第二节 防雷装置及接地

1、第二节第二节 防雷装置及其安装防雷装置及其安装 雷电是一种雷云对带不同电荷的物体进行放电的一种雷电是一种雷云对带不同电荷的物体进行放电的一种 自然现象。自然现象。 雷电对电气线路、电气设备和建筑物进行放电雷电对电气线路、电气设备和建筑物进行放电,其电其电 压幅值可高达几亿伏，电流幅值可高达几十万安，因压幅值可高达几亿伏，电流幅值可高达几十万安，因 此具有极大的破坏性，必须采取相应的防雷措施。此具有极大的破坏性，必须采取相应的防雷措施。 雷电是如图所示雷电是如图所示 一、雷电的形成及危害一、雷电的形成及危害 1、雷电的形成、雷电的形成 雷电的形成过程可以分为气流上升、电荷分离和放雷电的形成过程可

2、以分为气流上升、电荷分离和放 电三个阶段。电三个阶段。 据测试据测试,对地放电的雷云大多为带负电荷。随着负雷对地放电的雷云大多为带负电荷。随着负雷 云中负电荷的积累，其电场强度逐渐增加，当达到云中负电荷的积累，其电场强度逐渐增加，当达到 2530kV/cm 时，使附近的空气绝缘破坏时，使附近的空气绝缘破坏,便产生便产生 雷云放电。雷云对地的放电是以下行先导放电形式雷云放电。雷云对地的放电是以下行先导放电形式 进行。当这个下行先导逐渐接近地面，大约进行。当这个下行先导逐渐接近地面，大约 100 300m 距离时，地面受感应而聚集异号电荷更加集距离时，地面受感应而聚集异号电荷更加集 中，尤其是突出

3、物体在强电场作用下产生尖端放电中，尤其是突出物体在强电场作用下产生尖端放电, 形成上行先导，并快速向雷云的下行先导方向发形成上行先导，并快速向雷云的下行先导方向发 展，两者会合即形成雷电通道，并随之开始主放展，两者会合即形成雷电通道，并随之开始主放 电，接着是多次余辉放电，（由于雷云中存在几个电，接着是多次余辉放电，（由于雷云中存在几个 电荷聚集中心）。电荷聚集中心）。 2、雷电的危害、雷电的危害 根据雷电造成危害的形式和作用，分为以下三种根据雷电造成危害的形式和作用，分为以下三种 直击雷、感应雷和雷电波侵入。直击雷、感应雷和雷电波侵入。 (1)直击雷直击雷 雷云与大地之间直接通过建（构）筑物

4、、电气设备雷云与大地之间直接通过建（构）筑物、电气设备 或树木等放电称为直击雷。或树木等放电称为直击雷。 往往会引起火灾或爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁往往会引起火灾或爆炸，造成建筑物倒塌、设备毁 坏及人身伤害等重大事故。坏及人身伤害等重大事故。 直击雷的破坏最为严重。直击雷的破坏最为严重。 （2）感应雷）感应雷 感应雷击是由静电感应与电磁感应引起的。感应雷击是由静电感应与电磁感应引起的。 感应雷会引起过电压，可能引起火花放电，造成火感应雷会引起过电压，可能引起火花放电，造成火 灾或爆炸，并危及人身安全。灾或爆炸，并危及人身安全。 （3）雷电波侵入）雷电波侵入 雷云出现在架空线路上方，线路上因静

5、电感应而聚雷云出现在架空线路上方，线路上因静电感应而聚 集大量异性等量束缚电荷，当雷云向其他地方放电集大量异性等量束缚电荷，当雷云向其他地方放电 后，线路上束缚电荷被释放便成为自由电荷向线路后，线路上束缚电荷被释放便成为自由电荷向线路 两端行进，形成很高过电压。这个高电压沿着架空两端行进，形成很高过电压。这个高电压沿着架空 线路、金属管道会引入室内，这种现象叫做雷电波线路、金属管道会引入室内，这种现象叫做雷电波 侵入。侵入。 雷电波侵入可由线路上遭受直击雷或发生感应雷雷电波侵入可由线路上遭受直击雷或发生感应雷 所引起。据调查统计，供电系统中由于雷电波侵所引起。据调查统计，供电系统中由于雷电波侵

6、 入而造成的雷害事故，在整个雷害事故中占入而造成的雷害事故，在整个雷害事故中占50- 70。 二二 、民用建筑物的防雷等级及措施、民用建筑物的防雷等级及措施 按按建筑物防雷设计规范建筑物防雷设计规范(GB 5005794)的规的规 定，将建筑物防雷等级分为以下定，将建筑物防雷等级分为以下3类。类。 第一类防雷建筑物、第一类防雷建筑物、第一类防第一类防雷建筑物、第一类防雷建筑物、第一类防 雷建筑物。雷建筑物。 （一）防雷等级（一）防雷等级 1、第一类防雷建筑、第一类防雷建筑 具有特别重要用途的建筑物。具有特别重要用途的建筑物。 国家级文物保护的建筑物及构筑物。国家级文物保护的建筑物及构筑物。 超

7、高层建筑物，如超高层建筑物，如40层及以上的住宅建筑、高度超层及以上的住宅建筑、高度超 过过100m的其它建筑。的其它建筑。 2、第二类防雷建筑、第二类防雷建筑 重要的或人员密集的大型建筑重要的或人员密集的大型建筑。 省级文物保护的建筑物及构筑物。省级文物保护的建筑物及构筑物。 19层及以上的住宅建筑和高度超过层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其它建筑。的其它建筑。 省级及以上的大型计算中心和装有重要电子省级及以上的大型计算中心和装有重要电子 设备的建筑物。设备的建筑物。 3、第三类防雷建筑物、第三类防雷建筑物 10至至18层的普通住宅。层的普通住宅。 高度不超过高度不超过50 m的教学楼、

8、普通旅馆、办公的教学楼、普通旅馆、办公 楼、图书馆等建筑。楼、图书馆等建筑。 （二）建筑物的防雷措施（二）建筑物的防雷措施 1.一类防雷建筑及二类防雷建筑物中有爆炸危险场一类防雷建筑及二类防雷建筑物中有爆炸危险场 所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入所，应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入 的措施。的措施。 (1)防直接雷防直接雷 采用避雷针，避雷带或避雷网。采用避雷针，避雷带或避雷网。 接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。接闪器：避雷针、避雷带和避雷网。 接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全 地引导入地，地引导入地， 使接闪器下面一定范围内的建

9、筑物使接闪器下面一定范围内的建筑物 免遭直接雷击。免遭直接雷击。 (2)防间接防间接(感应感应)雷雷 通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金 属物品，全部加以良好的接地处理来消除属物品，全部加以良好的接地处理来消除。 防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其防雷装置与建筑物内外电气设备、电线或其 它金属线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。它金属线的绝缘距离应符合防雷的安全距离。 将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体 并加以接地的办法来消除。并加以接地的办法来消除。 (3)防高电位侵入防高电位侵入 在整个雷害事故中占在整个

10、雷害事故中占5070 的配电的配电 线路全部采用地下电缆线路全部采用地下电缆; 进户线采用进户线采用50100m长的一段电缆长的一段电缆; 在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护 间隙。间隙。 2.二类、三类建筑物，防直击雷和防雷电波侵入的二类、三类建筑物，防直击雷和防雷电波侵入的 措施。措施。 3.不属一、二、三类建筑物，应有防雷电波侵入的不属一、二、三类建筑物，应有防雷电波侵入的 措施。措施。 4.易遭雷击的部位（与屋顶的坡度有关）装设避雷易遭雷击的部位（与屋顶的坡度有关）装设避雷 针或避雷带、避雷网。针或避雷带、避雷网。 四、建筑物防雷装置的组成四、

11、建筑物防雷装置的组成 组成：组成： 建筑物防雷装置由接闪器、引下线和接地装建筑物防雷装置由接闪器、引下线和接地装 置三部分组成。作用原理：将雷电引向自身置三部分组成。作用原理：将雷电引向自身 并安全导入大地内，从而使被保护的建筑物并安全导入大地内，从而使被保护的建筑物 免遭雷击。免遭雷击。 1、接闪器、接闪器 接闪器是专门用来引导雷击的金属导体。接闪器是专门用来引导雷击的金属导体。 分类：分类： 可分为避雷针、避雷带可分为避雷针、避雷带(线线)、避雷网以及兼作接闪、避雷网以及兼作接闪 的金属屋面和金属构件的金属屋面和金属构件(如金属烟囱，风管如金属烟囱，风管)等。等。 所有接闪器都必须经过接地

12、引下线与接地装置相连所有接闪器都必须经过接地引下线与接地装置相连 接。接。 （1）避雷针）避雷针 避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形避雷针是安装在建筑物突出部位或独立装设的针形 导体。是导体。是“引雷针引雷针” 。 1）避雷针材料）避雷针材料 避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成。避雷针通常采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成。 针长针长1m以下：圆钢直径以下：圆钢直径12mm，钢管直径，钢管直径 20mm；针长为；针长为12m时：圆钢直径时：圆钢直径16mm， 钢管直径钢管直径25mm；烟囱顶上的避雷针：圆钢直径；烟囱顶上的避雷针：圆钢直径 20mm，钢管直径，钢管直径40mm。 2）避雷针

13、安装）避雷针安装 避雷针可以安装在电杆避雷针可以安装在电杆(支柱支柱)、构架或建筑上，下、构架或建筑上，下 端经引下线与接地装置焊接，如下页图。端经引下线与接地装置焊接，如下页图。 避雷针的保护范围，以它对直击雷所保护的空间来避雷针的保护范围，以它对直击雷所保护的空间来 表示，可利用表示，可利用“滚球法滚球法”进行确定。进行确定。 单支避雷针保护范围的三维立体空间，可以近似地单支避雷针保护范围的三维立体空间，可以近似地 看成是一个尖顶帐篷所包围的空间。看成是一个尖顶帐篷所包围的空间。 （2）避雷带和避雷网）避雷带和避雷网 1）避雷带和避雷网的材料）避雷带和避雷网的材料 避雷带用小截面圆钢或扁钢

14、装于建筑物易遭雷击的避雷带用小截面圆钢或扁钢装于建筑物易遭雷击的 部位，如屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等的条部位，如屋脊、屋檐、屋角、女儿墙和山墙等的条 形长带。形长带。 避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个 网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的装置，因此网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的装置，因此 是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。 避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个避雷网是纵横交错的避雷带叠加在一起，形成多个 网孔，它既是接闪器，又是防感应雷的装置，因此网孔，它既是接闪器，又

15、是防感应雷的装置，因此 是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。是接近全部保护的方法，一般用于重要的建筑物。 避雷带、网可以采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢避雷带、网可以采用镀锌圆钢或扁钢，圆钢 直径不应小于直径不应小于8 mm；扁钢截面积不应小于；扁钢截面积不应小于 48 mm2，其厚度不得小于，其厚度不得小于4 mm；装设在；装设在 烟囱顶端的避雷环，其圆钢直径不应小于烟囱顶端的避雷环，其圆钢直径不应小于 12 mm；扁钢截面积不得小于；扁钢截面积不得小于100 mm2， 其厚度不得小于其厚度不得小于4 mm。 避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷笼。避雷网也可做成笼式避雷网，简称为避雷笼。

16、避雷笼是用来笼罩整个建筑物的金属笼。避雷笼是用来笼罩整个建筑物的金属笼。 对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，任凭对于雷电它起到均压和屏蔽的作用，任凭 接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间接闪时笼网上出现多高的电压，笼内空间 的电场强度为零，笼内各处电位相等，形的电场强度为零，笼内各处电位相等，形 成一个等电位体，因此笼内人身和设备都成一个等电位体，因此笼内人身和设备都 是安全的。是安全的。 高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整高层建筑防雷设计多采用避雷笼。避雷笼特点把整 个建筑物梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连成一个建筑物梁、柱、板、基础等主要结构钢筋连成一 体，因此是最安全可靠的防雷措

17、施。体，因此是最安全可靠的防雷措施。 2）避雷带和避雷网的安装）避雷带和避雷网的安装 避雷带和避雷网的安装可分为明装和暗装一两种方避雷带和避雷网的安装可分为明装和暗装一两种方 式。式。 明装明装 它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐它适于安装在建筑物的屋脊、屋檐(坡屋顶坡屋顶)或屋顶或屋顶 边缘及女儿墙边缘及女儿墙(平屋顶平屋顶)等处，对建筑物易受雷击部等处，对建筑物易受雷击部 位进行重点保护。见下页图（位进行重点保护。见下页图（a)、图、图(b)。 暗装暗装 暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较暗装避雷网是利用建筑物内的钢筋做避雷网，它较 明装避雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中明装避

18、雷网美观，尤其是在工业厂房和高层建筑中 应用较多。应用较多。 建筑物全部为钢筋混凝土结构时，可将结构圈梁钢建筑物全部为钢筋混凝土结构时，可将结构圈梁钢 筋与柱内充当引下线的钢筋进行连接筋与柱内充当引下线的钢筋进行连接(焊接焊接)作为均作为均 压环。当建筑物为砖混结构但有钢筋混凝土组合柱压环。当建筑物为砖混结构但有钢筋混凝土组合柱 和圈梁时，均压环做法同钢筋混凝土结构。没有组和圈梁时，均压环做法同钢筋混凝土结构。没有组 合柱和圈梁的建筑物，应每合柱和圈梁的建筑物，应每3层在建筑物外墙内敷层在建筑物外墙内敷 设设 一圈一圈12 mm镀锌圆钢作为均压环，并与防雷装置的镀锌圆钢作为均压环，并与防雷装置

19、的 所有引下线连接，所有引下线连接， 2.引下线引下线 引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体。引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体。 （1）引下线材料）引下线材料 采用圆钢时，直径不应小于采用圆钢时，直径不应小于8 mm；采用扁钢时，；采用扁钢时， 其截面不应小于其截面不应小于48 mm2，厚度不应小于，厚度不应小于4 mm。 （2）引下线安装）引下线安装 引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短路径接地；引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短路径接地； 建筑艺术要求较高者可暗敷，但其圆钢直径不应小建筑艺术要求较高者可暗敷，但其圆钢直径不应小 于于10 mm；扁钢截面不应小于；扁钢截面不应小于80

20、mm2。明敷的引。明敷的引 下线应镀锌，焊接处应涂防腐漆。下线应镀锌，焊接处应涂防腐漆。 引下线还可利用混凝土内钢筋、钢柱等作自然引下引下线还可利用混凝土内钢筋、钢柱等作自然引下 线。线。 （3）断接卡）断接卡 设置断接卡的目的是为了便于运行、维护和检测接设置断接卡的目的是为了便于运行、维护和检测接 地电阻。地电阻。 采用多根专设引下线时，为了便于测量接地电阻以采用多根专设引下线时，为了便于测量接地电阻以 及检查引下线、接地线连接状况，宜在各引下线上及检查引下线、接地线连接状况，宜在各引下线上 于距地面于距地面0.3 m至至1.8 m之间设置断接卡。断接卡应之间设置断接卡。断接卡应 有保护措施

21、。有保护措施。 当利用混凝土内钢筋、钢柱等自然引下线并同时采当利用混凝土内钢筋、钢柱等自然引下线并同时采 用基础接地体时，可不设断接卡，用基础接地体时，可不设断接卡， 3.接地装置接地装置 接地装置是接地体接地装置是接地体(或称接地极或称接地极)和接地线的合称，和接地线的合称， 它的作用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地它的作用是把引下线引下的雷电流迅速流散到大地 土壤中去。土壤中去。 （1）接地体）接地体 指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的金属导体。指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的金属导体。 接地体分人工接地体和自然接地体两种。接地体分人工接地体和自然接地体两种。 自然接地体即兼作接

22、地用的直接与大地接触的各种自然接地体即兼作接地用的直接与大地接触的各种 金属构件，如建筑物的钢结构、行车钢轨、埋地的金属构件，如建筑物的钢结构、行车钢轨、埋地的 金属管道金属管道(可燃液体和可燃气体管道除外可燃液体和可燃气体管道除外)等。等。 人工接地体即直接打入地下专作接地用的经加工的人工接地体即直接打入地下专作接地用的经加工的 各种型钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接各种型钢或钢管等。按其敷设方式可分为垂直接 地体和水平接地体。地体和水平接地体。 埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或埋入土壤中的人工垂直接地体宜采用角钢、钢管或 圆钢。圆钢。 埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或

23、圆钢。埋入土壤中的人工水平接地体宜采用扁钢或圆钢。 圆钢直径不应小于圆钢直径不应小于10 mm；扁钢截面积不应小于；扁钢截面积不应小于 100 mm2，其厚度不应小于，其厚度不应小于4 mm。角钢厚度不应。角钢厚度不应 小于小于4 mm；钢管壁厚不应小于；钢管壁厚不应小于3.5 mm。 人工垂直接地体的长度宜为人工垂直接地体的长度宜为25 m。人工垂直接地。人工垂直接地 体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为体间的距离及人工水平接地体间的距离宜为5 m， 当受地方限制可适当减小。人工接地体在土壤中的当受地方限制可适当减小。人工接地体在土壤中的 埋设深度不应小于埋设深度不应小于0.5 m。 (2)接地线接地线 接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接接地线是从引下线断接卡或换线处至接地体的连接 导体，是接地体与接地体之间的连接导体。接地线导体，是接地体与接地体之间的连接导体。接地线 应与水平接地体的截面相同。应与水平接地体的截面相同。 (3)基础接地体基础接地体 高层建筑中，常常利用柱子和基础内的钢筋作为高层建筑中，常常利用柱子和基础内的钢筋作为 引下线和接地体。引下线和接地体。 设在