建筑物防雷设计规范浅析 俞亦昊 摘要 目前我国的建筑物防雷保护长期以来遵循的主要标准为GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》。另外，2008年我国颁布了等同采用IEC62305系列的GB/T21714-2008《雷电防护》标准体系。从标准的性质来说前者属于建筑物防雷专业标准，实用性较强；后者属于雷电防护基础标准，适用于建筑物及其相连的服务设施。 关键词：LPS（防雷装置）、LPMS（雷击电磁脉冲防护）、LPL（雷电防护水平） 引言 “雷电”这个词自古以来就一直伴随着人类的生活，并且给我们人类的生活造成了不小的影响。如何做好雷电的防护工作对人类来说是一项重大而艰巨的任务，而建筑物的雷电防护更是值得我们去研究与探讨的一项重要问题。为此我们国家于2008年和2010年颁布了GB/T 21714《雷电防护》标准体系和GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》两部国家标准，为我国建筑物的防雷保护提供了设计的参考依据。 一、防雷装置（LPS） 防雷装置（LPS）用于减少闪击击于建（构）筑物上或建（构）筑物附件造成的物质性损害和人身伤亡，由外部防雷装置和内部防雷装置组成。内部防雷装置是由防雷等电位连接与外部防雷装置的间隔距离组成，外部防雷装置是由接闪器、引下线和接地装置组成。[1] 根据GB/T 21714.3中的定义建筑物的外部LPS 分为分离的和非分离的两种。对于分离的雷电防护系统（LPS），如果接闪器位于多个分离支撑杆上，每个支撑杆至少应安装一根引下线。支撑杆为金属材料或互联钢筋，则不需另外的引下线。如果接闪器为避雷线，则避雷线的每一支点至少需要一根引下线。如果接闪器为避雷网，则每一支撑线的末端至少需要一个引下线。对于非分离的LPS，引下线的数量不应少于2 根，且最好围绕建筑物的周边等间隔尽可能沿建筑物暴露在外的墙角设置。[2] 在LPS的设计上GB/T 21714和GB 50057两规范是有一定的差别的。比如接闪器的主要尺寸、位置、布局和设计方法上GB/T 21714采用的是保护角法、滚球法或网格法，LPS的分类分为四类，建筑物滚球半径分别为20m、30m、45m和60m，网格尺寸分别为5×5、10×10、15×15、20×20；而GB 50057采用的是滚球法或网格法，LPS的分类分为三类，建筑物滚球半径分别为30m、45m和60m，网格尺寸分别为5×5或6×4、10×10或12×8、20×20或24×16。 二、雷击电磁脉冲防护（LPMS） 雷击电磁脉冲（LEMP）是指雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。[1]雷击电磁脉冲（LEMP）的防护措施系统叫LPMS，它与电磁兼容（EMC）有密切的关系，前者是后者的一个特殊部分，两者都致力于电子系统对电磁骚扰的抵御。LEMP 的分析是建立在EMC 的理论基础上的，LPMS 要借助EMC 的许多措施，而不一定要另起炉灶。特殊之处在于LEMP 来源于非常强烈的雷电放电过程，量值高而概率小。LPMS 担负的是不让电子设备永久性损坏或电子系统永久性失效，LPMS 器件要通过巨大的能量。 GB/T 21714标准体系将综合防雷体系看成由雷电防护系统（LPS）和LEMP 防护措施系统（LPMS）组成。[2]LPS 针对建筑物实体和生命体的防护，LPMS 针对电气电子系统的防护。应该强调的是，在综合防雷体系中，这些措施不是孤立的，而是作为一个整体来综合考虑的。一种防雷措施对于多种雷电危害都有防护效果，同样，一种雷电危害的防护需要考虑多种措施的综合作用。 三、GB 50057和GB/T 21714标准体系的差异 从建筑物防雷的分类上来说GB 50057按照雷害后果的严重性、建筑物的重要性和年预计雷击次数直接将建筑物的防雷划分为三类，并对三类防雷建筑给出了明确的雷击防护措施要求，GB/T 21714则不硬性划分建筑物的防雷类别。而是按照4类损害源、3种损害类型、4种损失类型和相应的4种风险来划分，根据风险评估，按雷电流幅值出现概率，考虑防护的雷电流的最大和最小值范围划分I、II、III、IV类雷电防护水平（LPL），然后对应于LPL定义雷电防护系统LPS的I、II、III、IV级，依据必要性和经济合理性原则选择合适的防雷措施，使风险降低到可接受的程度。 从防雷的接收面积来看两个标准规范也存在着一定的差异。如图1所示，GB 50057是当建筑物高度H<100m是，按扩大宽度 计算接收面积；当建筑物高度H>100m时，按扩大宽度D=H计算接收面积。而GB/T 21714则是对平坦大地上的孤立建筑物，按建筑物上各点以斜率为1/3的直线向地面投射的面积计算接收面积，如图2所示；而对于形状复杂的建筑物、建筑物的一部分的接收面积的计算和服务设置接收面积的计算也给出了说明。 此外，从设计者的角度而言，GB 50057规范已经应用成熟，可操作性很强，且必须满足对各类防雷建筑物的防雷措施规定要求，设计的自主性较小，应该说是比较适合目前国内设计的习惯的。而GB/T 21714应该说是刚开始应用，需要设计根据具体的风险评估和技术经济型评价选择合适的防雷措施，有较强的设计自主性和适应性，对设计的专业水平和设计协调能力要求较高。 从实际情况来看，两个规范标准各有自身的优势和缺点。目前，国内设计采用较多的是GB 50057这本防雷设计规范，但是如果在设计过程中能够充分考虑GB/T 21714中的相关内容来加以互补，那么我们可以相信我们的建筑物防雷工程应该能够比现在做的更为出色。 参考文献 [1] GB 50057-2010, 建筑物防雷设计规范,北京：中国计划出版社，2011 [2] GB/T21714-2008, 雷电防护，中国标准出版社，2008 |