趙侃坤

（江蘇智方建設(shè)工程有限公司，江蘇 南京210000）

0 引言

GB50057—2010對建筑物的防雷分級按照建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果分為3類，分別為第一類建筑、第二類建筑、第三類建筑，并對這3類防雷建筑所對應(yīng)的滾球半徑以及接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸作出了明確規(guī)定，規(guī)定了明敷接閃導(dǎo)體固定支架的高度。設(shè)計人員在實(shí)際設(shè)計中，往往按照規(guī)范中所要求的接閃導(dǎo)體固定支架的高度進(jìn)行設(shè)計，忽視驗證接閃導(dǎo)體固定支架的高度是否滿足防雷要求這一環(huán)節(jié)。

1 規(guī)范對接閃網(wǎng)的具體要求

GB50057—2010對這3類建筑的滾球半徑及接閃網(wǎng)網(wǎng)格規(guī)定如表1所示。

表1 接閃網(wǎng)布置

同時還規(guī)定：明敷接閃導(dǎo)體固定支架的高度不宜小于150mm。（此要求在GB50057—2010作出補(bǔ)充，GB50057—1994中沒有具體要求）

2 3類防雷建筑的計算驗證

下面采用滾球法舉例計算驗證3類建筑采用接閃網(wǎng)防雷時所對應(yīng)的滾球半徑、接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸以及接閃導(dǎo)體固定支架的高度是否能夠完整地保護(hù)建筑物。

2.1 第一類防雷建筑計算

假設(shè)建筑物為平屋面，屋頂高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：5m×5m、墻體厚度：300mm，接閃網(wǎng)沿建筑物屋頂四周明敷成環(huán)，接閃導(dǎo)體固定支架高度Hs＝150mm，滾球半徑Hr＝30m。

接閃網(wǎng)高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保護(hù)物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導(dǎo)體的距離：D＝5m。

單根接閃導(dǎo)體在Hx高度保護(hù)半徑：

2根平行的接閃導(dǎo)體之間保護(hù)范圍最低點(diǎn)高度：

H0＞Hx，因此在接閃網(wǎng)范圍內(nèi)的建筑物會被保護(hù)。

結(jié)合Rx＝0.24m，大于“墻體厚度／2”，因此建筑物會被接閃網(wǎng)完全保護(hù)。如圖1所示。

2.2 第二類防雷建筑計算

假設(shè)建筑物為平屋面，屋頂高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：10m×10m、墻體厚度：300mm，接閃網(wǎng)沿建筑物屋頂四周明敷成環(huán)，接閃導(dǎo)體固定支架高度Hs＝150mm，滾球半徑Hr＝45m。

接閃網(wǎng)高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

圖1 第一類防雷建筑接閃網(wǎng)保護(hù)范圍

被保護(hù)物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導(dǎo)體的距離：D＝10m。

單根接閃導(dǎo)體在Hx高度保護(hù)半徑：

2根平行的接閃導(dǎo)體之間保護(hù)范圍最低點(diǎn)高度：

H0＜Hx，因此在接閃網(wǎng)范圍內(nèi)建筑物中心約有一半?yún)^(qū)域保護(hù)不到，具體保護(hù)范圍如圖2所示。

圖2 第二類防雷建筑接閃網(wǎng)保護(hù)范圍

2.3 第三類防雷建筑計算

假設(shè)建筑物為平屋面，屋頂高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：20m×20m、墻體厚度：300mm，接閃網(wǎng)沿建筑物屋頂四周明敷成環(huán)，接閃導(dǎo)體固定支架高度Hs＝150mm，滾球半徑Hr＝60m。

接閃網(wǎng)高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保護(hù)物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導(dǎo)體的距離：D＝20m。

單根接閃導(dǎo)體在Hx高度保護(hù)半徑：

2根平行的接閃導(dǎo)體之間保護(hù)范圍最低點(diǎn)高度：

H0＜Hx，因此在接閃網(wǎng)范圍內(nèi)建筑物中心大部分區(qū)域保護(hù)不了，僅邊緣部分受到保護(hù)，具體保護(hù)范圍如圖3所示。

3 總結(jié)及建議

通過典型性舉例（防雷建筑物尺寸等于接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸）可以看出，GB50057—2010對3類防雷建筑所對應(yīng)的滾球半徑以及接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸作出了明確規(guī)定，而對明敷接閃導(dǎo)體固定支架的高度只用了“不宜”小于150mm，實(shí)際設(shè)計中需要計算出接閃導(dǎo)體固定支架的高度，并不能一味地采取150mm這個尺寸，做到具體工程具體對待，否則作出的防雷設(shè)計是不合格的（GB50057—2010指出即使按照規(guī)范要求，建筑要求的安全度并不能達(dá)到100%，僅能保證設(shè)備受雷擊損壞概率小于每年1／100 000，如果要做到100%，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)上來說太浪費(fèi)了。對支撐導(dǎo)體選擇不當(dāng)，直接造成設(shè)備受雷擊損壞概率增加）。

圖3 第三類防雷建筑接閃網(wǎng)保護(hù)范圍

需要指出的是，由于GB50057—2010未指明3類防雷建筑對應(yīng)的雷暴日或地面落雷密度，本文計算中無法計算建筑內(nèi)設(shè)備受雷擊損壞概率。根據(jù)規(guī)范中3類防雷建筑所要求的滾球半徑、接閃網(wǎng)網(wǎng)格尺寸、明敷接閃導(dǎo)體固定支架的高度的合理設(shè)計保證建筑物完全受接閃網(wǎng)保護(hù)，即可保證建筑內(nèi)設(shè)備受雷擊損壞概率小于每年1／100 000。而進(jìn)行35kV及以上變電站防雷設(shè)計時，不能采用GB50057—2010中所規(guī)定的30m、45m、60m的滾球半徑進(jìn)行計算，應(yīng)假定滾球半徑，然后根據(jù)假定的滾球半徑進(jìn)行防雷布置，保證避雷針（避雷線）完全保護(hù)變電站電氣設(shè)備后再計算變電站設(shè)備受雷擊損壞概率，計算結(jié)果小于每年1%時，即滿足變電站防雷保護(hù)的要求。

4 結(jié)語

設(shè)計人員進(jìn)行建筑防雷設(shè)計時，應(yīng)該對GB50057中所規(guī)定的各項要求及數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的研究，做到充分理解，而不僅僅為了套用規(guī)范。我國規(guī)范中強(qiáng)制性的要求及總結(jié)性的數(shù)據(jù)比較多，一方面減少了工程設(shè)計時出錯的概率，提高了設(shè)計效率，但另一方面也限制了設(shè)計人員的思想。設(shè)計人員要敢于提出解決問題的不同見解，舉一反三，力求設(shè)計結(jié)果更準(zhǔn)確，同時還應(yīng)加強(qiáng)對基礎(chǔ)理論知識的學(xué)習(xí)，充分掌握解決設(shè)計中諸多不合理問題的方法。

［1］GB50057—2010 建筑物防雷設(shè)計規(guī)范［S］

［2］IEC1024－1—1990 Protection of structures against lightning Part 1：General principles［S］

［3］IEEE Std988—1996 IEEE Guide for direct lightning stroke shielding of substations［S］