建筑防雷接闪导体固定支架高度的计算

赵侃坤

（江苏智方建设工程有限公司，江苏 南京210000）

0 引言

GB50057—2010对建筑物的防雷分级按照建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果分为3类，分别为第一类建筑、第二类建筑、第三类建筑，并对这3类防雷建筑所对应的滚球半径以及接闪网网格尺寸作出了明确规定，规定了明敷接闪导体固定支架的高度。设计人员在实际设计中，往往按照规范中所要求的接闪导体固定支架的高度进行设计，忽视验证接闪导体固定支架的高度是否满足防雷要求这一环节。

1 规范对接闪网的具体要求

GB50057—2010对这3类建筑的滚球半径及接闪网网格规定如表1所示。

表1 接闪网布置

同时还规定：明敷接闪导体固定支架的高度不宜小于150mm。（此要求在GB50057—2010作出补充，GB50057—1994中没有具体要求）

2 3类防雷建筑的计算验证

下面采用滚球法举例计算验证3类建筑采用接闪网防雷时所对应的滚球半径、接闪网网格尺寸以及接闪导体固定支架的高度是否能够完整地保护建筑物。

2.1 第一类防雷建筑计算

假设建筑物为平屋面，屋顶高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：5m×5m、墙体厚度：300mm，接闪网沿建筑物屋顶四周明敷成环，接闪导体固定支架高度Hs＝150mm，滚球半径Hr＝30m。

接闪网高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保护物高度即屋顶高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接闪导体的距离：D＝5m。

单根接闪导体在Hx高度保护半径：

2根平行的接闪导体之间保护范围最低点高度：

H0＞Hx，因此在接闪网范围内的建筑物会被保护。

结合Rx＝0.24m，大于“墙体厚度／2”，因此建筑物会被接闪网完全保护。如图1所示。

2.2 第二类防雷建筑计算

假设建筑物为平屋面，屋顶高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：10m×10m、墙体厚度：300mm，接闪网沿建筑物屋顶四周明敷成环，接闪导体固定支架高度Hs＝150mm，滚球半径Hr＝45m。

接闪网高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

图1 第一类防雷建筑接闪网保护范围

被保护物高度即屋顶高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接闪导体的距离：D＝10m。

单根接闪导体在Hx高度保护半径：

2根平行的接闪导体之间保护范围最低点高度：

H0＜Hx，因此在接闪网范围内建筑物中心约有一半区域保护不到，具体保护范围如图2所示。

图2 第二类防雷建筑接闪网保护范围

2.3 第三类防雷建筑计算

假设建筑物为平屋面，屋顶高度Hx＝4.5m、建筑物尺寸：20m×20m、墙体厚度：300mm，接闪网沿建筑物屋顶四周明敷成环，接闪导体固定支架高度Hs＝150mm，滚球半径Hr＝60m。

接闪网高度：H＝Hx＋Hs＝4.65m；

被保护物高度即屋顶高度：Hx＝4.5m；

2根平行的接闪导体的距离：D＝20m。

单根接闪导体在Hx高度保护半径：

2根平行的接闪导体之间保护范围最低点高度：

H0＜Hx，因此在接闪网范围内建筑物中心大部分区域保护不了，仅边缘部分受到保护，具体保护范围如图3所示。

3 总结及建议

通过典型性举例（防雷建筑物尺寸等于接闪网网格尺寸）可以看出，GB50057—2010对3类防雷建筑所对应的滚球半径以及接闪网网格尺寸作出了明确规定，而对明敷接闪导体固定支架的高度只用了“不宜”小于150mm，实际设计中需要计算出接闪导体固定支架的高度，并不能一味地采取150mm这个尺寸，做到具体工程具体对待，否则作出的防雷设计是不合格的（GB50057—2010指出即使按照规范要求，建筑要求的安全度并不能达到100%，仅能保证设备受雷击损坏概率小于每年1／100 000，如果要做到100%，从经济指标上来说太浪费了。对支撑导体选择不当，直接造成设备受雷击损坏概率增加）。

图3 第三类防雷建筑接闪网保护范围

需要指出的是，由于GB50057—2010未指明3类防雷建筑对应的雷暴日或地面落雷密度，本文计算中无法计算建筑内设备受雷击损坏概率。根据规范中3类防雷建筑所要求的滚球半径、接闪网网格尺寸、明敷接闪导体固定支架的高度的合理设计保证建筑物完全受接闪网保护，即可保证建筑内设备受雷击损坏概率小于每年1／100 000。而进行35kV及以上变电站防雷设计时，不能采用GB50057—2010中所规定的30m、45m、60m的滚球半径进行计算，应假定滚球半径，然后根据假定的滚球半径进行防雷布置，保证避雷针（避雷线）完全保护变电站电气设备后再计算变电站设备受雷击损坏概率，计算结果小于每年1%时，即满足变电站防雷保护的要求。

4 结语

设计人员进行建筑防雷设计时，应该对GB50057中所规定的各项要求及数据进行详细的研究，做到充分理解，而不仅仅为了套用规范。我国规范中强制性的要求及总结性的数据比较多，一方面减少了工程设计时出错的概率，提高了设计效率，但另一方面也限制了设计人员的思想。设计人员要敢于提出解决问题的不同见解，举一反三，力求设计结果更准确，同时还应加强对基础理论知识的学习，充分掌握解决设计中诸多不合理问题的方法。

［1］GB50057—2010 建筑物防雷设计规范［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］