防雷系统专业基础知识 3

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2.2 防雷建筑物的分类及要求
分类的根据：按GB50057-94的规定进行划分
“建筑物应根据其重要性、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”，   具体分类见标准，概括为：
第一类是爆炸危险大，后果严重的建筑物
第二类是特别重要建筑物，或爆炸危险但较小、后果不太严重的；或年预计雷击次数较高、较重要和人员密集的建筑；
第三类，相对于第二类各因素次之但也属需加强防雷要求的建筑物。
2.3建筑物的年预计雷击次数
           N = kNgAe   
        式中：N—— 建筑物年预计雷击次数（次/a）
k ——校正系数，在一般情况下取 1，在下列情况取相应数值：
      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、山谷风口等处以及特别潮湿的建筑物取为1.5 。
Ng ——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[ 次/(km2·a )] 。

1.3d

        Ng = 0.024T
       （式中：Td —— 当地年平均雷暴日）
Ae—— 与建筑物截收相同雷击次数的等效面积。计算方法如下：
     1）当建筑物高度小于100米时，其每边扩大宽度D按下式计算：
D =√ H（200 — H）
           对于长、宽、高为L×W×H 长方体形建筑，有：
Ae = [ LW + 2（L+W）·√ H（200 — H）   
+ πH（200—H）]·10-6 （km2）
      2) 当建筑物高度等于或大于100米时，其每边扩大的宽度应按等于建筑物的高度H进行计算。这时有：
Ae = [ LW + 2（L+W）· H +πH2 ] ·10-6  （km2）
                    3）当建筑物各部位的高度不同时，应按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。
             ( 参考公式: 国防科工委研究得出的计算公式：N = 0.015TK1 K2H2·10 – 4
                    式中：T——年平均雷暴日； N—雷击概率（次/年）；  
K1—落雷不均匀系数，易受雷击的建筑物K1=1.5~2.0 ；
K2—建筑材料影响系数，金属材料K2=1.5，非金属材料K2=0.15；
H—避雷针高度(m)]。)
2.4接闪器的保护范围（滚球法）
2.4.1 滚球法：滚球法是以hr为半径的的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球只触及接闪器（包括被利用做接闪器的金属物），或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承收雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部位就得到接闪器的保护，滚球法确定的接闪器保护范围应符合本规范（GB50057-94）附录四的规定。
2.4.2单支避雷针的保护范围有关的计算公式：
           rx = √ h(2hr- h)    - √ hx(2hr- hx)
         r0 = √ h(2hr- h)
         式中：hr  —————滚球半径，按防雷级别确定（见下附表）；              
h —— 建筑物的高度（当h≥hr时，取h=hr）
hx ———避雷针高度中间的的某个高度；
    rx——— 相对于hx高度的保护范围（圆形）的半径；
r0——— 相对于地面上保护范围（圆形）的半径。
各类建筑物的滚球半径见附表

级别建筑物防雷	滚球半径hr(m)	避雷网尺寸(m)
第一级防雷建筑	30	10×10
第二级防雷建筑	45	15×15
第三级防雷建筑	60	20×20

附表BIAO 表：

2.4.3双支等高避雷针的保护范围（当两针h≤hr，两针距离小于2 r0时, r0 =√ h(2hr- h) ）
l  两针外侧的保护范围按单支避雷针计算。
l  两针之间保护范围的上边线是以中心线距局地面hr的的一点O,为圆心，以
√ （hr——h）2 + ( D/2)2      为半径所做的圆弧。
l  两针之间的保护范围，在任一高度hχ处和C（或E点）所处的垂直平面上以hχ做假想针，按单支避雷针的方法逐点确定的。
l  χ—χˊ平面上保护范围（略）
2.4.4 参考：IEC1024-1规定避雷针布置的保护角 （我国标准规定用滚球法，不用保护角法，表中规定的防雷级别和滚球半径也与我国规定不同）见下表：

防雷级别	保护   角 避雷针 滚球半径（（     高度	20	30	45	60	避雷针网格宽
I	20	25				5
II	30	35	25			10
III	45	45	35	25		10
IV	60	60	45	35	25	20

     注：表中滚球半径、避雷针高度、避雷网格的单位为  米，
2.4.5雷电流参量的规定
                         表   首次雷击参量

首次雷击	防雷建筑的类别
	第一类	第二类	第三类
幅值I(KA)	200	150	100
波头T1 (μs)	10	10	10
半值时间T2(μs)	350	350	350
电荷Q(As)	100	75	50
单位能量W/R(MJ/Ω	10	5.6	2.5

首次雷击以后的负雷击参量

首次雷击以后负雷击	防雷建筑物的类别
	第一类	第二类	第三类
幅值I (KA)	50	37.5	25
波头T1 (μs)	0.25	0.25	0.25
半值时间T2(μs)	100	100	100

注：当计算导线的寄生电感引起的电压时应按此表参数计算。
表 长时间雷击的雷电流参量

雷电流参数	防雷建筑类别
	一类	二类	三类
QL 电荷量（C）	200	150	100
T 时间（s）	0.5	0.5	0.5

注：平均电流 I = QL/T