷带的情况下，当屋檐处于屋脊避雷带的保护范围内时屋檐上可不设避雷带。(c)上殳常击赧位;不马受铸击的原需诙凰情:附用2.1齿筑物站受流击的部位附录四滚球法确定接闪器的保护范围1 .单只避雷针的保护范围应按下列方法确定(附图4.1)O(1)当避雷针高度力小于或等于九时：距地面hr处作一平行于地面的平行线；以针尖为圆心，耳为半径，作弧线交于平行线的A、B两点；以A、B为圆心，几为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体；避雷针在加高度的打'平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定：附由4.I圆支避寓"的保护龟HG=(2¼-)-v(2A-Ay)%=(2z.-h)(附4.1)(附4.2)式中：a-避雷针在限高度的总'平面上的保护半径(m)；瓦滚球半径，按本规范表5.2.1确定(m)；优-被保护物的高度(m)；避雷针在地面上的保护半径(m)o(2)当避雷针高度力大于及时，在避雷针上取高度瓦的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的做法同本款第(1)项。(附4.1)和(附4.2)式中的力用及代入。2 .双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度力小于或等于耳的情况下，当两支避雷针的距离。大于或等于2、h(2hr-h)时，应各按单支避雷针的方法确定；当。小于2而近二万时，应按下列方法确定(附图4.2)。（m31（3）在地面上每侧的最小保护宽度为按下式计算：b0=CO=EO=Ji（2¼-1）-Z）i2（附4.6）在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下式确定：hx=hr-J仇一.7+Q”J（附4.7）式中：元距CE线或HO'线的距离。该保护范围上边线是以HO'线上距地面九的一点0'为圆心，以J（九一%）2+上：为半径所作的圆MABo（4）两针间AEBC内的保护范围，ACo与AEo是对称的，BCo与是对称的，ACo部分的保护范围按以下方法确定：在加和。点所处的垂直平面上，以儿作为假想避雷针，按单支避雷针的方法确定（见附图4.3的1-1剖面图）。确定AK9、BCO,防。部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。（5）确定我平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。4.矩形布置的四支等高避雷针的保护范围，在h小于或等于hr的情况下，当D3大于或等于2（2¼-A）时，应各按双支等高避雷针的方法确定；当。3小于2，（2九一）时,应按下列方法确定（附图4.4）。（1）四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。（2）B、E避雷针连线上的保护范围见附图4.4的1-1剖面图，外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定：以5、E两针针尖为圆心、加为半径作弧相交于。点，以。点为圆心、九为半径作圆弧，与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度瓦按下式计算：5=-（）2÷A-¼（附4.8）（3）附图4.4的2-2剖面的保护范围，以P点的垂直线上的。点（距地面的高度为加+%）为圆心，几为半径作圆弧与5、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于尸、H点。F点（H点与此类同）的位置及高度可按下列计算式确定：（r-x）2=h2r-（o÷x）2（附4.9）（¼÷¼-AJ2=h；一（9LT）（附4.10）（4）确定附图4.4的3-3剖面保护范围的方法与本款第（3）项相同。（5）确定四支等高避雷针中间在至力之间于儿，高度的9平面上保护范围截面的方法：以P点为圆心、，2也（久-）-气-儿尸为半径作圆或圆弧,与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见附图4.4中的虚线。附图4.5单根架空避宙线的保护范围5 .单根避雷线的保护范围，当避雷线的高度力大于或等于2瓦时，无保护范围；当避雷线的高度力小于2瓦时，应按下列方法确定（附图4.5）。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下，当等高支柱间的距离小于12Om时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m,距离为120150m时宜采用3mo（1）距地面几处作一平行于地面的平行线；（2）以避雷线为圆心、耳为半径，作弧线交于平行线的A、8两点；（3）以A、B为圆心，耳为半径作弧线，该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围；（4）当力小于2加且大于及时，保护范围最高点的高度鼠按下式计算：（附4.11）hr=2hrh（5）避雷线在几高度的双平面上的保护宽度，按下式计算：bx=（2r-）-A（2¼-）（附4.12）式中：避雷线在几高度的m'平面上的保护宽度（m）；力避雷线的高度（m）；瓦-滚球半径，按本规范表5.2.1确定（m）；九一被保护物的高度（m）。（6）避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。附图L6两根等高避宙线在人小卜或等于儿时的保护范围6 .两根等高避雷线的保护范围，应按下列方法确定。（1）在避雷线高度h小于或等于hr的情况下，当。大于或等于-、）时,各按单根避雷线所规定的方法确定；当。小于2，力（24一力）时,按下列方法确定（附图4.6）：两根避雷线的外侧，各按单根避雷线的方法确定；两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定：以A、B两避雷线为圆心，瓦为半径作圆弧交于。点，以O点为圆心、耳为半径作圆弧交于A、B点；两避雷线之间保护范围最低点的高度%按下式计算：hi）=J力；_（9）2+0一4（附4.13）（附4.14）避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定，但在中线上%线的内移位置按以下方法确定（附图4.6的1-1剖面）：以双支避雷针所确定的保护范围中点最低点的高度J（4一用2+（?作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与线交于E点。内移位置的距离X也可按下式计算：X=J瓦（24一瓦）一4附录五分流系数上1 .分流系数融，单根引下线时应为L两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线时应为0.66,接闪器成团合环或网状的多根引下线时应为0.44（附图5.1）OQ）单根引F线.瓦=1（b）两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引F线4=0.66附图5.1分流系数上（一）注：S为空气中距离，/s为引下线从计算点到等电位连接点的长度2 .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上应按附图5.2确定。雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类/幅值（kA）5037.525Tl波头时间（s）0.250.250.25T2半值时间（s）100100100/为平均陡度（kAs）200150100首次以后雷击的雷电流参量附表6.2长时间雷击的雷电流参量附表6.3雷电流参数防雷建筑物类别一类二类三类Q/电荷量（C）200150100T时间（三）0.50.50.5平均电流Q/T说明对平原和低建筑物典型的向下闪击，其可能的四种组合见附图6.3o对约高于100m的高层建筑物典型的向上闪击，其可能的五种组合见附图6.4o从附图6.3和附图6.4可分析出附图6.1。附图63向下闪击可畿的雷击组合附图6向上闪击可靛的击击组合附录七环路中感应电压、电流和能量的计算1.在不同的线路结构和敷设路径(附图7.1)以及不同的外部防雷装置下当雷击建筑物的防雷装置时,在该等线路中预期的最大感应电压和能量可近似地按附表7.1中的计算式计算。（八）包围一大面积并与引下线不绝缘的环路(b)包围一小面积并与引下线不绝缘的环路(c)布置相似于（八）,但环路所包围的面积是小的，装置极靠近引下线并与其接触(d)布置相似于（八）,但环路安装在封密型金属电缆管道内(e)布置相似于（八）,电路由屏蔽电缆组成，屏蔽层是引下线的一部分(f)布置相似于(b),电路由两芯线的屏蔽电缆组成，电缆屏蔽层是引下线的一部分，所考虑的环路与防雷装置绝缘附图7.1应用于附表7.1的环路布置流经引下线的分雷电流；K-作自然引下线用的金属电缆管道;T-作引下线用的金属结构立柱；电气装置平行于引下线的长度。防雷区（LPZ）的屏蔽/顶附困7.2环路中的感应电压和电流注：当环路不是矩形时，应转换为相同环路面积的矩形环路。图中的电力线路或信息线路也可以是邻近的两端做了等电位连接的金属物。若略去导线的电阻（最坏情况），最大短路电流心max可按下式确定：scmax=ILlO力lmax/L（八）（附7.2）式中：L环路的自电感（三）。矩形环路的自电感可按下式计算：L=.8i+ft2-0.8(÷A)+0.4ln(2A)1÷/1J+0.4lnI(2r)(l+l÷()2106（三）(附7.3)式中：一环路导线的半径（m）。3.格栅形屏蔽建筑物遭直接雷击时在LPZI区内环路的感应电压和电流在LPZl区VS空间内的磁场强度Hl应按式（63.2-4）确定。根据附图7.2所示环路，其开路最大感应电压U8/max宜按下式确定：UoC/max="l（l+/w）*（w/dlr）omax/Tl（V）（附7.4）式中&/w环路至屏蔽墙的距离（m）,根据式（6.3.2-5）du.ds2,曲厂一环路至屏蔽顶的平均距离（m）；ZomaxLPZOa区内的雷电流最大值（八）；形状系数（1/加），取跖=o.oi（i/诟）；w格栅形屏蔽的网格宽（m）。若略去导线的电阻（最坏情况），最大短路电流口皿可按下式确定：LnlaX=M）0ln（l+4w）.*"/匹乩/maL（八）（附7.5）4.在LPZil+1区（n等于或大于1）内的感应电压和电流在LPZIl+1区VS空间内的磁场强度Hm看成是均匀的情况下（见图6.322）,附图7.2所示环路，其最大感应电压和电流可按式（附7.1）和式（附7.2）确定，该两式中的Hmax应根据式（6.32-2）或式（6.32-6）计算出的Hn+lmax代入。式（6.322）中的M用Hn+1max代入，HO用"nmax代入。说明计算举例，以附图7.3和附图7.4两种装置作为例子。建筑物属于第二类防雷建筑物。以附表7.1中给出的计算式为基准，指出其实际的应用。两个例子中的线路敷设均无屏蔽。第I种情况：以附图7.3所示的装置作为例子。外部防雷装置有四根引下线，它们之间的距离设定为Ion1。为评价电压Ui（它决定水管与设备G2之间的最小分开距离S）,采用附表7.1的（）列和附图7.1的（）图。UI=0.75×××100=0.75×6×10/20×100=318kV式中：I从水管至设备的最近点向下至水管水平走向的高（m）。若由于过大的电压Ul而引发的击穿火花，其能量按附表7.1的相关计算式评价：Wi=0.56××z×2000=0.56×6×1020×2000=3.36kJ为评价电压U2（信息系统与低压电力装置之间的电压）采用附表7.1的Qb）列和附图7.1的Qb）图。U）=0.75×l×yah×2.0=0.75×6×1020×2.0=8.5kV评价击穿火花的相应能量则采用附表7.1第一行的相关计算式：W2=O.56××7z×l=0.56×6×1020×l=1.68J1通信系统；2电力系统；GiI级设备（有PE线）；G211级设备（无PE线）；U1水管与电力系统之间的电压；U2it信系统与电力系统之间的电压;P低压电力线CIR导线：LN）低压电力线（3娥导线：l1.n、re）回加置绝0的设备，11级渔务附图7.3外墙无钢筋混凝土的建筑物diG2设备与水管之间的平均距离，d=lm;h建筑物高度，h=20m；1金属装置与防雷装置引下线平行路径的长度;s分开距离；w金属水管或其他金属装置。注：本例设定水管与引下线之间在上端需要连接，因为它们之间的隔开距离小于所要求的安全距离。第11种情况：以附图7.4的装置为例子。建筑物为无窗钢筋混凝土结构。计算方法与第I种情况相似。管线的路径与第I种情况相同。所采用的计算式为附表7.1的最后一行。Ui=O.75××l7zx2.0=0.75×6×l20x2.0=2kVWi=0.75××l7z×1.5=0.75x6xl20xl.5=0.25JU2=0.75××lz×0.1=0.75×6×l20×0.1=22.5kVw2=0.56××1z2×0.002=0.56×6×l400×0.002=（略去不计）比较第I种和第II种情况的Ui,可清楚地证实外墙采用钢筋混凝土结构所得到的屏蔽效率。附图7.3中的U2电压和附图7.4中的U3电压，其大小取决与低压电力线路与通信线路所形成的有效感应面积的大小。第II种情况所示的通信线路路径很明显是不利的，以致感应电压U3大于第I种情况采用的路径所产生的电压，即附图7.4中虚线所示的线路路径产生的U2。附图7.4所示的线路路径的U3电压预期可达到U=2kV的值。参照现今实际的一般装置，由于等电位连接的规定，保护线（PE线）是与水管接触的。所以采用I级设备时U1电压可能发生于设备内的电力系统与通信系统之间。因此，采用无保护线的U级设备是有利的.附图7.4外墙为钢筋混凝土的建筑物注：1.图例和标注的意义见附图7.3；2.U2和U3是通信系统和电力系统之间的电压，其大小取决于感应面积。附录八名词解释名词解释附表8.1本规范用名词解释接闪器(Air-terminationsystem)直接截受雷击的避雷针、避雷带(线)、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等弓I下线(Down-conductorsystem)连接接闪器与接地装置的金属导体接地装置(Earth-terminationsystem)接地体和接地线的总合接地体(EartheIeCtrode)埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体接地线(Earthconductor)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装置的连接导体防雷装置(Lightningprotectionsystem,LPS)接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导体的总合直击雷(Directlightningflash)闪电直接击在建筑物、其他物体、大地或防雷装置上，产生电效应、热效应和机械力者雷电感应(Lightninginduction)闪电放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应，它可能使金属部件之间产生火花静电感应(EleCtroStatiCindUCtiOn)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，如不就近泄入地中就会产生很高的电位电磁感应(Electromaneticinduction)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雷电波侵入(LightningSurgeonincomingServices)由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备信息系统(Informationsystem)建筑物内许多类型的电子装置，包括计算机、通信设备、控制装置等的统称向下闪击(Downwardflash)开始于雷云向大地产生的向下先导。一向下闪击至少有一首次短时雷击，其后可能有多次后续短时雷击并可能含有一次或多次长时间雷击向上闪击(UPWardflaSh)开始于一接了地的建筑物向雷云产生的向上先导。一向上闪击至少有一其上有或无叠加多次短时雷击的首次长时间雷击，其后可能有多次短时雷击并可能含有一次或多次长时间雷击雷击(Lightningstroke)闪击中的一次放电短时雷击(Shortstroke)脉冲电流的半值时间公短于2ms的雷击长时间雷击(Longstroke)电流从遮头起自峰值10%至波尾降至峰值10%之间的时间长于2ms且短于Is的雷击雷击点(Pointofstrike)雷击接触大地、建筑物或防雷装置的那一点雷电流(Lightningcurrent)流入雷击点的电流单位能量(SPeCi自Cenergy)一闪击时间内雷电流平方对时间的积分。它代表雷电流在一单位电阻上所产生的能量雷击电磁脉冲(Lightningelectromagneticimpulse,LEMP)是一种干扰源。本规范指闪电直接击在建筑物防雷装置和建筑物附近所引起的效应。绝大多数是通过连接导体的干扰，如雷电流或部分雷电流、被雷电击中的装置的电位升高以及电磁辐射干扰防雷区(Lightningprotectionzone,LPZ)需要规定和控制雷击电磁环境的那些区等电位连接(Equipotentialbonding,bonding)将分开的装置、诸导电物体用等电位连接导体或电涌保护器连接起来以减小雷电流在它们之间产生的电位差等电位连接带(Bondingbar)将金属装置、外来导电物、电力线路、通信线路及其他电缆连于其上以能与防雷装置做等电位连接的金属带等电位连接导体(Bondingconductor)将分开的装置诸部分互相连接以使它们之间电位相等的导体等电位连接网络(BOndingnetwork)由一个系统的诸外露导电部分做等电位连接的导体所组成的网络本规范用名词解释共用接地系统(COmmOnearthingsystem)一建筑物接至接地装置的所有互相连接的金属装置，包括防雷装置接地基准点(Earthingreferencepoint,ERP)一系统的等电位连接网络与共用接地系统之间唯一的那一连接点电涌保护器(浪涌保护器，以前称过电压保护器)(Surgeprotectivedevice,SPD)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最大持续运行电压UC(Maximumcontinuousoperatingvoltage)可能持续加于电涌保护器的最大方均根电压或直流电压，等于电涌保护器的额定电压标称放电电流In(Nominaldischargecurrent)流过SPD、820s电流波的峰值电流。用于对SPD做11级分类试验，也用于对SPD做I级和11级分类试验的预处理冲击电流mp(Impulsecurrent)规定包括幅值电流/peak和电荷Q11级分类试验的最大放电电流Imax(MaximumdischargecurrentImaxforclassIItest)流过SPD、820s电流波的峰值电流。用于11级分类试验。TmaX大于InI级分类试验(CalssItests)用标称放电电流n>1.250S冲击电压和最大冲击电流/imp做的试验。最大冲击电流在IOms内通过的电荷Q(As)等于幅值电流Tpesk(kA)的二分之一，即Q(As)=0.5/PeSk(kA)II级分类试验(CaISSItests)用标称放电电流4、L250s冲击电压和最大冲击电流ImaX做的试验。混合波(Combinationwave)发生器产生1.250s冲击电压加于开路电路和820s冲击电流加于短路电路，开路电压的符号为UocIII级分类试验(CalSSIIItests)用混合波(L25s820s)做的试验电压开关型SPD(VoltageswitchingtypeSPD)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、闸流管和三端双向可控硅元件做这类SPD的组件。有时称这类SPD为“短路开关型”或“克罗巴型”SPD限压型SPD(VoltagelimitingtypeSPD)无电涌出现时为高阻抗，随着电涌电流和电压的增加，阻抗跟着连续变小。通常采用压敏电阻、抑制二极管做这类SPD的组件。有时称这类SPD为“箝压型”SPD组合型SPD(CombinationtypeSPD)由电压开关型组件和限压型组件组合而成，可以显示为电压开关型或限压型或这两者都有的特性，这决定于所加电压的特性说明原规范附录五改为本附录八。原规范附录六应改为附录九。附录中增加本局部修订条文的附录五、附录六和附录七。第六章为新加条文。本附录八中从“电涌保护器”至最后的“组合型SPD”等的名词解释均引自IEC61643-1：1998(Surgeprotectivedevicessonnectedtolow-voltagepowerdistributionsystem-Part11Performancerequirementsandtestingmethods,连接至低压配电系统的电涌保护器，第1部分：性能要求和试验方法)。附录九本规范用词说明一、行本规范条文时，对于要求严格程度的用词说明如下，以便在执行中区别对待：1 .表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用“必须”；反面词采用“严禁”。2 .表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用“应”；反面词采用“不应”或“不得”。3 .表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用“宜”或“可”；反面词采用“不宜”。二、条文中指明必须按其他有关标准和规范执行的写法为，“应按执行”或“应符合要求或规定: