第五章--防雷装置

第五章防雷装置第五章防雷装置新旧规范关于“防雷装置”的定义有所不同:•旧规范规定，防雷装置是指接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其他连接导体的总合。•新规范规定，防雷装置用于减少闪击击于建筑物上或建筑物附近造成的物质损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成，其中外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成，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。第五章防雷装置旧规范“防雷装置”这一章只规定了接闪器、引下线和接地装置的内容，没有等电位连接部件的内容，实际上只规定了外部防雷装置的内容，而没有涉及内部防雷装置，显然与该规范有关“防雷装置”的规定有偏差。新规范包含了上述两部分内容，就显得完整一些。第五章防雷装置防雷装置使用的材料新规范增加了“防雷装置使用的材料”一节，并列出了各种材料使用条件。与旧规范相比，使用材料增加了铜、电镀铜钢、不锈钢、铝和铅，并分“使用于大气中”、“使用于地中”和“使用于混泥土中”三种使用场合，规定了各种材料的适合性及形状，同时规定了各种材料不同环境下的耐腐蚀情况。操作性更强，更有利于指导防雷技术人员进行科学防雷。第五章防雷装置防雷装置使用的材料特别是不同环境下耐腐蚀的规定，在防雷装置材料的选用上有很强的现实意义和指导性。由于旧规范没有这方面的规定，在防雷装置材料的选用中考虑材料的耐腐蚀情况的不多，特别是考虑电化学腐蚀的更少了，经常看到铜和钢混合用于接地装置中，事实上这样混合使用会造成严重的电化学腐蚀。例如经常看到混泥土中的钢与土壤中的钢混合使用，实际上会形成原电池，造成电化学腐蚀。材料使用于大气中使用于地中使用于混凝土中耐腐蚀情况在下列环境中能耐腐蚀性在下列环境中增加腐蚀与下列材料接触形成直流电耦合可能受到严重腐蚀铜单根导体绞线单根导体有镀层的绞线铜管单根导体有镀层的绞线在许多环境中良好硫化物有机材料—热镀锌钢单根导体绞线单根导体铜管单根导体绞线敷设于大气、混凝土和无腐蚀性的一般土壤中受到的腐蚀是可接受的高氯化物的含量铜电镀铜钢单根导体单根导体单根导体在许多环境中良好硫化物—不锈钢单根导体绞线单根导体绞线单根导体绞线在许多环境中良好高氯化物的含量—铝单根导体绞线不适合不适合在含有低浓度硫和氯化物的大气中良好碱性溶液铜铅有镀铅层的单根导体禁止不适合在含有高浓度硫酸化合物的大气中良好—铜不锈钢防雷等电位连接各连接部件的最小截面等电位连接部件材料截面（mm2）等电位连接带（铜、外表面镀铜的钢或热镀锌钢）Cu（铜）、Fe（铁）50从等电位连接带至接地装置或各等电位连接带之间的连接导体Cu（铜）16Al（铝）25Fe（铁）50从屋内金属装置至等电位连接带的连接导体Cu（铜）6Al（铝）10Fe（铁）16连接电涌保护器的导体电气系统Ⅰ级试验的电涌保护器Cu（铜）6Ⅱ级试验的电涌保护器2.5Ⅲ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1.2mm2）根据具体情况确定GB50057-2010连接电涌保护器的导体电气系统Ⅰ级试验的电涌保护器Cu（铜）6Ⅱ级试验的电涌保护器2.5Ⅲ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1.2mm2）根据具体情况确定GB50343-2004防护级别SPD的类型铜导线截面积（mm2）SPD连接相线SPD接地端连接线第一级开关型或限压型1625第二级限压型1016第三级限压型610第四级限压型46第五章防雷装置防雷装置使用的材料分析上表中各项规定，与旧规范相比，等电位连接带、等电位连接带之间、等电位连接带至接地装置及屋内金属物至等电位连接带的连接导体材料及规格都没有变化。旧规范没有规定连接电涌保护器的导体截面，但GB50343-2004《建筑物电子信息系统防雷设计规范》规定了连接电涌保护器的导体的材料及规格。新规范对此也做出了明确的规定，但其规格比GB50343-2004中规定的数值要小得多。它是采用了IEC62305-3:2010和IEC62305-4:2010的规定。第五章防雷装置防雷装置使用的材料对电涌保护器连接导体变小的原因，我个人理解如下：从公式Smin≥Iimp/8可以计算，•当第一类防雷建筑物遭雷击时，其最大雷电流为200kA，总配电箱中安装的Ⅰ级试验的电涌保护器，每相线最多分配到50kA的雷电流，根据公式计算得出最小截面为6mm2；•在此主要考虑导体能否满足热效应，因为导体安装在配电箱内，不会受到机械损伤。也不必考虑连接导体阻抗的问题，因为导体的阻抗主要体现为感抗，虽然感抗与导体的直径有关联，但不是线性的关系，例如：圆截面直导线的自感L导体直径的增加，对电感的影响不是很明显。75.02ln200rllL75.02ln200rllL第五章防雷装置接闪器5.2.1接闪器的材料、结构和最小截面应符合下表的规定：材料结构最小截面（mm2）备注铜镀锡铜单根扁铜50厚度2mm单根圆铜50直径8mm铜绞线50每股线直径1.7mm单根圆铜（应用于接闪杆和入地之处）176直径15mm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（应用于接闪杆）176直径15mm外表面镀铜的单根圆形导体50直径8mm、径向镀铜厚度至少70μm，铜纯度99.9%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（应用于接闪杆和入地之处）176直径15mm不锈钢单根扁钢50厚度2.mm单根圆钢50直径8mm绞线70每股线直径1.7mm单根圆钢（应用于接闪杆和入地之处）176直径15mm外表面镀铜的钢单根圆钢（直径8mm）50镀铜厚度至少70μm，铜纯度99.9%单根扁钢（厚2.5mm）第五章防雷装置接闪器在接闪器这一节中变化很大，主要变化是：1.5.2.3条规定，接闪杆的接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径宜为4.8mm，最大为12.7mm。这一规定改变了几百年来接闪杆做成针尖状的形态，原来“避雷针”的叫法彻底改变了。第五章防雷装置接闪器2.作接闪器用材料规格变化很大：•扁形金属材料的最小厚度变薄了，旧规范中只规定了扁钢一种材料的规格，最小厚度规定为4mm；新规范中对多种金属材料进行了规定，铜和不锈钢最小厚度规定为2mm，热镀锌钢和铝合金最小厚度规定为2.5mm，铝最小厚度规定为3mm。•金属绞线材料的规格变大了，旧规范中只规定了钢绞线一种材料的规格，最小截面规定为35mm2；新规范中对多种金属材料进行了规定，铜、热镀锌钢、铝及铝合金绞线最小截面规定为50mm2，不锈钢绞线最小截面规定为70mm2。•首次规定了用于接闪杆的单根圆形导体的最小截面积，各种材料均为176mm2（直径为15mm）。旧规范中没有这样的规定。第五章防雷装置接闪器3.明确了接闪导体固定支架的间距及高度，固定支架的高度不宜小于150mm，间距如表下所示：4.5.2.7条第2款中增加了铅板、铝板和锌板三种金属板规格要求，铅板最小厚度2mm，铝板最小厚度0.65mm，锌板最小厚度0.7mm，而旧规范不区分不同材料的金属板，均规定其厚度不小于0.5mm，有其不合理之处。布置方式扁形导体和绞线固定支架的距离（mm）单根圆形导体固定支架的距离（mm）安装于水平面上的水平导体5001000安装于水垂直上的水平导体5001000安装于从地面至高20m垂直面上的垂直导体10001000安装于高于20m垂直面上的垂直导体5001000第五章防雷装置接闪器5.5.2.8条第1款规定：“旗杆、栏杆、装设物、女儿墙上的盖板等，其截面应符合本规范表5.2.1的规定，其壁厚应符合本规范5.2.7条的规定”。这款规定很实用，解决了我们长期以来不能解决的一个大问题，就是屋顶不锈钢管栏杆作接闪器的问题。•这些不锈钢管壁厚大部分都小于2.5mm，依照旧规范“作接闪器用的钢管壁厚不小于2.5mm”的要求，这些不锈钢管是不能作接闪器的，但现实是，很多建筑物屋面四周都围有这么一圈不锈钢管的栏杆，这时不可能再在屋面四周围一圈接闪带。•新规范规定了其截面和壁厚的具体要求，在不是易燃易爆的场所，其厚度只要达到0.5mm就可以了，而这是绝大部分不锈钢管所能达到的要求。如果以市场上比较常见的1.0mm的不锈钢管为例，直径16mm就达到要求了，这也是大部分装饰用的不锈钢管所能达到的。第五章防雷装置引下线从条文内容来看，有关引下线的规定变化不大，但实质变化比较大，主要有：1.引下线用的材料及规格与接闪带和接闪网用的材料规格是基本一致的（特殊情况除外，例如暗敷引下线）。圆钢引下线的规格没有变化，但扁钢引下线的厚度要求有变化，材料也多样化，这与接闪器相同。但推荐使用热镀锌圆钢或扁钢，优先使用圆钢。这与环形人工基础接地体优先选用扁钢不同。2.建筑物的钢梁、钢柱、消防梯等金属构件以及幕墙的金属立柱作引下线时，其电气贯通要求采用铜锌合金焊、熔焊、卷边压接、缝接、螺钉或螺栓连接，排除了金属性绑扎法。这与利用建筑物钢架及混凝土中钢筋作防雷装置时首推绑扎法不同。3.明确了明敷引下线固定支架的间距，同接闪器的要求。第五章防雷装置引下线4.取消了非专设引下线的间距要求。5.3.8条规定：“第二类防雷建筑物或第三类防雷建筑物为钢结构或钢筋混凝土建筑物时，在其钢结构件或钢筋之间的连接满足本规范规定并利用其作为引下线的条件下，当其垂直支柱均起到引下线的作用时，可不要求满足专设引下线之间的间距”。一般情况下，钢结构或钢筋混凝土建筑物都能满足此条规定中的条件，即引下线的材料规格要求、引下线的电气贯通要求等都能满足其作为引下线的要求。也就是说，新建建筑物的引下线的间距可以不考虑了。这是一个重大的变化，对我们的工作有很多的影响。第五章防雷装置接地装置5.4.1接地体的材料、结构和最小尺寸应符合下表的规定。利用建筑物构件内钢筋作接地装置应符合本规范第4.3.5条和4.4.5条的规定。材料结构最小尺寸备注垂直接地体直径（mm）水平接地体（mm2）接地板铜镀锡铜铜绞线—50—每股直径1.7mm单根圆铜1550——单根扁铜—50—厚度2mm铜管20——壁厚2mm整块铜板——500×500厚度2mm网格铜板——600×600各网格边截面25mm×2mm，网格网边总长度不小于4.8m材料结构最小尺寸备注垂直接地体直径（mm）水平接地体（mm2）接地板热镀锌钢圆钢1478——钢管20——壁厚2mm扁钢—90—厚度3mm钢板——500×500壁厚3mm网格钢板——600×600各网格边截面30mm×3mm，网格网边总长度不小于4.8m型钢注3———裸钢钢绞线—70—每股直径1.7mm圆钢—78——扁钢—75—厚度3mm外表面镀铜的钢圆钢1450—镀铜厚度至少250μm，铜纯度99.9%扁钢—90（厚3mm）—不锈钢圆形导体1578——扁形导体—100—厚度2mm第五章防雷装置接地装置有些金属材料不适用于接地体，如铝、铅等，所以表中只列出了铜、钢和不锈钢三种，其中钢又分热镀锌钢、裸钢和外表镀铜的钢三种，其中裸钢只适用于完全埋在混凝土中。新规范对应用于垂直接地体、水平接地体和接地板各种材料规格进行了规定，比旧规范详细得多，除作水平接地体的圆钢外，其他各种规格都有所不同。例如：扁钢的厚度由原来的4mm改为3mm，钢管壁厚由3.5mm改为2mm，扁铜的厚度为2mm（原来没有规定）等等。5.4.4条关于人工接地体的埋设增加了如下内容：“宜敷设在当地冻土层以下（冻土层电阻率很高），其距墙或基础不宜小于1m（便于维修）”。第五章防雷装置接地装置新规范在这一节中增加了5.4.5条：“在敷设于土壤中的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”。•主要是防电化学腐蚀。因此在《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》GB50601