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法国标准NFC17-102:1995
发布者:boss  发布时间:2008-7-25  阅读:1393

前言

此标准提供有关如何应用提前放电避雷导体来有效地保护建筑物(大楼,固定设施等等)与开阔地(仓库,娱乐与体育场所等等)免受闪电电击的先进设计的资料,同时也提供如何达到这类保护的方法的指导。
就像任何与自然因素有关的事物一样,按此标准设计与安装的闪电保护系统并不能保证向建筑物,人员或其他目标物的绝对保护;然而,应用此标准会大大地减少被保护的建筑物受闪电损害的危险。
要向建筑物提供闪电保护系统的决定依赖于以下各因素:闪电电击发生的可能性,严重性以及可接受的后果。作出什么选择是基于“危害评估指导”(本标准的附录B)文件中的参数。该文件也提出了适当的保护级别。
需要具备闪电保护系统的建筑物举例如下:
----公共大楼
----塔楼以及一般来说高建筑物(标塔,水塔,灯塔等)
----储存危险材料的建筑与仓库。这些材料包括爆炸物.可燃物,有毒材料等。
----储存易受伤害的或价值高的设备或文件(例如通讯设施,电脑,档案,博物品,历史纪念物等)的建筑物。
从建筑物设计阶段开始以及在安装过程中必须特别注意:
通过向与此建筑物有关的人员:设计师,建筑师,安装人员以及使用人员等请求咨询来考虑所有能满足此标准所提出的要求的组成闪电保护系统的各项因素。在被保护的建筑物中,要计划一下如何辅助地使用导电部件。
本标准说明的措施从统计学上来说是有效保护所需的最低要求。
1概述
1.1范围与自拣
1.1.1范围
本标准仅就提前放电避雷导体向低于60米的一般建筑物以及开阔地(仓库,娱乐场所等)提供闪电保护规范作出阐述(注:超过此高度,应考虑附加措施预防侧击雷等)。它包含了对由于闪电电流流过闪电保护系统引起的电气不良后果的保护。
注意:1.本标准并不包含对防止由电网传输进入建筑物的由大气放电造成的浪涌电压损害的电气设备或系统的保护。2.使用简单的棒形闪电导体,引伸导线及网形导体进行的闪电保护系统在其他标准中说明。
1.1.2目标
本标准提供有关应用提前放电避雷导体制成的闪电保护系统的设计,制造,检验以及维护方面的资料。这些闪电保护系统的目的是尽可能有效地保护人身与财产的安全。
1.2参考标准
以下各项标准包含了在本标准中引用的条款,因而适用于本标准。在本标准出版之时,下述各项标准为最新版本。所有的标准都要不断修订,因此,只要有可能,我们敦促基于本标准的协议各方要使用下列各文件的最新版本:
NFC15-100(1991年5月)Installationselectriquesabassetension:Regles
NFC90-120(1983年10月)Materielelectroniqueetdetelecommunications-Antennesindividuellesoucollectivesderadiodiffusionsonoreouvisuelle:Regles.
NFC17-100(1987年2月)Protetionofstructuresagainstlighting-Requirements.
1.3定义
1.3.1闪电向地面放电:
云层与地面间大气放电,包含一个或多个电流脉冲(回程电击)。
1.3.2闪电电击:
一个或多个闪电向地面的放电
1.3.3电击点:
闪电电击与地面,一个建筑物或一个保护系统的接触点
1.3.4被保护容积
提前放电避雷导体的工作容积.在此容积内,提前放电避雷导体为电击点。
2.外部闪电保护装置(ELPI)
2.1概述
2.1.1设计
必须进行一次事先的调查来决定设置多高的保护级别,E.S.E避雷导体的安装位置,下引导体的路径,接地终端系统和安全位置与型号。在设计闪电保护系统时要考虑到建筑学上的一些限制因素,但这样可能大大地减低闪电保护系统的有效程度。
2.1.2事先调查
事先调查分为两部分:
(a)评估闪电电击发生的概率并应用附录B中的数据来选择保护级别。
(b)闪电保护装置所有部件的位置。
从此获得的资料应当用规格书的形式整理出来,其中规定:
---建筑物的尺寸;
----建筑物的相对地理位置:孤立的,在山顶上,处于其他建筑楼群(更高,更矮,或同样高度)中间;
----建筑物容纳人员的频繁程度,这些人员的流动性是大或还是小;
----发生恐慌的危险性;
-----进入建筑物的难易程度;
-----维修的连续性;
----建筑物内部容纳的东西:是否有人,动物,易燃材料,敏感设备如电脑,电子用品或高值的.不可替代的设施;
----屋顶形状与坡度;
-----屋顶,墙及承重构造的形式;
----屋顶的金属部件以及外部金属部件如燃气热水器,电扇,楼梯,天线,水箱;
----屋顶水沟及雨水管;
----大楼的突出部分及其材料(金属还是非金属材料);
----大楼的最易受损部分;
----大楼金属管(水,电,气等)的布置;
----会影响闪电路径的近处障碍物,例如头顶电线,金属栅栏,树等;
----会有高腐蚀性的环境条件(带盐份的空气,石化工厂,水泥工厂等);
被认为易受损的结构点是突出部分,特别是塔楼或塔尖,烟囱与烟道,屋顶水沟,边缘,金属块状结
构(排气管,主要的墙壁清洁系统,导轨等),楼梯,平屋顶上的设备房间。
2.2大气终端系统
2.2.1一般原则
一个提前放电避雷导体包含一个尖的接闪器,一台触发装置以及一根带有下引导体连接系统的支特杆。
3金属部件的等电位连接及内部闪电保护装置
3.1概述
当闪电电流流过一个导体时,此导体与附近的接地金属部件Z间会出现电位差。由于是处于开路环状态,两个端点间会产生危险的火花。
可以进行等电位连接。也可以不进行等电位连接,这要看开路环(下引导体与接地金属部件)两端间的距离而定。不产生危险火花的最小距离称为安全距离S,它与所选的保护级别,下引导体的数量,开路环两端间的材料以及此金属部件连接到接地点的距离等因素有关。
在安装闪电保护系统期间要提供绝缘设施常常是困难的(由于缺少作出决定所需的信息),要提供长期的绝缘措施,也是很困难的(由于结构的变更,加工等),因此,常常是最好进行等电位连接。
然而,在有些情况下(可燃的或易爆的管道)是不能提供等电位连接的。因此,下引导体走线路径要远离安全距离s[见3.2.1(C)]。
3.1.1等电位连接
见要有可能,就应当提供等电位连接。应当应用等电位导体,闪电捕获器或火花隙将下引导体或吸收闪电电流的ESE避雷导体与建筑物上建筑物增中或在建筑物内部的要置于相同电位的部件间在最近点上实行等电位连接。
3.1.2安全距离
安全距离是在吸收闪电电流的下引导体与附近的接地导体间不产生危险火花的最小距离(见图
4.5)。
当闪电保护系统与接地导体间的距离d比SS大时,可以认为已经达到了危险火花的绝缘目的。
安全距离S(米)=n*(k1/km)*1(米)(公式3)
这里:
---n为接触点前每一个E.S.E避雷导体的下引导体数:
n=1一根下引导体
n=0.6二根下引导体
n=0.4三根或更多根下引导体
---ki为所选的保护级别有关的因子:
ki=0.1保护级别I
ki=0.075保护级别*
ki=0.05保护级别*
---km是与环路两端间的所用材料有关的因子:
km=1空气
km=0.5非金属的固体材料
---l(米)是下引导体上开始要考虑可能发生危险火花的点与最近的等电位连接点之间的距离。
4.接地终端系统
4.1概述
每一个下引导体要配置一个接地终端系统。
为了要适应闪电电流的脉冲特性,增强将电流排出到地的能力,同时使得在所保护的容积内发生危险的电压浪涌的危险性降为最小。注意接地端系统的外形,尺寸及接地终端电阻值是至关重要的。
每一个接地终端系统应当满足以下要求;
常用规仪器测得的电阻位应为10欧姆或更小。应当在与其他导电部忏绝缘的接他终端上测量此电阻值。波阻抗或感抗值应尽可能小以区减小在闪电放电时加在电位升高值上的后电动力。为此目的,应当避免使用有单个过长的水平或垂直部件的接地端系统。
因此,使用单个深埋地下潮湿层的垂直接地系统是没有什么好处的,除非地面的电阻特别高,应当注意的是这种钻入地面的接地系统在钻入深度超过20米的时,其波阻抗很大。这就要求使用大量的水平导体或垂直的棒子。而从电气观点来看,它们必须完美无缺地互相连接来。同样地,铜导体要比钢的导体好,因为要达到相同的导电能力,钢的截面积会大得无法实现。接地终端系统应当按以上所叙原则以及标准NFC15-100中544节中说明的规定来制件与布置。除非真正不可能实现,否则,接地终端系统总是应从建筑物向外伸展的。
4.2接地终端系统的型式
接地终端系统的大小与安装地点土壤的电阻车有关。不同的土壤组成成份(粘土,泥灰土.沙,岩石)的电阻车相差很大。从下面所列的表可以估计电阻车的数值,也可以用地电阻议通过适当的测量方法来测出电阻率。一旦电阻事知道了,便可用以下所列简化公式来决定终端系统的长度;
线形水平终端系统垂直终端系统
L=2ρ/R(公式4)L=ρ/R(公式5)
式中:
L为终端系统的长度(米)
ρ为土壤电阻事(欧•米)
R为所需的电阻值(<=10欧)
5抗腐蚀保护
5.1概述
金属的腐蚀的金属及金属周围的环境有关。诸如菌类,可溶性盐(电解质),通风程度,电解液温度及其变化等因素使得情况变得十分复杂。两种不同的金属与环境造成的电解现象结合在一起,使更阳性或更活性的金属的腐蚀程度增加,而使更阴性或更惰性的金属腐蚀程度减少。应当防止在更明性金属中的腐蚀。产生这种反应的电解质可以是潮湿的土壤.也可以是存在于裂缝中的露水。
5.2注意事项以及要采取的措施
要减少腐蚀,必须:
——在恶劣环境中避免使甲不适当的金属;
——避免峙县有不同贾法尼对的两件不同金属互相接触;
——用适当尺码的导体以及防腐蚀的紧固件;
——在关键场吕中提供适合外部影响的保护涂层。
为了要满足上述要求、作为典型的例子,这里说明以下注意事项:
——导电部件的最小厚度或直径必须符合本标准的规定;
——铝导体不能直接理八或嵌入混凝土中,除非它们用耐久的合适的套子套起来。
——如有可能,应避免出现钢/铝结合部件。如无法避免,应使用适当的两金属接头来制造结合部件。
——除了某些存在有酸的环境下外,当在有氧气或硕酸盐的情况下,通常铜适用于作接地导体。
——有硫磺或含氨的气氛中,在下引导体上应加涂层。
——导体的紧固件应使用不锈钢制成。在有腐蚀的环境中,应使用适当的合成材料制成。

6特殊措施
6.1天线
建筑物屋顶上的天线增加了闪电电击的概率,故为第一个最易受到闪电效电的部件。
当干线为单独的或集体的无线电广播接收天线,则为了要符合标准的要求“,天线的支持桅杆必须
用一根标准的导体通过一个浪涌保护装置或一个火花隙接到下引导体上去(除非该天线位于指定
保护区Z外或在另一屋顶上)。
在以下情况下可以使用公共支撑桅杆:
——公共支撑桅杆包含有不需要支索的足够坚固的管子;
——E.S.E避雷导体安装在桅杆的尖部;
——E.s.E避雷导体失至少比最靠近的天线高出2米;
——下引导体用卡子安装,此卡子直接固定在杆上;
——干扰的同轴电缆在桅杆的内部走。
在使用格子塔式桅杆的情况下,最好同轴电缆穿在金属管中走。
6.2茅屋顶
这种情况下,E.s.E避雷导体最好装在烟囱上(如果有的话人)下引导体应为8毫米直径的退火铜
圆导体,用离开一定距离的绝缘物安装并沿着屋脊走,空隙为20~25厘米,下引时在排水沟上走。
6.3工厂烟囱
因为工厂烟囱非常高,且烟与热气体将空气电离,放烟囱极易受闪电击中。烟囱的上部应安装E.S.E避雷导体,最好用适应腐蚀性大气以及排出高温的材料,且安装在顺风的一边,如烟囱高度为扎木或更高,最少要安装完全相对着的两个下引导体,其中一个安装在顺风的一侧、这些下引导体必须在烟囱的上都与底部用水平导体互相连接起来。每一个下引导体应有自己的接地终端系统。与第3章中所叙述的相同条件下将建筑物的外部及内部金属部件与最接近的下引导体连接在一起。
6.4可燃性与爆炸性材料储存区
按照目前的管制法,储存可燃性流体的槽子或箱子必须接地。但是这类接地并不能为大气放电提供足够的保护,必须对此做彻底的调查。E.S.E避雷导体应安装在桅杆上,圆杆上,桥塔上或安全区外的任何其他建筑上,使得它的高度高于被保护的建投物高度。决定它们放置的位置时应按本标准来考虑保护半径。接地终端系统必须背离储存建筑物(仓库)的方向安装。E.s.E避雷导体与被保护的建筑物的接地终端系统应为等电位。
注意:1993年1月28日公布的MinsteriaDecree(部级命令)中有关某些类别的建筑物的闪电
——————————————————————————————————————————
*Materielelectroniqueettelecons___Antennesindividuellesoncollectivesderadiodiffusionsonoreouvisuelle:
Regles(NFC90-120标准,1983年10月,由unionTechniquedeIelectricite印刷)

7.检查,维护
因为闪电保护系统各个部件因腐蚀,气候,机械冲击与闪电而随时间丧失其有效性,所以闪电保护系统的维护是至关重要的。在闪电保护系统的寿命期间必须保持其机械与电气的特性以便满足标准所提出的要求。
7、1初始检查
一旦E.S.E.避雷导体安装完毕,就必须进行检查以保证它符合此标准的各项条款。
检查的目的是保证:
----E.S.E.避雷导体比整个保护区域的高度高出超过2米;
----下引导体的材料与尺码是合适的;
----下引导体按要求来决定其走的路径,放的位置以及如何进行电气连接;
----安装的各个部件牢牢地固定住;
----安全距离得到遵守及/或等电位连接已完成;
----接地终端系统的电阻值是正确的;
----接他终端系统之间已互连妥当。
应当在际准NFC15-100第6部份所指定的条件下用目测进行检查。然而,当导体是全部或完全隐藏时,则应当进行电气连续性检查。这项检查应符合标准NFC15--100第6部份的规定。
7.2定期检查
检查的频率程度有保护的级别决定.建议按下述周期来检查:
 正常周期加强周期
级别12年1年
级别23年2年
级别33年2年
注意:在有腐蚀环境情况下,建议按照加强周期来记性检查.
当受保护的建筑物改造,修理或受闪电电击时,闪电保护系统也应加强检查.注意:闪电放电可由安装在其中一个下引导体上的闪电计数器记录下来.
7.3检查的过程
必须进行一次目测检查来保证
----被保护的建筑物的扩充与改造并没有要求安装额外的闪电保护装置.
——能看得见的所有导体的电气连接是正确的;
——部件的紧固件与机械保护装置状态良好;
——没有任何部件因腐蚀而性能变劣;
——遵守有关安全距离的规定,且有足够的等电位连接装置并状态良好。必须进行测量来证明;
——隐藏导体的电气连接良好;
——接地终端系统的电阻值正确(如有变动、必须要分析原因)。
72.2检查报告
每次定期检查必须形成一个详细的报告,其中包含所有在检查过程中发现的情况及应采取的补救措施。
7.3维护
在每次定期检查中发现的闪电保护系统的缺陷应当尽快地加以纠正以便使其保持最佳有效状态。
附录A
(属于一种标准)
保护模型
A1会合过程的说明
Al.l决定电击点
当雷雨云层形成或到达时便在云层与地间产生一个电场(大气)。此电场可能在地面上达到5仟伏/米,因而从地面凸起部份或金属部件上开始出现电晕放电。
当雷电云层内部形成一个下行先导时,闪电电击便开始了。下行先导电荷放电以步进形式向地面移动。下行先导携带着的电荷使地面建立起来了电场。
从地面上的建筑物式物体产生了一个上行的先导。此上行先导向上传播一直到与下行先导会合,此时,闪电电流便流过所形成的通道。地面上的其他建筑也可能会生成好几个上行光导。与下行先导会合的第一个上行先导决定了闪电电击的地点(图Al)。

注意:此说明只描述负向的下行闪电电击,这是电气——几何模型的仅有的应用实例。目前为
止,这种闪电播速度是最经常发生的。
A1.2先导传播速度
最近获得的自然放电实验数据表明上行与下行先导在会合时刻的平均速度值是可以比较的,它们的速度比VUP/VDOWN接近于1(在0.9~1.1之间)。
设V=VUP=VDOWN=1米/微秒(测得的平均先导速度),这里:
VUP为上行先导速度,NFC17-102:199530
VDOWN为下行先导速度.
V为公共速度。
A2从保护的观点看E.S.E.避雷导体的优点
A2.1启动抢先时间
E.S.E.避雷导体是为减少上行先导的平均统计启动时间而设计的。与简单针避雷导体相比,在同样安装条件下,ESE.避雷导体的特征为能产生启动抢先。这个抢先时间通过在本标准2.2.2.1节及附录C中推荐的方法在高压测试实验室中进行评估。
A2.2上行先导的抢先距离
上行先导的抢先距离ΔL(米)=V(米/微秒)*ΔT(微米)
被保护的容积则是在电气——几何模型的基础上以上述的保护模型来确定的。
A3保护模型
A31简单针形避雷导体的保护半径在简单避雷导电棒中,根据电气——几何模型的研究,闪电电击点由第一个距离下行先导为D的地面物体来决定,即使第一个物体是平坦的地面本身也是如此。此距离D称为“电击距离”,它是电击点到上行和下行先导会合点之间的距离,这也是上行先导的长度。于是,看来好像有一个虚拟的半径为D的球,其中心牢固地定位于下行先导头部且随着后者下移。
若一根简单针形导体其高度相对于参考面(建筑物屋顶,地等)为“h”,则有三种可能性(见图A2):

图AZ虚拟的球体研究法
——如果此球只与垂直位置的导体(A’)接触,则此导电棒将是电击点。
—如果此球与参考面接触而没有与垂直导体接触,则电击点只在地面S点处。
——如果此球与两者同时接触,则有两个可能的电击点:A’与C’,但闪电放电绝不会击中图中的阴影区(见图AZ、A3)。

附录B
(属于一种标准)
闪电危险评估指南及ELPI保护级别的选择
B1。概述
闪电危险评估指南旨在协助设计经理人员分析所有由于闪电引起的损害危险的评估准则,并确定
保护的必要性与所要求的保护级别。这里只说明在被保护建筑物上的直接闪电电击以及闪电电流
流过闪电保护系统所造成的损害。
在许多情况下,保护的必要性是十分明显的。其中的一些例子是:
——大量人群;
——不中断的服务;
——极高的闪电电击频率;
——高的或孤立的建筑;
——储存易爆与易燃材料的建筑以及储存不可替代的文化遗产的建筑。
闪电电击在某些常见的建筑物上产生的典型后果列在表BI中。
建筑类别种类闪电电击造成的后果
常规建筑私人建筑电气装置被击穿,通常火灾与设备损坏只限于接近闪电电击点或路径的物体。
 戏院,学校,超市,运动场人员惊恐及火灾警报系统失效导致火被耽误
 农场火灾与危险的火花,由于电流中断造成的危险;由于通风控制失效及饲料配给系统的失效使牛群死亡。
 银行,保险公司,商业公司与上同,,还要加上重病监护病人的护理问题以及残疾人疏散的问题。
 工厂除上述外,还要加上其他后果,后果要看工厂内的人员与财产而定。从较小损失到较大损失及生产量的损失。
 博物馆与考古馆文化遗产不可替代的损失

注;任何种类的建筑物内都可能安装着敏感的电子设备,它们很易被闪电的浪涌电压损坏。

附录C
(属于一种标准)
E.S.E.闪电导体评估过程
C1实验条件
E.S.E.避雷导体的有效程度是通过将E.S.E.避雷导体的上行先导启动时间与简单针形避雷导体(S.R.)的上行先导启动时间相比较来进行评估的。
为此,在实验室测试中模拟上行先导自动(正向的上行先导)过程,使得在相同的电气与几何条件下依次评估SR避雷导体与E.S.E.避雷导体。
C1.1地面电场模拟
闪电电击发生前存在的自然地面电场会影响电晕形成条件与当时的空间电荷条件,因此,应当对自然地面电场进行模拟,它的数值是10仟伏/米到25仟伏/米之间。
C1.2脉冲电场模拟
为了尽可能接近于自然现象的情景再现,地面电场的建立要用上升时间为100微秒至1000微秒的波形来模拟。在上行先导区域内的波形斜率应在2•108伏/米/秒之间。
C2实验条件的建立.
C2.1要比较的闪电保护系统的位置
上部板块与避雷导体间的距离应足够长,以便让上行先导能在自由空间中传播,在所有情况下,其长度d≥1米。要比较的物体应置于同样电气环境之下,与它们的位置无关。它们的位置应在地面上相当于上部板块中心的位置。它们的高度应相同。测试时一个接着一个地进行。
C2.2实验条件建立时尺寸的选择
上部板块与地面的距离H应大于2米。高出地面水平的避雷导体高度h与上部板块高度H之比h/H应为0.25~0.5范围内。H为上部板块的下边与地面间的距离。

 
 

【关键词】 接地规范,接地标准,防雷标准,防雷系统,机房防雷,避雷系统,防雷设备,防雷材料,接地装置,接地材料,接地系统,机房接地
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