建筑防雷演讲梅卫群

建筑防雷演讲梅卫群第一页，共二十七页，2022年，8月28日第一讲建筑的防雷分类第二页，共二十七页，2022年，8月28日一、建筑物防雷分类二、爆炸物质与危险环境的划分三、建筑物年预计雷击次数四、IEC中(LPS)保护级别的选择五、建筑内部雷击风险与防护分级第三页，共二十七页，2022年，8月28日第二讲建筑物外部防雷措施第四页，共二十七页，2022年，8月28日GB50057-1994防雷装置定义是：接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器及其连接导体的总合。国际电工委员会IEC标准中对防雷装置（LPZ）定义是：用于对某一空间进行雷电效应防护的整套装置。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成；内部防雷装置是除外部防雷装置外的所有能减少需防雷空间内雷电流电磁效应的措施。所谓建筑物外部防雷就是防直击雷、雷电侧击、雷电反击等内容。第五页，共二十七页，2022年，8月28日这张图形象地表明本杰明·富兰克林著名的闪电实验，他于1752年发现闪电带电。富兰克林把一个金属钥匙绑住风筝线端，在雷雨天把风筝放到天上去。很幸运他没有被电击。重复他这种实验的科学家们并不这样幸运。避雷针防雷法，亦称富兰克林法。这是一种最古老、最传统的防雷方法。第六页，共二十七页，2022年，8月28日到目前为止还没有任何一种装置(或方法)能阻止雷电的产生，也没有能阻止雷击到建筑物上的器具和方法。采用金属材料拦截雷电闪击(接闪装置)，使用金属材料将雷电流安全地引下并泄入大地，是目前唯一有效的外部防雷方法。1751年富兰克林著作《电的实验与观察》，指出：“关于尖端的功能的知识，可以为人们利用来保护房屋、教堂、船等避免闪电袭击，其方法是在这些物体的最高顶上固定一支更高的镀金的磨尖铁棒，在其下端接一导线挂在建筑物外通到地下，对于船则是通到水中。”

第七页，共二十七页，2022年，8月28日防雷保护是一个系统工程，其第一道防线便是受雷(或称接闪)、引流(或称引下)、接地（散流系统），也就是外部防雷装置。

在GB50057—94中说明：避雷针、避雷带(线)、避雷网是直接接受雷击的，统称为接闪器。第八页，共二十七页，2022年，8月28日一、第一类防雷建筑物防直击雷措施二、第二类防雷建筑物防直击雷措施三、第三类防雷建筑物防直击雷措施四、建筑物防雷电侧击措施五、建筑物防雷电反击六、防雷建筑物其它的外部防雷措施第九页，共二十七页，2022年，8月28日第三讲接闪器保护范围计算第十页，共二十七页，2022年，8月28日滚球法：滚球法的物理图象是，是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物），或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。接闪器的布置建筑物的防雷类别滚球半径hr（m）避雷网格尺寸（m）第一类防雷建筑物30≤5×5或≤6×4第二类防雷建筑物45≤10×10或≤12×8第三类防雷建筑物60≤20×20或≤24×16第十一页，共二十七页，2022年，8月28日半径为45米的滚球在建筑物上的移动轨迹第十二页，共二十七页，2022年，8月28日

1992年颁布的英国标准《构筑物避雷的实用规程》BS6651中明确指出:

对高度超过20米的构筑物而言，高度在20米以下的任何避雷针的保护角均会是与较低的构筑物相同的。然而对于20米以上的构筑物而言，有这样建筑物在侧面上遭闪击的可能性，可推荐的是，被保护的空间应采用滚球方法予以测定。第十三页，共二十七页，2022年，8月28日国际公认滚球理论的基础是Whitehead提出的，学术上称为电气几何法(EGM)。

EGM理论认为，雷电先导首先进入哪一物体的雷击距离，就对哪一物体放电，雷击距离是雷电流的函数，可简略地归纳以下三点:(1)滚球法是基于以下的雷闪数学模型(电气—几何模型)：简化为：(2)雷电先导对大地、导线及针形物体的雷击距离是一致的。

(3)雷电先导是斜向入射的，其入射角呈概率分布，即g(Ф)=2cos2Ф/п。第十四页，共二十七页，2022年，8月28日与hr相对应的雷电流按公式整理后，为：I＝以hr值代入，由于第一类防雷建筑物确立I=5.4kA，二类为I=10.1kA，三类为I=15.8kA，由此计算出第一类防雷建筑物的hr=30m；第二类hr=45m；第三类hr=60m。在使用滚球半径的尺度上，我国标准与国际标准是有差别的。IEC标准将防雷级别分为Ⅰ～Ⅳ类，其该球半径分别为20m、30m、45m和60m。第十五页，共二十七页，2022年，8月28日二、双支等高避雷针的保护范围三、双支不等高避雷针的保护范围四、矩形布置四支等高避雷针的保护范围五、单根避雷线的保护范围一、单支避雷针的保护范围六、两根等高避雷线的保护范围第十六页，共二十七页，2022年，8月28日第四讲

建筑外部防雷设计第十七页，共二十七页，2022年，8月28日建筑物防雷设计的目的是保护生命和财产免遭雷电的危害，为人们提供安全的活动空间，消除人们对自然力的恐慌以及对现代技术的畏惧。因此，我们就应针对每一个防雷工程，为不同建（构）筑物、信息处理系统量身定制出不同的雷电防护方案。作为一个完整的雷电防护系统设计包括以下几个方面：A、建（构）筑外部防雷设计；B、电源系统防雷；C、信号线防雷；D、接地系统。第十八页，共二十七页，2022年，8月28日

A、建筑物防雷：主要是指构筑物上安装的接闪器、引下线、等电位连接以及接地体。

B、电源系统防雷：电源系统关系到整个用电系统的安全，对电源系统通常使用多级防护。

C、信号线防雷：雷电非常容易沿信号线侵入信息处理设备，从而使各种信息处理设备不能正常运转。

D、接地系统：接地是将连接在一起的设备接到它所处的地表面，通过低阻抗接地体将雷电流泄放到大地，从而保证人员和设备安全。第十九页，共二十七页，2022年，8月28日新建、扩建、改造的建筑物、构筑物和其他设施需要安装的雷电灾害防护装置（以下简称防雷装置），应符合国务院气象主管机构规定的使用要求，并由具有相应防雷工程专业设计或者施工资质的单位承担设计或者施工。防雷装置是指接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其他连接导体。防雷设计包括外部防雷装置设计、内部防雷装置设计和过电压保护设计。第二十页，共二十七页，2022年，8月28日

1、接闪器设计：是将雷电闪击引导到危害最小的部位，按照GB50057-1994要求，目前采用的方法是滚球法和平坦面的网格法；

2、引下线设计：是设计从接闪器与接地网之间良好的引导雷电通道，让雷电流平安地通过它散入大地，主要需要设计独立防雷装置和非独立防雷装置的引下线的数目；第二十一页，共二十七页，2022年，8月28日3、接地网设计：接闪器实质上是引雷，但更重要的是要将其安全地疏散，其中重要的技术是接地网的接地电阻值要能够满足规范和长期的安全使用的要求，需要解决的是接地装置的类型、接地电阻的稳定性、对跨步电压的预防措施以及接地体防腐蚀、降电阻等；4、等电位连接设计：做好等电位连接和内部设备的合理布置，防止雷电高电位造成反击，需要设计出足够的安全距离和各金属间的等电位连接导体；第二十二页，共二十七页，2022年，8月28日5、屏蔽保护措施的设计：将建筑物需要保护的设备和建筑物内部空间设计划分出几个防雷保护区，根据所设保护区采取相应的屏蔽保护措施；6、过电压保护的设计：防雷击电磁脉冲通过线路引入雷电高电压浪涌、防止击坏用电设备和通信器材选择合适的浪涌保护器（SPD）。第二十三页，共二十七页，2022年，8月28日7、电气设计：在建筑物防雷设计中，对易发生人身伤亡事故的部位，需要采用安全电压的防止发生人身事故、测试土壤的电阻率变化、利用建筑物适宜的导电部件作防雷装置的自然部件。8、机械设计：考虑防雷装置各部件在自然条件下的腐蚀、在放电条件下的温升、电动力及机械强度，设计防雷装置各部件（如各种杆材、线夹、紧固