《防雷工程设计与施工》教学大纲

1、防雷工程设计与施工lightning protectionengineering design and construction一、课程基本情况课程类别：专业主干课课程学分： 3 学分课程总学时：48 学时，其中讲课： 46 学时，实验（含上机）：2 学时，课外 8 学时课程性质：必修开课学期：第 8 学期先修课程：电路与电子技术、安全防范技术、工程制图、网络技术、AutoCAD、雷电原理、接地技术。适用专业： 安全工程（雷电防护）教 材：梅卫群，江燕如 编建筑防雷工程与设计（第三版） 气象出版社 2008。李祥超 编防雷工程设计与实践 气象出版社 2010。开课单位： 大气物理 学院 雷电防

2、护科学与技术 系二、课程性质、教学目标和任务本课程是安全工程专业学生的主干专业课程。其先修课程包括电路与电子技术、安全防范技术、工程制图、网络技术、AutoCAD、雷电原理、接地技术。等。【课程性质】防雷工程设计与施工指以减少或避免雷电灾害的公共安全为目的，综合运用现代雷电防护技术和其他科学技术，为建立具有防直接雷击、雷电过电压波侵入、防雷电静电感应、防雷击电磁脉冲、电子信息系统电磁兼容设计、结合防雷工程综合布线、等电位连接、屏蔽、接地等功能（或其组合）的系统而实施的工程。本课程是一门专业必修课。本课程主要是通过多媒体教学手段给学生提供较为丰富的知识和信息，将国内外在防雷领域的各种理论、经验和

3、实际运用传达给学生，使学生能够将基础知识学习时所涉及的相关知识在本课程的学习中能够联系起来，充分应用。【教学目标】教学目标：通过本课程的学习，使学生掌握防雷工程设计与施工的基本知识和基本技能，通过对本课程的学习，使学生在熟悉防雷工程的设计原理、施工方法，并了解国内外主要品牌的防雷产品及常用材料和典型工程实例。为雷电防护工程设计，特别是为本专业学生打下了坚实的知识基础。本课程的教学使学生掌握建筑防雷设计、施工、质量保障等方面的初步知识和基本技能。通过本课程的学习，为防雷工程设计与施工打下了坚实的知识基础。【教学任务】本课程主要讲解符合国家规范的防雷工程程序与要求；三大主要防雷子系统（直击雷系统、

4、电源过电压防护系统、信息电磁兼容防护系统）以及综合布线系统、综合接地系统的设计要求，讲述一般设计步骤与方法，常见设计注意事项；工业与民用工程防雷设计与施工；特殊场所（高风险对象）的防雷工程设计；安全防范工程防雷设计、施工与检验。教学任务为46学时的教学、2学时的实验、8学时的讲座及平时的实训。通过教学、讲座、实验、实训，使学生掌握防雷工程的设计、施工与测试方法，为今后工作打好良好基础。三、教学内容和要求主要内容包括：雷电危害与防雷分类、危险程度判断、建筑外部防雷措施、接闪装置保护范围计算方法、防雷接地方法及接地电阻保障措施、建筑内部防雷、电力防雷设计与施工、楼宇防雷设计与施工、通讯监控防雷设计

5、与施工、工业企业防雷设计与施工、雷达装置防雷设计与施工、防雷工程设计审核与施工质量管理和控制等知识和技能的学习。第一部分重点内容：建构筑物、电源系统、信号系统防雷及防雷工程接地；第二部分重点：电力防雷设计与施工、楼宇防雷设计与施工、通讯监控防雷设计与施工、工业企业防雷设计与施工、雷达装置防雷设计与施工；第三部分为防雷工程设计审核与施工质量管理和控制。第一章 雷电危害与防雷分类（4学时）1.1、雷电危害（2学时）（1）了解雷电有着半随机性、局域性、分散性、突发性、瞬时性及三维特点。（2）结合雷电事故案例，需要理解雷电的危害三种主要类型：一是直击雷的作用，即雷电直接击在建筑物或设备上发生的强加热效

6、应作用和电动力作用；二是雷电的二次作用，即雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用；三是雷电对架空线路或金属管道的作用，所产生的雷电波可能沿着这些金属导体、管路，特别是沿天线或架空电线将高电位引入室内与反击，掌握高电压引入导致其他地方和室内造成破坏的雷害现象，雷击是造成线路跳闸、沿线路传播侵入变电所； （3）通过学习，充分掌握雷电损害的物理机理，包括雷电流热效应、雷电流冲击波、雷电流电动力、雷电的静电力和电磁感应的破坏作用。熟悉雷电流全球电路和地球与雷雨云之间的电荷输送、雷电流的测量、雷电参数、常见的雷电波形和模拟雷电实验波形。重 点：掌握雷电的活动与气象条件的关系；掌握雷击的选择性；通过学习了

7、解雷电危害的规律。难 点：雷电作业物理特征；雷电灾害的定性分析；雷电流特征。1.2、防雷分类（2学时）（1）了解雷电危害与防雷分类间相互关系，IEC及GB对各种类型工程中防雷装置(LPS)保护级别（类别）的选择；依据爆炸物质与危险环境的划分、建筑物年预计雷击次数、根据雷电危险程度判断与建筑物的防雷分类。（2）理解雷电的危害、危险程度判断与防雷分类。（3）掌握爆炸物质与危险环境的划分；掌握建筑物年预计雷击次数；掌握建筑物防雷分类；掌握雷电流所具有电流的一切效应，不同的是它在短时间内以脉冲的形式通过强大的电流；常用接闪装置保护的原理。重 点：通过对建筑物使用性质和雷击可能性进行建筑物防雷分类；难

8、点：对不同使用用途建筑物的内部结构、雷电危害的可能性和后果进行判断，建筑防雷分类的判断。第二章 外部防雷措施（6学时）2.1、第一类防雷建筑物外部防直击雷雷措施、第二类防雷建筑物防直击雷措施、第三类防雷建筑物防直击雷的措施。（2学时）（1）了解掌握一座建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物防直击雷的措施的共同之处和不同之处；（2）理解不同类型防雷建筑物雷电的危害特征与采取防直击雷措施的细微差别。（3）掌握各种不同类型防雷建筑物接闪装置、引下线、接地装置保护的原理以及设计施工的具体做法。重 点：通过对各类建筑物直接雷击危害的可能性分析、判断，选择科学合理的设计方案；难 点：对接闪装置、引下线、接地

9、装置设计时材料选用，安装方法、检验检测技术要点的掌握。2.2、第一类、第二类、第三类防雷建筑物防雷电侧击、防雷电反击的措施（2学时）（1）了解在第一、二、三类防雷建筑物防防雷电侧击、防雷电反击的共同之处和不同之处；（2）理解不同类型防雷建筑物雷电的危害特征与采取防雷电侧击、防雷电反击的细微差别。（3）掌握各种不同类型防雷建筑物檐口接闪带、均压环、外墙大型金属的设计安装技术，建筑内部设备等电位连接保护的原理以及设计与施工的具体做法。重 点：通过对各类建筑物雷电侧击危害的可能性分析、判断以及建筑物内部发生反击的可能性分析、判断，选择科学合理的防雷电侧击、防雷电反击设计方案；难 点：对危害的可能性分

10、析、判断要做到科学、合理；设计时材料选用符合施工的实际情况并满足国家规范要求；防雷电侧击、防雷电反击装置的安装方法、检验检测技术要点的掌握。2.3、防雷建筑物外部其它防雷措施、特定防雷建筑物外部防雷措施。（2学时）（1）了解掌握工业与民用建筑物附属设施和设备的直击雷防护措施，通过对特定用途建筑物防雷措施的讲解，了解在设计过程中应该注意的问题；了解防雷建筑物外部防雷其它措施、特定防雷建筑物外部防雷措施；了解固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其它用电设备的线路，应采取的防雷措施。（2）理解不同类型工业与民用建筑物附属设施和设备采取防直击雷措施及其的细微差别。（3）掌握一座建筑物为第一、二、

11、三类防雷建筑物时，确定其防雷类别和防护措施的规定；掌握粮、棉及易燃物大量存放的露天场地的防直击雷要求；掌握各种不同类型工业与民用建筑物附属设施和设备的防直击雷措施设计安装技术，建筑内部设备防雷设计与施工的具体做法。重 点：通过对不同类型工业与民用建筑物附属设施和设备的分析，结合附属设施和设备的安装部位、雷击可能性和后果，选择科学合理的采取防直击雷设计方案；难 点：对危害的可能性分析、判断要做到科学、合理；设计时材料选用符合施工的实际情况并满足国家规范要求；掌握和灵活运用各类防雷建筑物外部防雷设计，防雷装置的安装方法、检验检测技术要点的掌握。第三章 滚球法计算方法（4学时）明确电气几何方法在用滚

12、球法计算接闪器的保护范围应用、避雷线保护范围的计算、滚球法防雷计算示例3.1、单支、双支等高、四支等高呈矩形布置接闪杆保护范围计算（2学时）（1）了解电气几何方法；了解击距与雷电流的相互关系；了解采用雷电击距为半径在用滚球法上的运用；了解计算接闪器的保护范围计算。（2）理解电气几何方法在用滚球法计算接闪器的保护范围应用；理解接闪杆的保护范围的空间特征。（3）掌握单支、双支等高、四支等高呈矩形布置接闪杆保护范围的确定；掌握接闪杆的保护范围的空间特征并选择突出建筑物的附属设施和设备保护的确定。掌握用绘图法和计算法确定接闪杆保护范围。重 点：讲解电气几何方法、击距与雷电流的相互关系；采用雷电击距为半

13、径计算接闪杆的保护范围，选择科学合理的接闪杆的布置、高度、采用材料等设计方案；难 点：对突出建筑物的附属设施和设备危害的可能性分析、判断；双支等高接闪杆保护范围的确定；接闪杆的布置、高度、采用材料的合理选择。3.2、单根、双根等高接闪线保护范围计算（2学时）（1）了解单根、双根等高接闪线保护范围计算方法，了解单根、双根等高接闪线保护范围空间形状。（2）理解单根、双根等高接闪线在不同类型工程中的应用。（3）掌握用绘图法和计算法确定单根、双根等高接闪线保护范围。掌握单根、双根等高接闪线在不同类型工程中的具体做法，杆塔设计、接闪线设计、接地装置设计时注意事项，设计过程中考虑检查的问题，常见设计错误等

14、。重 点：接闪线在不同类型工程中的具体做法，杆塔设计、接闪线设计、接地装置设计时注意事项，设计过程中考虑检查的问题，设计常见错误等。；难 点：用滚球法计算多根接闪杆保护范围；对第一、第二类防雷建筑物的的雷击危害可能性分析、判断，杆塔、接闪线、接地装置设计；针对某一特定工程独立进行项目设计。第四章 建筑物的内部防雷（6学时）4.1、建筑物内部的防雷电感应（2学时）（1）了解在具有爆炸和火灾危险场所的危化环境中雷电感应可能造成危害及后果；了解危化环境中防雷装置腐蚀和失效特点；了解为什么危化环境中需要雷电防护；了解危化环境中雷电防护特点；（2）理解雷电感应的危险在于它可能出现感应出相当高的电压，由此

15、发生火花放电引发爆炸事故。理解防雷电感对制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物和爆炸危险环境采取防雷电感应重要性。（3）掌握各类防雷建筑物内部的防雷电感应措施，包括静电感应防护、电磁感应防护；掌握各类防雷建筑物防雷电感应设计要点。重 点：雷电感应的危险的分析、判断方法的理解；静电感应防护中静电电荷的合理释放；电磁感应防护中感应能量的泄放；正确掌握各类防雷建筑物内部的防雷电感应措施。难 点：防雷建筑物内部的防雷电感应措施的设计，包括屏蔽、等电位设计中的材料选择、断面计算、设计制图。4.2、建筑物内部的防雷电波侵入（2学时）（1）了解雷电过电压波侵入的高电位源的通道；了解雷电过电压波侵入造成的破坏作用。

16、（2）理解输电网金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的原理。（3）掌握电网金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的设计步骤；掌握金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的施工要求。重 点：对雷电过电压波侵入的分析、判断方法；雷电过电压波侵入造成的破坏作用；掌握电网金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的设计；正确掌握各类防雷建筑物内部的防雷电波侵入措施。难 点：防雷建筑物电网金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的设计计算、设计制图。4.3、防雷击电磁脉冲（2学时）（1）了解雷电电磁脉冲的基本概念；了解建筑物内部防雷保护区划分原则；了

17、解建筑物内部雷击电磁脉冲引起需保护空间内磁场强度的计算方法，了解因电磁脉冲造成电磁兼容环境问题。（2）理解将建筑物需要保护的空间划分为几个防雷保护区的必要性，理解建筑物需要保护的空间内磁场强度的计算的物理意义。（3）掌握建筑物需要保护的空间内磁场强度的计算方法。掌握建筑物需要保护的空间屏蔽、接地和等电位连接的的设计步骤；掌握各类防雷建筑物内部的防雷击电磁脉冲的设计和施工要求。重 点：建筑物内部防雷保护区划分；需要保护的空间内磁场强度的计算；建筑物需要保护的空间屏蔽、接地和等电位连接的的设计；正确掌握各类防雷建筑物内部的防雷击电磁脉冲措施。难 点：建筑物需要保护的空间内磁场强度的计算；建筑物需要

18、保护的空间屏蔽、接地和等电位连接的的设计计算、设计制图。建筑物内、外部防雷措施对建筑防雷系统建立总体框架。第五章 高电压引入的途径及介质的击穿过程（4学时）（1）了解高电压引入的途径；在熟悉输电网金具接地法、相线与地线间并联电容器法、变压器隔离法的基础上了解气体放电管工作原理；了解电器设备击穿（电介质击穿)分为电击穿、热击穿、化学击穿。（2）理解暂时性击穿(齐纳效应)、永久性击穿(雪崩效应)的概念。理解压敏电阻是一种以氧化锌为主要成份的金属氧化物半导体非线性电阻；理解齐纳二极管与雪崩二极管，暂态抑制二极管，固态放电管的原理。（3）掌握气体放电管、压敏电阻、齐纳二极管与雪崩二极管、暂态抑制二极管

19、，固态放电管在雷电防护工程的应用。重 点：气体放电管工作原理；压敏电阻工作原理、齐纳二极管与雪崩二极管工作原理、暂态抑制二极管工作原理，固态放电管工作原理。难 点：由气体放电管、压敏电阻、齐纳二极管与雪崩二极管、暂态抑制二极管、固态放电管等组成保护电路的工作原理。第六章 电涌保护器（2学时 + 试验2学时）6.1、电涌保护器（2学时）（1）了解电涌保护器的基本特性；了解电源线路电涌保护器（SPD）的分类；了解电源线路电涌保护器的一般原理；了解主要技术参数；电源线路电涌保护器使用的国家标准。（2）理解电涌保护器的类型：电压限制型SPD、电压开关型SPD、组合型；理解国家标准中对于电涌保护器（SP

20、D）的选择原则。（3）掌握电涌保护器的基本原理熟悉内部器件的电路结构；掌握电源线路电涌保护器的分类、电源线路电涌保护器的主要技术参数；掌握电源线路电涌保护器（SPD）的设计选用。重 点：电涌保护器的基本特性；电涌保护器（SPD）的分类，电源线路电涌保护器主要技术参数。难 点：电源线路电涌保护器（SPD）的设计选用。6.2、电涌保护器中元器件的性能参数与测试要求（2学时）（1）掌握气体放电管是一种间隙式的防雷保护元件测试。（2）熟悉压敏电阻的测试方法。第七章 防雷设计案例（20学时）7.1、电力防雷设计与施工（4学时）掌握太阳能发电、光伏发电、输电线路和变电所以及旋转电机的防雷保护原理及措施。了解电源高压、中压、低压、交流、直流、远供电源。7.2