建筑防雷接閃導體固定支架高度的計算

趙侃坤

（江蘇智方建設工程有限公司，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、發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類防雷建筑所對應的滾球半徑以及接閃網網格尺寸作出了明確規定，規定了明敷接閃導體固定支架的高度。設計人員在實際設計中，往往按照規范中所要求的接閃導體固定支架的高度進行設計，忽視驗證接閃導體固定支架的高度是否滿足防雷要求這一環節。

1 規范對接閃網的具體要求

GB50057—2010對這3類建筑的滾球半徑及接閃網網格規定如表1所示。

表1 接閃網布置

同時還規定：明敷接閃導體固定支架的高度不宜小于150mm。（此要求在GB50057—2010作出補充，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類建筑采用接閃網防雷時所對應的滾球半徑、接閃網網格尺寸以及接閃導體固定支架的高度是否能夠完整地保護建筑物。

2.1 第一類防雷建筑計算

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

接閃網高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保護物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導體的距離：D＝5m。

單根接閃導體在Hx高度保護半徑：

2根平行的接閃導體之間保護范圍最低點高度：

H0＞Hx，因此在接閃網范圍內的建筑物會被保護。

結合Rx＝0.24m，大于“墻體厚度／2”，因此建筑物會被接閃網完全保護。如圖1所示。

2.2 第二類防雷建筑計算

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

接閃網高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

圖1 第一類防雷建筑接閃網保護范圍

被保護物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導體的距離：D＝10m。

單根接閃導體在Hx高度保護半徑：

2根平行的接閃導體之間保護范圍最低點高度：

H0＜Hx，因此在接閃網范圍內建筑物中心約有一半區域保護不到，具體保護范圍如圖2所示。

圖2 第二類防雷建筑接閃網保護范圍

2.3 第三類防雷建筑計算

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

接閃網高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保護物高度即屋頂高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接閃導體的距離：D＝20m。

單根接閃導體在Hx高度保護半徑：

2根平行的接閃導體之間保護范圍最低點高度：

H0＜Hx，因此在接閃網范圍內建筑物中心大部分區域保護不了，僅邊緣部分受到保護，具體保護范圍如圖3所示。

3 總結及建議

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

圖3 第三類防雷建筑接閃網保護范圍

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

4 結語

設計人員進行建筑防雷設計時，應該對GB50057中所規定的各項要求及數據進行詳細的研究，做到充分理解，而不僅僅為了套用規范。我國規范中強制性的要求及總結性的數據比較多，一方面減少了工程設計時出錯的概率，提高了設計效率，但另一方面也限制了設計人員的思想。設計人員要敢于提出解決問題的不同見解，舉一反三，力求設計結果更準確，同時還應加強對基礎理論知識的學習，充分掌握解決設計中諸多不合理問題的方法。

［1］GB50057—2010 建筑物防雷設計規范［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］