1、建筑物的防雷分类
根据国标GB50057-2010 的要求,建筑物应根据建筑物的重要性、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,具体如下:
(1) 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑:
a、凡是制造、使用、贮存火炸药及其制品的危险建筑物,因电火花而引起爆炸、爆轰,会引起巨大破坏和人身伤亡者。
b、具有0区或者20区爆炸危险场所的建筑物。
c、具有1区或者21区爆炸危险场所的建筑物,因电火花引起的爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
(2) 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑:
a、国家级重点文物保护的建筑物。
b、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场(不包含露天场所和跑道)、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水泵房等特别重要的建筑物。
c、国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。
d、国家特级和甲级大型体育馆。
e、制造、使用和贮存火炸药及其制品的危险建筑物,且电火花不易引起爆炸或者不至于造成巨大破坏和人身伤亡者。
f、具有1区或者21区爆炸危险场所的建筑物,且电火花不易引起爆炸和不至于造成巨大破坏和人身伤亡者。
g、具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。
h、有爆炸危险的露天钢制封闭气罐。
i、预计雷击次数大于0.05次/a的部、省级办公建筑物和其他重要对或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。
j、预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑或一般性工业建筑。
(3) 在可能发生对地闪击的地区,遇下列情况之一时,应划为第三类防雷建筑:
a、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。
b、预计雷击次数大于或者等于0.01次/a,且小于或者等于0.05次/a的部、省级办公建筑和其他重要或者人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。
c、预计雷击次数大于或者等于0.05次/a且小于或者等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑或一般性工业建筑。
d、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者等于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。
2、雷击进入建筑的冲击电流的确定及防雷器选择
依据GB50057-2010第三章第8条规定,在建筑物引入电源的总配电箱处应装设I级实验的电涌保护器。电涌保护器的电压保护水平应小于或者等于2.5KV。每一保护模式的冲击电流值,当无法确定时,冲击电流应取大于或者等于12.5KA。依据GB50057-2010第三章第9条规定,对于建筑物引入电源的总配电箱处,根据电源线路有无屏蔽层情况,采取不同计算方式。当电源引线无屏蔽层时,采用式2-1计算冲击电流值,当电源引线有屏蔽层时,采取式2-2计算冲击电流。
Iimp=0.5*I/(n*m) (2-1)
Iimp=0.5*I*Rs/[n(m*Rs+Rc)] (2-2)
式中:
I——雷电流(KA),I类建筑取200KA,II类建筑取150KA,III类建筑取100KA。
n——地下和架空引入的外来金属管道和线路的总数。
m——需要确定的那一回线路内导体芯线的总根数。
Rs——屏蔽层或钢管每公里电阻(Ω/km)。
Rc——芯线每公里电阻(Ω/km)。
例如:某I类建筑物采用铜芯纸绝缘裸铅包电力电缆ZQ3*120引入电源,设电缆绝缘层电阻率1013 Ω/m,建筑物供水、供电、通信管道为3。
电缆芯线电阻0.1530Ω/km,则根据式2-2计算雷击时的冲击电流为:
Iimp=(0.5*200*1013 *103)/[3*(3*1013 *103)+0.1530]KA≈10.582KA
故单相防雷器Iimp选用15KA即可。
但是,多数情况下建筑物进线为三相四线或者三相五线形式,故对于防雷器选择还需要根据实际进线形式与防护形式进行筛选。
以太阳集团2007主页的EPO系列SPD为例,公司研发设计的EPO-20AL系列防雷器根据建筑物进线形式设计了两种防护形式,以满足不同客户的防雷需求。太阳集团2007主页的EPO-20AL系列防雷器设计有4P和3PN两种方案。满足TT系统和TN系统的不同接线防护要求。当用户采用4P形式对线路和设备进行防护时,仅需考虑每一单独相和零相的冲击电流即可,无论哪一相遭受雷击,都可以将雷电流顺利导入大地。当用户采取3PN形式对线路和设备进行保护时,除了需要考虑每一相的冲击电流外,还需要考虑所有线路的总放电电流,这种方式,在考虑N-PE间共模保护时,防雷器冲击电流必须为4-5倍单相冲击电流才能保证设备和线路不致受雷击而损坏。