建筑物防雷划分与安全间隔

 我国各地的雷电活动情况根据雷暴日的不同大致可划分为四个区域：西北地区一般在15d以下；长江以北大部分地区(包括东北)年平均雷暴日在15～20d之间；长江以南地区年平均雷暴日达40d以上；北纬23。N以南地区年平均雷暴日超过80d；海南省和广东的雷州半岛是我国雷电活动最为频繁的地区，年平均雷暴日高达120130d。广西雷电灾害发生频率也较高，仅次于海南省和广东的雷州半岛，年平均雷暴日高达50～105d。总体来看广西是雷电活动比较频繁的地区之一。因此，做好防雷工作，保障人民生命财产安全具有重大意义。防雷装置对被保护建筑物之间应该保持足够的安全距离．才能确保防雷装置对被保护建筑物的保护效果，本文试图从建筑物防雷的分类特征出发，找出各类建筑物的防雷安全距离设计思路。

1建筑物的防雷分类

1．1爆炸火灾危险环境的区域划分

1．1．1爆炸性气体危险环境的区域划分根据爆炸性气体混合物出现的频繁程度和持续时间来进行划分0区：连续出现或长期出现爆炸性混合气体的环境1区：在正常运行时可能出现爆炸性气体混合物的环境2区：在正常运行时不可能出现爆炸性气体混合物的环境或即使出现也仅是短时存在的爆炸性气体混合物的环境

1．1．2爆炸性粉尘危险环境区域划分根据爆炸性粉尘混合物出现的频繁程度和持续时间来划分10区：连续出现或长期出现爆炸性粉尘混合物的环境11区：有时会将积留下来的粉尘扬起而偶然出现爆炸性粉尘混合物的环境

1．1．3火灾危险环境区域划分根据火灾事故发生的可能性和后果。以及危险程度及物质状态的不同来进行划分21区：具有闪点高于环境温度的可燃液体．在数量和配置上能引起火灾危险的环境22区：具有悬浮状、堆积状的可燃粉尘或可燃纤维，虽不可能形成爆炸性混合物，但在数量和配置上能引起火灾危险的环境23区：固体状可燃物质，在数量和配置上能引起火灾危险的环境闪点：标准条件下能使液体释放出足够的蒸汽而形成能发生闪燃的爆炸性气体混合物的液体最低温度。

2防雷分类

建筑物根据其重要性、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。

2．1第一类防雷建筑物

(1)凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物．因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

(2)具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。

(3)具有一区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。

2．2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、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。

(3)国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。

(4)制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物．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。

(5)具有1区爆炸危险环境的建筑物，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。

(6)具有2区和11区爆炸危险环境的建筑物。

(7)工业企业内有爆炸危险的露d钢质封闭气罐。

(8)预计雷击次数大于0．06次／a的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。

(9)预计雷击次数大于0-3次／a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。

2．3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0．012次／a，且小于或等于0．O6次／a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物

(3)预计雷击次数大于或等于0．06次／a，且小于或等于0．3次／a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物

(4)预计雷击次数大于或等于0．06次／a一般性工业建筑物

(5)根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的2l区、22区、23区火灾危险环境

(6)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。

3建筑物的防雷安全距离应对措施

(1)各类防雷建筑物均应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施，第一类防雷建筑物和规范2．O．3条四、五、六条规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。

(2)独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地体至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不得小于3m：地上部分：

(3)架空避雷线至屋面和各突出屋面的风帽和放散管等物体之间的距离，应满足下列表达式的要求。但不应小于3m：f0．2Ri+0．03(h+L／2)(h+L／2)<5RiSa2>~10．05Ri+0．06(h005Ri+006+L／2)；h+L／2)≥5在发生直接雷击时，雷电流流过建筑物的防雷装置上所产生的暂态高电位会造成防雷装置对被保护建筑物或与其有联系的金属物发生反击。为了防止这种反击的发生，应使防雷装置与这些物体之间保持足够的安全距离。

(4)防雷安全距离的计算在防雷装置上距地hx处的电位为：U=ImRi+L0hxdi／dt相应的安全距离为：S=UR／ER+U，ELdi／dt——雷电流I的波头陡度，kA／Ixs；Im——雷电流I的幅值，kA：I引下线单位长度电感。取其值等于1．5H／Ixm；UR——雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻电压降UI一雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电压降ER——电阻压降的空气击穿强度(kV／m)，取值为50OkV／mEI一电感压降的空气击穿强度(kV／m)，EL=600(1+1／-r1)首次雷击波头时间,rl=10lxs、雷电流峰值Im=200kA／l~s波头平均陡度di／dt=Im／~''''l=20kA／tzsEL=600(1+l／''''r1)=660kV／mER=500kV／mSa1=ImRi／ER+(L0hxdi／dt)EL=0．4Ri+0．0455hxSal>t0．4(Ri+0．1hx)………………………(1)后续雷击波头时间~rl=0．251xs、雷电流峰值Im=50kA／~s波头平均陡度di／dt=Im／''''r1=200kA／ixsEL=600(1+l／-r1)=3000kV／mSal=ImRi／ER+(L0hxdi／dt)EL=0．1Ri+0．1hxSal≥0．1(Ri+0．1hx)………………………(2)取(1)、(2)式两边相等，解得hx=5Ri当hx<5Ri时，(1)式大于(2)式，所以取(1)式的值来计算Sal；当hx≥5Ri时，(2)式大于(1)式，所以取(2)式的值来计算Sal。研究表明．土壤的击穿场强大致为200—1000kV／m，将其数值取与电阻压降的空气击穿场强一样，亦为500kV／m，取Im=200kV，可得地中的安全距离为Se1≥0．4Ri安全距离Sa2是按雷击于避雷线档距中央来考虑的。由于此时在雷击点两侧的分流作用，对于任意一侧可近似地将雷电流的幅值和波头陡度减半来计算。这样就可以得到避雷线档距中央的电位U值。两根间距为300mm的平行管道，与引下线平行敷设。距引下线3m并与其处在同一个平面上，管道每隔30m用金属跨接一次。为了简化分析，将引下线视为为无穷长，这时在环路内的感应电压为：rI1：一d：：譬一o．cU——感应电压，kV：l——平行管道构成环路的长度，取为30m；M——1m长两根间距为300mm平行管道环路与引下线之间的互感，其值可取为0．0191H／m。取引下线上雷电流的波头陡度为200kV／s，电感压降的空气击穿场强EL=3OOOkV／m，由计算结果知，在管道间距增大到300ram的情况下，所感应出的电压也仅能击穿0．038m的气隙。若间距减小到lOOmm，所感应的电压就更小了(由于互感M值减小了)．这就更不足以将lOOmm间隙击穿。

4小结

防雷装置对被保护建筑物之间的安全距离是做好建筑物防雷工程设计的一项重要工作，只要确定好防雷装置对被保护建筑物之间的安全距离，才能有效的解决建筑物遭受雷击的安全问题，把雷电灾害造成的损害降到最低限度。