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古树名木防雷技术规范

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2020年4月19日
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1　范围
本标准规定了古树名木雷电防护的原则、防雷分类、防雷装置、工程验收、防雷装置检测、防雷装置维护与管理。
本标准适用于单株及成群的古树名木的雷电防护。
2　规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 21431- 建筑物防雷装置检测技术规范
GB/T 21714.2 雷电防护 第2部：风险管理（IDT IEC 62305: ）
GB 50057 建筑物防雷设计规范
GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范
3　术语和定义
GB 50057、GB 50343中界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1　
古树 Ancient tree
树龄在100 a以上的树木。
3.2　
名木 Precious tree
国内外稀有的以及具有历史价值和纪念意义及重要科研价值的树木。
3.3　
古树后续资源 Ancient trees follow-up resources
树龄在80 a以上100 a以下的树木。
3.4　
雷击 Lightning stroke
雷云对大地及地面物体、生命体等的放电。
3.5　
雷电灾害 Lightning disaster
由雷电造成的人畜伤亡、火灾、爆炸或电气电子系统等严重损毁，造成重大经济损失和重大社会影响。
3.6　
雷暴日 Thunderstorm day
在一天内只要测站听到雷声则为一个雷暴日。
3.7　
雷电感应 Lightning induction
雷击放电时，在附近物体上产生静电感应和电磁感应，可使金属部件之间产生火花。
3.8　
直击雷 Direct lightning flash
雷电直接击在建筑物线路、大地、人畜、防雷装置或其它物体上，产生电效应、热效应和机械力者。
3.9　
静电感应 Electrostatic induction
由于雷云的作用，使附近导体上感应出与雷云性质相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和，在这些导体上的感应电荷得到释放，如不就近泄入地就会产生很高的电位。
3.10　
电磁感应 Electromagnetic induction
由于雷电流迅速变化在其周围空间产生瞬变的强电磁场，使附近导体上感应出很高的电动势。
3.11　
雷电波侵入 Lightning surge on incoming services
由于雷电对架空线路或金属管道的作用，雷电波可能沿着这些管线侵入屋内，危及人身安全或损坏设备。
3.12　
等电位连接 Equipotential bonding (EB)
将分开的装置、导电物使用等电位连接导体连接起来，以减小雷电流在它们之间产生的电位差。
3.13　
雷击电磁脉冲 Lightning electromagnetic impulse (LEMP)
作为干扰源的雷电流及雷电电磁场产生的电磁场效应。
3.14　
跨步电压 Step voltage
当土壤中存在较大接地电流时，人的两足分别站在具有不同电位的两处时，在人的两足之间所产生的电位差或电压。
3.15　
接触电压 Contact voltage
当人体的两个部位同时接触到具有不同电位的两处时在人体内就会有电流经过,这时加在人体两个部位之间的电位差称为接触电压。
3.16　
旁侧闪击 Nearby lightning strike
当雷电击中一个物体时，强大的雷电流在泄放过程中将空气击穿，与邻近物体之间发生闪络放电的现象，称之为旁侧闪击。
3.17　
雷击次生灾害 Lightning secondary disaster
除直击雷外，由雷击灾害所诱发的其它灾害称之为雷击次生灾害。（包括跨步电压、接触电压、旁侧闪络、地电位反击、雷击电磁脉冲等）
3.18　
防雷装置 Lightning protection system
由接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其它连接导线组成的防雷设施的总和。
3.19　
接闪器 Air-termination system
直接截受雷击的避雷针、避雷带（线）、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。
3.20　
引下线 Down-conductor system
连接接闪器与接地装置的金属导体。
3.21　
接地体 Earth electrode
埋入地中并直接与大地接触的金属体称为接地体，接地体一般由水平接地体和垂直接地体组成。
3.22　
接地装置 Earth-termination system
接地体和接地线的总和，称为接地装置。
3.23　
接地电阻 Earthing resistance
人工接地体或自然接地体的对地电阻的总和，称为接地装置的接地电阻，接地电阻的数值等于接地装置对地电压与经过接地体流入地中电流的比值。
4　防雷分类
4.1　地区雷暴日等级划分
4.1.1　云南省雷暴日等级根据多年平均雷暴日数划分，云南省各地年平均雷暴日数参见附录A。
4.1.2　地区雷暴日等级宜划分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区，并符合下列规定：
a）少雷区：年平均雷暴日在20 d及以下地区；
b）多雷区：年平均雷暴日大于20 d，不超过40 d的地区；
c）高雷区：年平均雷暴日大于40 d，不超过60 d的地区；
d）强雷区：年平均雷暴日超过60 d以上的地区。
4.2　古树名木的防雷分类
4.2.1　古树名木应根据古树名木的珍稀程度、地区雷暴日等级划分，按防雷要求分为以下三类：
a）凡树龄在300 a以上，特别珍贵稀有、具有重要历史文化价值和纪念意义、重要科研价值且处于强雷区的古树名木为一类防雷古树名木；
b）凡树龄在100 a以上，不足300 a的为二类防雷古树名木，树龄虽不足300 a，但处于重要风景旅游景区且处于高雷区的古树名木为二类防雷古树名木；
c）其它古树名木及古树后续资源且处于多雷区（树龄在80 a以上）为三类防雷古树名木。
4.2.2　处于强雷暴区的二类防雷古树名木应按一类防雷古树名木的技术要求进行防雷保护。

5　古树名木的防雷要求
5.1　古树名木防雷保护应坚持预防为主、安全第一、科学合理、统筹兼顾的原则。
5.2　古树名木的雷电防护应按GB/T 21714.2规定的方法首先进行雷击风险评估并论证。
5.3　古树名木的防雷设计应根据环境条件、地理位置、雷电活动规律以及被保护物的特点等因素，综合考虑，采取相应的防雷措施。
5.4　防雷装置的形状应与古树名木、自然景观相协调，色彩应与周围环境相匹配。
5.5　古树名木的防雷应与周围景区建筑物、游人活动区域的保护相结合，综合考虑。
5.6　农村地区的高大树木的防雷，亦可参照本标准执行。
5.7　古树名木生长于人员密集型场所的强雷区或雷击高发区，应根据本标准的要求设置相应的雷电防护装置。
5.8　古树名木采取直击雷防护时，应充分考虑树木生长增高的因素，防雷装置保护范围应留有保护余量。
5.9　不可在古树名木上悬挂通信线缆、低压架空线等金属物件。
5.10　在设计施工过程中应考虑树体、木质结构的差异，同时还应考虑树体的根系范围，减少雷电流泄放过程中对古树名木造成的伤害。
5.11　古树名木的防雷装置的设置应充分考虑雷电放电过程中对周围人员、设施造成的危害，危害形式见附录B。
5.12　古树名木附近有大量金属构件、金属设备、架空电源线、通信线时，尚应考虑雷击后产生的其它危害。
5.13　当确定古树名木和古树群的防雷类别后若各古树名木的保护级别不同，则应以其中最高一级的古树名木为准。
5.14　古树名木低于周围高大建（构）筑物，按GB 50057中滚球法计算已处于保护范围之内的，可不在古树名木上单独安装防雷装置。
5.15　生长于下列区域的古树名木，应按本标准的防雷要求采取必要的防雷措施：
a）生长于城市、乡村、旅游景点、景区、寺庙及其它人员密集场所等区域的古树名木；
b）靠近河、湖、池塘边的古树名木；
c）生长地周围相对较潮湿地方的古树名木；
d）雷电活动频繁地区的古树名木；
e）曾经遭受雷击的区域的古树名木；
f）位于旷野中的突出位置、树体特别高大的古树名木。
6　防雷装置
6.1　接闪器
6.1.1　接闪器的选择
6.1.1.1 接闪器的选择应满足防雷技术要求，不影响古树名木景观，可选择下列接闪器：
a）独立设置的避雷针、避雷塔；
b）设置于古树名木附近建筑物上的避雷针、避雷塔；
c）设置于树体主干上的避雷针；
d）独立设置的避雷线，应采用镀锌钢绞线作避雷线，其截面积不应小于50 mm2。
6.1.1.2 避雷针、塔的设计，其选材和几何尺寸，应考虑其机械强度、防腐等因素。
6.1.1.3 设置于树体上的接闪器，推荐使用杆式避雷针，其相关参数应符合表1的要求。
表1　杆式避雷针相关参数
雷电通流容量，kA 150 200
接闪器，mm Φ20×700×1 Φ20×450×1、Φ15×350×3
针高，mm 2700+ X
(X=0、1、2、3、为加长杆节数) 2700+ X
(X=0、1、2、3、为加长杆节数)
净重，kg 5+4.4X
(X=0、1、2、3、为加长杆节数) 7+4.4X
(X=0、1、2、3、为加长杆节数)
抗风强度，m/s ≥25
6.1.2　接闪器的安装
6.1.2.1 接闪器可固定于树体的主干部位或粗壮枝干上，在树干上设置避雷针应考虑树体的生长变化，采用柔性材料底衬的抱箍固定，柔性材料的宽度应大于抱箍宽度，且抱箍长度应留有一定余量。
6.1.2.2 抱箍应选择绝缘材料。
6.1.2.3 接闪器的保护范围按GB 50057规定的滚球法确定，接闪器保护范围应覆盖树冠大部分区域，树冠较发散的，应设置多支接闪器。
6.2　引下线
6.2.1　引下线的选择
6.2.1.1 引下线应选用圆钢、圆铜或多芯金属绞线，优先选用绝缘多芯铜绞线。
6.2.1.2 单根引下线的截面积不应小于100 mm2。
6.2.1.3 使用两根以上引下线时，每根引下线的截面积应不小于50 mm2。
6.2.1.4 避雷塔结构柱、避雷线支柱可作为引下线，若采用法兰盘连接应以不少于五根螺栓连接。
6.2.2　引下线的安装
6.2.2.1 引下线应沿树体的树冠稀疏一侧敷设，敷设应平直，并经最短路径接地，不可弯成直角或锐角。
6.2.2.2 引下线与避雷针的连接应采用机械连接或电气焊接，其连接点过渡电阻应不大于0.03Ω，并做好连接点的防腐处理。
6.2.2.3 引下线沿树干敷设时应套绝缘管，并用抱箍与树干固定，固定抱箍的间距不应大于3 m，抱箍内采用柔性材料做底衬，柔性材料的宽度应大于抱箍宽度，且抱箍长度应留有一定的余量。
6.2.2.4 引下线护管颜色与树干颜色相同或相近。
6.2.2.5 引下线在接闪器端及接地体端的连接点外均应预留一定的余量。
6.2.2.6 应在引下线距地面1.8 m处设置断接卡或不同金属连接时设转换器，地面至2.5 m高度应采用绝缘塑料套管作保护。
6.2.27 应在引下线距地面3 m高度内设置防雷警示标识，并在距古树名木3 m外设置非金属封闭围栏。
6.3　接地装置
6.3.1　接地装置的设置
6.3.1.1 接地极应设置在古树名木的树冠稀疏的一侧，并在树冠的垂直投影3 m之外。
6.3.1.2 接地体由垂直接地体和水平接地体组成，接地体的埋设深度不宜小于0.6 m。
6.3.1.3 垂直接地体宜采用角钢、圆钢或钢管，其中：角钢应不小于40 mm×4 mm，圆钢直径应不小于20 mm，钢管直径应不小于50 mm，壁厚应不小于3.5 mm。
6.3.1.4 垂直接地体长度不宜小于2.5 m，垂直接地极间距应大于5 m。
6.3.15 水平接地体宜采用圆钢或扁钢，其中：圆钢直径应不小于12 mm；扁钢截面积应不小于100 mm2，其厚度应不小于4 mm。
6.3.1.6 采用深井技术设置接地体，不宜由单根垂直接地体组成，垂直接地体宜采用热镀锌钢管，钢管直径不应小于80 mm，壁厚不应小于4 mm，长度由设计计算确定。
6.3.1.7 接地装置的接地电阻值应符合下列要求：
a）一类古树名木防雷接地装置的接地电阻不大于10Ω；
b）二类古树名木防雷接地装置的接地电阻不大于20Ω；
c）其它古树名木防雷接地装置的接地电阻不大于30Ω。
6.3.2　接地装置的安装
6.3.2.1 接地体的连接应采用搭接焊，搭接长度必须符合下列规定：
a）扁钢与扁钢搭接长度为扁钢宽度的二倍，且至少三个棱边施焊；
b）圆钢与圆钢搭接长度为圆钢直径的六倍，且双面施焊；
c）圆钢与扁钢连接时，其长度为圆钢直径的六倍，且双面施焊；
d）接地体的焊接必须牢固无虚焊，并在焊接处进行防腐处理。
6.3.2.2 接地体与人行道或活动场所距离应不小于3 m，当无法满足要求时，应采取深埋不低于1 m或穿绝缘管敷设。
6.3.2.3 当古树名木附近有多种金属构筑物时，应考虑在接地体作均压等电位连接，若共用接地，接地电阻值应以最小值为准。
6.3.2.4 在土壤电阻率较高地区，若采用降阻材料，降阻材料应是环保、无毒、无害，防止破坏古树生长或污染地下水源。

7　设计审查与竣工验收
7.1　设计审查
7.1.1　古树名木防雷工程应按附录C进行防雷装置设计审查。
7.1.2　古树名木防雷工程应对接地体等隐蔽部位进行跟踪检查及分步验收，并填写隐蔽工程检查验收记录。
7.1.3　 隐蔽工程检查应包括：接地系统的安装位置、选材、几何尺寸、连接情况、焊接工艺及施工现场的图片资料。
7.1.4　古树名木防雷设计未经审核同意的，不可施工。
7.1.5　古树名木防雷工程竣工未经验收合格的，不应交付使用。
7.2　施工检测
7.2.1　防雷施工检测项目内容和表格形式参见本标准附录D的规定。
7.2.2　古树名木接闪器应检测以下项目：
a）接闪器的结构和安装位置；
b）接闪器的材质、安装连接、固定方式、防腐措施；
c）接闪器的几何尺寸。
7.2.3　引下线检测项目：
a）引下线的材质、连接、固定方式；
b）引下线的电气性能。
7.2.4　 接地装置检测项目：
a）接地装置的结构和安装位置；
b）接地体的埋设深度、间距、选材及安装方法；
c）接地装置的材质、连接方法、防腐处理；
d）接地装置的接地电阻；
e）随工检测及隐蔽工程记录。
7.3　竣工验收
7.3.1　防雷工程结束后，应由防雷主管部门组织建设、设计、施工及工程监理单位进行总验收。
7.3.2　防雷工程项目竣工验收时，凡经随工检测验收合格的项目，不再重复检测，如果验收组认为有必要时，可进行复检。
7.3.3　防雷工程项目竣工，应由施工单位提供下列技术文件和资料：
a）设计审核资料、防雷装置安装竣工图；
b）防雷装置引下线敷设竣工图；
c）接地装置安装竣工图；
d）变更设计的说明；
e）安装工程记录（包括隐蔽工程证明、施工检测报告）。
8　防雷装置的年度检测、维护与管理
8.1　防雷装置年度检测
8.1.1　古树名木防雷装置检测包括接闪器、引下线、接地装置及影响防雷装置性能的其它物体。
8.1.2　古树名木防雷装置检测周期为1 a。次年与上年检测应在相近的气象条件下进行，且应在雷雨季节开始前完成。
8.1.3　检测方法按照GB/T 21431- 中第5章的规定执行。
8.2　防雷装置维护
8.2.1　防雷检测发现的隐患应及时进行整改。
8.2.2　日常维护应在雷电天气后进行。
8.2.3　在雷电活动强烈的地区对防雷装置应进行目测检查。
8.2.4　防雷装置出现脱焊、松动、断裂、严重锈蚀、变形、失效、损坏等应及时进行维修。
8.3　防雷装置管理
8.3.1　防雷装置应由古树名门管理部门确定专人负责管理。
8.3.2　防雷装置投入使用后，应建立管理制度，对防雷装置的设计、安装、隐蔽工程图纸资料、年检报告、均应及时归档妥善保管。
8.3.3　当雷击事故发生后，应及时报告防雷主管部门，调查分析雷灾原因和损失，提出整改防护措施。
8.3.4　定期观察古树名木生长变化对防雷装置的影响。