防雷击的方法

1、卫星电视接收天线防雷击的方法 （摘自同洲网站）1、雷针的保护区   避雷针的保护区是避雷针下面45至60°伞形区（图1）。当接收天线处于此伞形保护区域内，就受到保护。避雷针架设越高，保护区的范围就越大。接收天线必须安装在保护范围内。安装避雷针必须注意它与受保护天线距离应大于5米,因为避雷针及下引线受雷电感应能击穿2至3米的空气。2、支杆避雷针制造和安装    避雷针由接闪器（即避雷针的针尖）、支杆、接地引线和接地体四部分组成。 图2是支杆为木杆避雷针。针尖用粗一点的铜丝、铁丝做成，用粗铁棍更好；支杆可用木杆，也可用

2、金属杆；接地引线可用粗一点的铁丝或其它带状金属条，上端与针尖相连，下端与埋入地下的接地体相连，连接必须用焊接。接地引线必须用整根线，并选择最近矩离接到接地体上，尽量不弯曲。接地体是埋在地下的金属物件，通常用钢管、角钢、钢针等做成，长度应取1 至 2米。埋没深度不小于2米。避雷针接地体不能与其它接地体混用，必须独立接地。3、金属杆避雷针的制造和安装    用金属杆做支杆的避雷针，可利用金属支杆本身导引雷电流而下需另设接地引线。避雷针针尖与金属杆焊接在一起。埋入地下的接地体可用钢管、角钢、钢针等做成。长度应取1 至 2米。埋没在深度不小于2米的坑中，坑中可撒

3、些盐。    在选择避雷针安装位置时，应尽量离开人们通过的道路和进出口，以防雷击时避雷针附近产生的跨步电压伤害人体。 图1 避雷针的保护区 图2 支杆避雷针示意图 2同一检测点不同墒情时的实测阻值比较 本人在近年来的工作实践中，选择了四个不同土壤性质的接地检测点，在土壤不同温湿情况下，同一天对这四个点进行接地电阻检测，得出下表数据：实测阻值（）重量含水率<50%重量含水率50%70%重量含水率70%90%重量含水率>90%检测点A6.85.23.74.4检测点B2.52.00.82.9检测点C4.13.42.33.3检测点D>10028

4、.07.66.9 表中接地检测点的土壤依次分别是：土质较杂的黑土、砂质粘土、质地较粘的粘土、多岩山地的沙石土。重量含水率为检测接地电阻时,南陵县气象局当候土壤墒情观测数据;表中实测阻值为同一检测点在同一重量含水率区间不同日检测的三次数据平均值。 通过对上表数据的分析研究，可以得知同一检测点当土壤重量含水率在7090%区间时，所测得的接地电阻值为最小。另对南陵的土壤墒情观测资料分析：土壤重量含水率大于70%的候约占全年的80%，小于50%的不足5候；所选试验点土壤性质除检测点D外，其它均于本局墒情观测的土壤差异不大。因此，在南陵的防雷减灾工作中。除极少数因地质或天气因素影响时，所测数据需要修正外

5、。城区及近郊五公里内的单位，其土壤性质都和本局墒情观测的土壤相近，其防雷常规年检、工程验收检测、防雷工程设计勘探所测得的接地电阻和土壤电阻率数据，都是非常规范而且可以代表其装置实情的。架空线路杆塔的接地装置6.3  架空线路杆塔的接地装置  高压架空线路杆塔的接地装置可采用下列型式：    a) 在土壤电阻率100·m的潮湿地区，可利用铁塔和钢筋混凝土杆自然接地。对发电厂、变电所的进线段应另设雷电保护接地装置。在居民区，当自然接地电阻符合要求时，可不设人工接地装置。    b) 在土壤电阻率100

6、3;m300·m的地区，除利用铁塔和钢筋混凝土杆的自然接地外，并应增设人工接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.6m。    c) 在土壤电阻率300·m2000·m的地区，可采用水平敷设的接地装置，接地极埋设深度不宜小于0.5m。    d) 在土壤电阻率2000·m的地区，可采用68根总长度不超过500m的放射形接地极或连续伸长接地极。放射形接地极可采用长短结合的方式。接地极埋设深度不宜小于0.3m。    e) 居民区和水田中的接地装置，宜围绕杆塔基础敷设成闭合

7、环形。    f) 放射形接地极每根的最大长度应符合表2。表 2  放射形接地极每根的最大长度土壤电阻率 ·m500100020005000最大长度 m406080100    g) 在高土壤电阻率地区采用放射形接地装置时，当在杆塔基础的放射形接地极每根长度的1.5倍范围内有土壤电阻率较低的地带时，可部分采用引外接地或其他措施。  计算雷电保护接地装置所采用的土壤电阻率，应取雷季中最大可能的数值，并按下式计算0        

8、                        (9)式中：土壤电阻率，·m；   0雷季中无雨水时所测得的土壤电阻率，·m；    考虑土壤干燥所取的季节系数。    采用表3所列数值。土壤和水的电阻率参考值可参照附录F。表 3  雷电保护接地装置的季节系数

9、埋    深m      值水平接地极23m的垂直接地极0.51.41.81.21.40.8.1.251.451.151.32.5.1.01.11.01.1(深埋接地极)    注：测定土壤电阻率时，如土壤比较干燥，则应采用表中的较小值；如比较潮湿，则应采用较大值。  单独接地极或杆塔接地装置的冲击接地电阻可用下式计算RiR            

10、                     (10)式中：Ri单独接地极或杆塔接地装置的冲击接地电阻，；    R单独接地极或杆塔接地装置的工频接地电阻，；      单独接地极或杆塔接地装置的冲击系数。    的数值可参照附录D。  当接地装置由较多水平接地极或垂直接地极组成时，

11、垂直接地极的间距不应小于其长度的两倍；水平接地极的间距不宜小于5m。    由n根等长水平放射形接地极组成的接地装置，其冲击接地电阻可按下式计算                            (11)式中：Rhi每根水平放射形接地极的冲击接地电阻，；    i考

12、虑各接地极间相互影响的冲击利用系数。    i的数值可参照附录D选取。  由水平接地极连接的n根垂直接地极组成的接地装置，其冲击接地电阻可按下式计算                           (12)式中：Rvi每根垂直接地极的冲击接地电阻，； Rhi水平接地极的冲击接地电阻，。

13、6.4  配电电气装置的接地装置  户外柱上配电变压器等电气装置的接地装置，宜敷设成围绕变压器台的闭合环形。  配电变压器等电气装置安装在由其供电的建筑物内的配电装置室时，其接地装置应与建筑物基础钢筋等相连。  引入配电装置室的每条架空线路安装的阀式避雷器的接地线，应与配电装置室的接地装置连接，但在入地处应敷设集中接地装置。基础接地体的应用 基础接地体的应用存在各种不同的看法：有些人认为，在基础内的钢筋被混凝土包住，就不可能与大地沟通，这样怎样起接地体的作用呢？事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体。而含有水分的混凝土却是另一种情况。在制造钢筋混凝土基础的过程

14、，硅酸盐水泥和水互相作用，干涸后，混凝土中存在许多细小的分支毛细管。基础的混凝土保持与含水分的土壤接触时，毛细管将水分吸到混凝土里，因而降低了混凝土的电阻率。混凝土的实际电阻率实测值见表1。 表1混凝土电阻率的实测数据 混凝土所处的条件电阻率(*m) 放在水中4050 埋在潮湿土壤中100200 埋在干燥的土壤中 5001300 从上表实测数据可以看出，钢筋混凝土基础作为接地装置是有利的。较大的楼宇采用基础接地体后的接地电阻一般都能满足要求。若较小的钢筋混凝土建筑，使用它的柱梁结构的埋地钢筋混凝土做接地网，即使它的接地电阻达不到足够小，需要加埋人工接地体补充，这起码也能够起到减少人工接地体的数

15、量，节约投资，是一件有益无害的好事。但有些钢筋混凝土确实不能作为接地装置，如防水水泥，铝酸盐水泥，矾土水泥，以及异丁硅酸盐水泥等，以人造材料水泥做成的钢筋混凝基础，不能做接地装置。 这里有一点要强调，混凝土浇灌前，各钢筋之间必须构成电气连接。主要是作为接地体的桩筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋驳接处必须作牢固的焊接，使之成为可靠的电气通道。有一种观点认为，建筑物由结构的钢筋经过绑扎即可达到电气连接的要求，并可望经过雷电流冲击后把绑扎点熔接起来，相当于点焊一样。事实上这种做法是不可靠的，据防雷设施检测、验收和灾情调查实例分析，对以上说法有三个疑问：其一是在潮湿多雨的南方，钢筋

16、的锈蚀，水泥浇注时的振动，使钢筋绑扎接口成为不良接触，使应该作为防雷接地系统的各部分钢筋连接体未能形成良好的电气通路，不利于雷电流的泄放；其次，在选作接地装置的桩、梁、柱筋的绑接，各接口的过渡电阻值不同，影响了雷电流的平衡分布；其三，因为雷电冲击使绑扎点发生焊接的可能性是不均匀的，而每次雷电流的“点焊”结果，已经使建筑物经历了一次局部的灾害，无论是墙柱体爆裂，或者是“点焊”处周边产生的强烈电磁感应，对人体或设备的损害，特别是对高层建筑和现在所称的“智能大厦”，其危害是显然的。据广东省气象局与广东省公安厅多年对雷电灾害调查发现；广东省内不少高层建筑因为忽视了这个问题，使建筑物防雷能力不足，从外表

17、看似在完善的防雷针、网、带的“保护”之下，还是发生了建筑物局部损坏的情况，在农村地区这种现象就更为常见。因此，在广东省，对建筑物防雷设施建设质量的验收就包含了对隐蔽工程，主要是选作防雷装置的桩、梁、柱、钢筋的焊接及其焊接质量的验收。事实证明，这种措施是非常必要的。 综上所述，作为一座建筑物做地网设计时应遵循以下几条： （1）尽量采用建筑物基础的钢筋和自然金属接地物统一连接，作为接地网； （2）在建筑物中选作地网的桩基础、承台作引下线的柱筋，其驳接处应采取焊接而不应用绑扎代替； （3）尽量以自然接地体为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形； （4）应采用同一接地网，用一点接地的方式接地

18、； （5）若使用高频或超高频设备时，应采用机壳或就近用一金属平面做最短接线的多点接地，以减少高频干扰。特殊环境接地装置施工技术    引言岩石地区及城市狭窄地区等特殊环境的接地装置施工要达到规定的接地电阻要求，施工过程常常很困难。因为施工空间小，或场地电阻率高，必须采用特殊的施工工艺技术、材料来实现。本文总结笔者多项工程实践，对工程中采用的一些方式方法加以介绍。    岩石地区的爆破制裂 压力灌浆法爆破接地技术是近年发展起来的降低岩石地区接地装置接地电阻的新技术。通过爆破制裂，在裂缝中安装接地极，再用压力机械将降阻剂浆料压入裂隙中，从

19、而起到改变较大范围的土壤导电性能的目的，相当于扩大土壤改性范围，以期达到预想的结果。采用爆破制裂压力灌降阻剂法降低接地电阻的原理主要是通过爆破制裂形成的裂隙可将岩石中固有的节理裂隙贯通，在裂缝中安装接地极，采用压力方法向裂缝中灌注降阻剂形成一个低电阻率通道，裂隙通道可通向较远处，相当于扩大了接地体的尺寸。试验和模拟计算表明，一般爆破制裂产生的爆纹可达米直至数十米远。在压力灌降阻剂后，形成了低阻通道，有利于电流通过裂隙中的降阻剂散流到外部岩石。同时，该降阻剂也可随着降水过程雨水或地下水向深处渗透，并形成树枝效应，更有利于接地装置的泄流效果。爆破接地技术的成功与否，效果大小很大程度取决于爆破时形成

20、的贯通性裂缝网的大小，因此特别适合于有一定硬度的岩石地质区，如固结坚硬的沉积岩、岩浆岩、变质岩地区，硬度稍差的各种石岩、片岩地区，土壤干燥时电阻率极高，爆破时更容易形成裂隙，这些裂隙网用降阻剂材料填充后，形成一个明显的低电阻率区域的泄流通道，通过爆破改造，形成接地电阻低的接地基础。应用降阻剂，土壤得到改良，等效增加了接地极尺寸，从而有效增大了接地装置的散流面积，使接地电阻大大降低。降阻剂分为化学降阻剂和物理降阻剂。化学降阻剂自发现有污染水源事故和腐蚀地网的缺陷后基本上不再使用。现在广泛使用的是物理降阻剂（也称长效降阻剂），可以根据使用环境形成不同形状的包裹体，与接地体同时运用，包裹在接地体的用

21、围，达到降低接地电阻的目的。并且，降阻剂有扩散能力，可以改善周边土壤的导电属性。目前较先进的降阻剂都有一定的防腐能力，可以延长地网的使用寿命，其防腐原理一般来说有几种：牺牲阳极保护（电化学防护），致密覆盖金属隔离空气，加入改善界面腐蚀电位的外加剂成分等。作为一种辅助点，工程施工时还可在接地网位置预设沟槽，供接雨水之用，以提高地网的含水量。    城市狭窄地带的潜深接地技术城市区域环境狭窄条件下如何实现一定接地电阻要求的接地装置也是一项接地装置降阻技术。城市区域前提条件是不同于高山岩石地质，土层厚，而且土壤深度越深，电阻率就越低，含水分也相对越大。因此可以采用潜深接

22、地技术，直接将垂直接地极打入地下。潜深接地可以不受地方、环境限制，尤其在建筑物拥挤、设地网区域狭窄的场合，在这种场合采用一般的方法很难找到埋设大范围接地体的地方，安全距离又无法得到保证。通过潜深接地技术施工，不但可以起到事半功倍的功效，同时又可大大减小跨步电压。潜深接地技术施工受季节变化小，可获得稳定的低接地电阻。潜深接地技术施工有时只需利用一点绿化带即可施工而达到接地电阻的要求。    潜深接地技术施工要求打入地下的垂直接地极有一定刚性要求，同时为避免地网重建，达到长效性，其抗腐蚀性要求高。因此必须认真选择接地体材料及相适应的施工材料及工艺。接地体的金

23、属材料有不锈钢、铜包钢和纯铜材。不锈钢的防腐较钢材好，但是在埋地环境中依然会有少许锈蚀，因此不宜在腐蚀性严重的环境中使用；表面处理过的铜是很好的抗锈蚀材料，铜包钢可以节约大量的贵金属（铜材），用电铸法生产，表面铜层的厚度；纯铜材料防腐性能最好，但因耗用大量的贵金属，只能在性能要求较高的工程中使用。用特殊的电铸技术将的纯铜均匀覆盖到低碳钢芯上，具有铜层厚（）、粘合度好、不剥离（可轧制罗纹）等特点。抗拉强度大（高达）?耐腐蚀性强（寿命年以上），既有与铜等同的性能又兼有钢材特性。配有高强度特种钢制成的驱动头和钻头，施工时可以轻易地将棒打入地下，深度可达以上，以获得恒定的低电阻。要实现长期（年以上）真

24、正免维护接地装置，接地体间的相互连接线需采用放热熔接技术方法，这是一种利用活性较强的铝把氧化钢还原，整个过程需时很短，反应所放出的热量足可使被焊接的导线端部熔化形成永久性的分子结合，在高温下，将铜和铜、铜和钢等相同或不同金属完全熔接。这样一来，焊点载流能力与导线的载流量相同，焊点也就象铜导体一样，受腐蚀影响较小等。此项施工工艺无须外界电源或气源，材料轻便易携带，操作简单。除了金属接地体材料外，市场上的接地产品还有非金属接地体与电解离子接地极两种。非金属接地体是在通讯、广电等部门使用的工程材料，它由导电能力优越的非金属材料复合经浇注或机械压模加工成型。一般来说浇注成型的产品结构松散、强度低、导电

25、性能差，而且质量不稳定，一些小型厂家使用这样的办法生产；机械压模法，是使用设备在几到十几吨的压力下成型的，不仅尺寸精度较高、外观较好，更重要的是材料结构致密、电学性好、抗大电流冲击能力强，质量也相当稳定，但生产成本较高，批量生产采用。选型时，应尽量采用后者，特别是接地土有抗大电流或大冲击电流的要求（如电力工作地、防雷接地）时，不宜采用浇注成型的产品。非金属接地的特点是稳定性优越，不受气候、季节的影响，几乎没有寿命的约束，不受腐蚀，是现在接地材料中最好的接地体，所以，不需要地网维护，也不需要定期改造，而且，非金属接地体施工需要的地网面积比传统接地面积小很多，但是在不同地质条件下也需要保证足够的接

26、地面积才可以达到良好的效果。电解离子接地系统是从传统的金属接地改进而来的，但从工作原理到材料的选用都有脱胎换骨的变化，可形成各种形状。这些接地系统的共同点是结构部分采用防腐性更好的金属，内填充电解物质及其载体组分的内填料，外包裹导电性能良好的不定性导电复合材料，一般称为外填料。电离子接地极应用了保湿配方、离子缓释、长效降阻等前沿科技最大程度解决了降阻性、耐腐性和使用寿命等问题，使得该产品在各项接地性能和适应性方面具有明显优势，应用领域十分广阔，尤其适用于各类有较高接地要求、接地工程难度较大的场所，与传统的接地方式相比较，能使雷电冲击电流及故障电流更快地扩散于土壤中，因此，在恶劣的土壤条件下，接

27、地效果尤为显著。    结束语降低接地电阻的方法各种各样，每种方法都有其应用的特定条件，针对不同地区、不同土壤条件采用不同的方法才能有效地降低电阻，另外各种方法也不是独立的，在使用过程中可相互配合，而获得较好的降阻效果。    作者简介：许国进（年生），男，福建厦门人，厦门新三泰科技公司高级工程师，年月东南大学无线电子毕业，硕士学位，从事无线通信与防雷工程技术实践研究。风力发电装置的雷电防护与电磁兼容问题2006-6-29 13:56:34前 言    风力发电，现在被称为明日世界的能源。由于它

28、属于可再生能源，而且不像火电、核电、水电会造成环境问题，所以对社会的可持续发展对能源的要求，达到了举足轻重的地位。    目前，我国正在筹建装机容量510 万千瓦的大型风电场两处，另外还在各地发展中小型风力发电装置，至于小型家用风电，内蒙自治区早在上世纪70 年代已有相当规模，90 年代已有很大的发展。可见，配合风电开发，正确解决这种高耸易遭雷击装置的雷电防护和EMC 问题已经提到日程。1 风轮、机舱、水平轴和尾舵的防护    由图1(略)可知，水平轴风电机部件是最易受击部位，特别是风轮端部。直击雷电流，参考建筑物

29、防雷设计规范，按二类防雷设计，应取150KA，波形10/350us。作为参考，该标准认为，机壳等钢的厚度达到4 mm，即可认为能够承受上述直击雷电流。顺便指出，有文献在考虑风轮受到直击雷时按不同方向用滚球法计算，实际上因风轮不断旋转，直观法或保护角法也可使用。2 风轮、机舱、水平轴、尾舵和塔柱的等电位连接    机舱外壳应采用钢板制成，为承受直击雷壁厚不应小于4mm。若小于4mm，则应在适当位置，包括上方和两侧装设几支小避雷针，防止上方和两侧受到雷击，穿透舱壁，损坏内部设备。如果大型机组为减轻重量而用复合材料制造机舱外壳，则应在外面以网格形式装设兼作接闪

30、和屏蔽之用的钢丝网，网孔不宜大于3×3cm24×4cm2，钢丝直径不宜小于2.5mm，需通过屏蔽计算，必要时再加大钢丝截面或缩小网孔。初步估计，对Z=0.25us 到Z=10us 的雷电流，应不小于40db。各网孔结点处应当焊接以保证电气的连续性。    风轮与机舱间，机舱与塔柱间，尾舵与水平轴间，如无铆接、焊接、螺接等可*电气连接，则应设两个金属（钢）连接线，每个的截面不宜小于16mm2。上述各项连接使装置成为电气上的整体，各易击点受到直击雷时，都能保证顺利地以最近的路径沿塔柱引入接地装置，并流向大地。  

31、60; 如果风轮由复合材料做成，则其端部必须由金属（钢）制成，以便接闪。此时应以截面不小于2535mm2 的钢线，沿叶片的边缘及迎风面和背风面各敷设一条导流线。尾舵如由复合材料做成，也应沿外廓敷设钢线，用来接闪和导通电流至水平轴。其中间也宜在两侧敷设钢网。    风轮与机舱间，水平轴与塔柱间，尾舵（翼）与水平轴间，以及其它旋转或活动部分间的跨接线需根据具体情况精心设计和安装，并宜采用双份，因为只要在长年运行中，因振动等作用力导致材料疲劳和断开，则强大的雷电流就会通过轴承处的油膜放电，烧损轴承和主轴的接触部位，不用许久，一两年经过几次雷击就会使这

32、些部件损坏，而若旁站导线敷设得当，这些部件本应可*运行很多年，而且大修时也只是更换硬度较小的轴承。3 直击雷工况的反击电压计算及其防护    风电机组与水电和火电机组在雷击过电压方面有机大不同，水电和火电机组有庞大的钢结构厂房，发电机和控制、信息系统在宽阔的厂房内，设备一般都远离墙壁和接地引下线，墙壁钢筋和钢柱都不*近设备。风电则是高耸塔式结构，非常紧凑，发电机和控制系统、信息都紧*塔壁，无论风轴、机舱、水平主轴、还是尾翼受到雷击，机舱内的发电机及控制系统等设备都可能受到机舱的高电位反击，在电源和控制回路沿塔柱引下的途中，也可能受到反击。 &#

33、160;  1975 年作者指导花木桥水电站的工频和冲击反击试验，在机房直接短路接地和施加雷电流4300A 进行冲击试验，作者提出反应屏蔽效果的反击系数。19811982 年，作者为水科院进行大型电子计算机房防雷设计时，又将我国各部门经验概括为DBSG 技术，即分流、均压、屏蔽、接地。    1985 年，作者与解广润合作的论文关于微波通信站防雷问题的商榷（电力技术，1985，6）中，又提出带“保护”（protecting）的DBSGP 技术，和防雷中普适的DBSGP 系统。反观过电压保护规程（1979）中的，微波站防雷技术实际上已经

34、完全采纳了DBSGP 技术。在风电机组防雷中，当然是上述防雷原则的进一步应用，其中“接地”一项，至少要用5。    对发电机及其励磁系统，继电保护和控制系统、通信和信号以及计算机系统等均应由制造厂安装相应的过电压保护装置。至于电力和信息回路由机舱到地面开关柜，除应采用屏蔽电缆外，还应再穿入接地铁管，使反击系统降至0.1%。此外，各回路均应在柜内安装防雷装置。这样DBSGP 系统在各节点层层设防，才能使机舱电位高达1600KV 的极高电压，仍然承受住反击电压，保证各种设备安全运行。电力和信号线的双层屏蔽，除防止反击外，还起到信号线的抗干扰（EMC）作用。4 接地与电磁兼容问题    丹麦厂家在岛上的风电机组，其开关柜未与塔柱做等电位连接和封闭在外廓封闭的接地网之内，所以未发电即发生雷击事故。其另一不该出的问题：电力和信号电缆均无屏蔽层，而且电缆过长，就盘成一堆，放在地面上，感应雷电过电压都要引发事故。我们应采用下图（略）的接地布置