建筑物年预计雷击次数

附录一建筑物年预计雷击次数国际上已确认Ng与年平均雷暴日Td为非线性关系。本规范修订组与有关规范修订组口头商定结合我国情况采用3.1024.0dgTN。至本规范定稿时止，IEC－TC81未通过的文件提出Ng与Td关系式为3.1023.0dgTN。本附录提出计算Ae的方法基于以下原则：1．建筑物高度在100m以下按滚球半径100m（即吸引半径100m）考虑。其相对应的最小雷电流约为7.34)10100(54.1IkA，接近于按计算式108lgIP以积累次数P＝50％代入得出的雷电流I＝32.5kA。在此基础上，导出计算式（附1.4），其扩大宽度等于)200(HH。该值相当于避雷针针高H在地面上的保护宽度（当滚球半径为100m时）。扩大宽度将随建筑物高度加高而减小，直至100m时则等于建筑物的高度。如H＝5m时，扩大宽度为2.31)5200(5m，它约为H的6倍；当H＝10m时，扩大宽度为6.43)10200(10m，约为H的4.4倍；当H＝20m时，扩大宽度为)20200(20＝60m，为H的3倍；当H＝40m时，扩大宽度为)40200(40＝80m，为H的2倍；当H＝80m时，扩大宽度为)80200(80＝98m，约为H的1.2倍。2．当建筑物高度超过100m时，如按吸引半径100m考虑，则不论高度如何扩大宽度总是100m，有其不合理之处。所以，当高度超过100m时，取扩大宽度等于建筑物的高度。此外，关于周围建筑物对Ae的影响，由于周围建筑物的高低、远近都不同，计算很复杂，因此不予考虑。这样，在某些情况下，计算得出的Ae值可能比实际情况要大些。“a”为法定计算单位符号，表示时间单位“年”附录三接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算（附3．l）式中的A值，实际上是冲击系数a的倒数。在原规范的编制过程中，曾以表1作为基础，经研究提出表2作为原规范的附录，供冲击接地电阻与工频接地电阻的换算。但由于存在不足之处（即对于范围延伸大的接地体如何处理，提不出一种有效合理的方法），后来取消了该附录。本附录是在表2的基础上，引入接地体的有效长度，并参考图1提出附图3.l的。对附图3.1的两点说明：1．当接地体达有效长度时A＝1（即冲击系数等于1）；因再长就不合理，a＞1。2．从图l可看出，当ρ＝500Ω·m时a＝0.67（即A＝1.5），相应的接地体长度为13.5m，其le＝2＝44.7m。所以3.07.445.13ell1。从图1可看出，a值几乎随长度的增加而线性增大。所以，其A值在ell为0.3与1之间的变化从1.5下降到1也采用线性变化。ρ＝1000Ω·m和ρ＝2000Ω·m时，A值曲线的取得与上述方法相同。当ρ＝1000Ω·m、a＝0.5即A＝2时，l的长度为13m，mle6310002，所以2.06313ell。当ρ＝2000Ω·m、a＝0.33即A＝3时，从图1估计出l值约为8m，mle8920002，所以1.0898ell。另参见本规范第4.3.4条的说明。混凝土在土壤中的电阻率取100Ω·m，接地体在混凝土中的有效长度为2＝20m。所以，对基础接地体取20m半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻等于冲击接地电阻。附录四滚球法确定接闪器的保护范围本附录系根据本规范第5.2.1条的规定，采用滚球法并根据立体几何和平面几何的原理，再用图解法并列出计算式解算而得出的。双支避雷针之间的保护范围是按两个滚球在地面上从两侧滚向避雷针，并与其接触后两球体的相交线而得出的。绘制接闪器的保护范围时，将已知的数值代入计算式得出有关的数值后，用一把尺子和一支圆规就可按比例绘出所需要的保护范围。附图4.5的（a）（即当2hr＞h＞hr时）仅适用于保护范围最高点到避雷线之间的延长弧线（hr为半径的保护范围延长弧线）不触及其它物体的情况；不适用于避雷线设于建筑物外墙上方的屋檐、女儿墙上。附图4.5的（b）（即当h＜hr时＝不适用于避雷线设在低于屋面的外墙上。本附录各计算式的推导见《建筑电气》1993年第3期“用滚球法确定建筑物防雷接闪器的保护范围”一文。附录五分流系数kc本规范附图5.1适用于单层、多层建筑物和每根引下线有自己的接地体或接于环形接地体以及引下线之间（除屋顶外）在屋顶以下至地面不再互相连接。本规范附图5.2适用于单层到高层，在接地装置符合要求的情况下不论层数多少，当引下线（除屋顶外）在屋顶以下至地面不再互相连接时分流系数采用kc1。在钢筋混泥土框架式结构和利用钢筋作为防雷装置的情况下，当接地装置利用整体基础或闭合条形基础或人工环形接地体（此时与周边每根柱子钢筋连接）时，附图5.2中的h1～hm为对应于每层高度，n为沿周边的柱子根数。附录六雷电流对平原和低建筑物典型的向下闪击，其可能的四种组合见图2。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图3。从图2和图3可分析出附图6.1。附录七环路中感应电压、电流和能量的计算计算举例，以图4和图5两种装置作为例子。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。1──通讯系统；2──电力系统；G1──I级设备（有PE线）；G2──II级设备（无PE线）；U1──水管与电力系统之间的电压；U2──通信系统与电力系统之间的电压；d1──G2设备与水管之间的平均距离，d1=1m；h──建筑物高度，h=20m；l──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。注：①图例和标注的意义见图4；②U2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。第I种情况：以图4所示的装置作为例子。外部防雷装置有四根引下线，它们之间的平均距离a设定为10m。为评价电压U1（它决定水管与设备G2之间最小分开距离S），采用附表7.l的（a）列和附图7.l的（a）图。20/10100675.0/10075.01halU318kV式中：l──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U1而引发的击穿火花，其能量按附表7.1的相关计算式评价。W1＝0.56×l×2000×a／h＝0.56×6×2000×10／20＝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．l的（b）列和附图7.1的（b）图。20/102675.0/275.02halU8.5kV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：W1＝0.56×l×a／h＝0.56×6×10／20＝1.68kJ第Ⅱ种情况：以图5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.l的最后一行。20/12675.0/1275.01hlU2kVW1＝0.75×l×1.5×1／h＝0.56×6×1.5×1／20＝0.25JU2＝0.75×l×0.1×1／h＝0.75×6×0.1×1／20＝22.5VW2＝0.56×l×0.002×1／h2＝0.56×6×0.002×1／400＝（略去不计）比较第I种和第Ⅱ种情况的U1，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。图4中的U2电压和图5中的U3电压，其大小取决于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，即图5中虚线所示的线路路径产生的U2。图5所示的线路路径的U3电压预期可达到U1＝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Ⅱ级设备是有利的。附录八名词解释本附录八中从“电涌保护器”至最后的“组合型SPD”等的名词解释均引自IEC61643－l：1998（Surgeprotectivedevicesconnectedtolow－voltagepowerdistrlbutionsystems－Partl：Performancereuuirementsandtestingmethods，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）。注：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。