《安全用电（第二版）》 课件 第三章 雷电防护安全技术

ELECTRICITY普及用电知识|增强防电观念安全用电217第三章雷电防护安全技术218第三章

雷电防护安全技术3-1雷电现象及防护原理3-2防雷装置3-3雷电防护措施3-4建筑物的防雷措施3-5高层建筑物的防雷接地2193-1雷电现象及防护原理2203-1雷电现象及防护原理学习目标1.了解雷电现象及危害。2.了解雷电防护的基本原理。2213-1雷电现象及防护原理一、雷电现象及危害雷电产生于积雨云中。积雨云在形成过程中，一些云团带正电荷，一些云团带负电荷，它们对大地的静电感应，使地面或建筑物表面产生异性电荷。当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云团与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25～30kV/cm），开始先导放电。当先导放电到达地面（地面上的建筑物、架空输电线等）时，便会产生由地面向云团的主放电。在主放电阶段，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流，放电的高温会使空气急剧膨胀，发出爆炸的轰鸣声和闪光，这就是雷电，如图3-1-1所示。1.雷电的形成及种类（1）雷电的形成图3-1-1雷电现象2223-1雷电现象及防护原理雷电分为直击雷、感应雷和球雷三种。1）直击雷。如果雷云较低，周围又没有带异性电荷的雷云，就在地面凸出物上感应出异性电荷，发生与地面凸出物之间的放电。这种放电现象称为直击雷。2）感应雷。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。当带电积云接近地面凸出物时，在凸出物顶部感应出大量异性电荷；当带电积云与其他部位、其他积云或地面设施放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，高速传播形成高压冲击波。此冲击波由静电感应产生，具有雷电特征，称为静电感应雷。1.雷电的形成及种类（2）雷电的种类2233-1雷电现象及防护原理雷电放电时，雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，在邻近的导体上感应出很高的感应电动势。该电动势具有雷电特征，称为电磁感应雷。3）球雷。雷电放电时产生的球状发光带电体称为球雷，球雷也会造成多种伤害。4）雷电侵入波。雷电侵入波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。其传播速度为3×108m/s。雷电可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜入低压，造成严重的触电事故。例如，雷雨天，室内电气设备突然爆炸起火或损坏，人在屋内使用电器或打电话时突然遭电击身亡都属于这类事故。1.雷电的形成及种类（2）雷电的种类2243-1雷电现象及防护原理雷电放电具有电流大、电压高、冲击性强的特点。雷电流幅值很大，高达数十至数百千安；放电时间极短，整个过程大约只有50～100μs；频率高，雷电流陡度（雷电流随时间上升的速度）大，可达50kA/μs，属于高频冲击波；雷电感应所产生的电压可高达300～500kV。直击雷冲击电压高达兆伏级，其能量释放出来可表现为极大的破坏力。其危害主要表现在以下三个方面：2.雷电的特点及其危害（1）机械效应机械效应表现为被击物遭到破坏，甚至炸裂成碎片。因为雷击时，被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，水分充分汽化，导致被击物破坏或炸裂。2253-1雷电现象及防护原理2.雷电的特点及其危害（2）电气效应雷电引起的过电压，使得电气设备和线路的绝缘被破坏，产生闪络放电，以致开关跳闸、线路停电，甚至高压窜入低压，造成人身伤亡。高压冲击波还可能与附近金属导体或建筑物发生反击放电，产生火花，造成火灾和爆炸事故。同时雷电流流入地下或雷电侵入波冲击室内时，在相邻的金属构架或地面产生很高的对地电压，可能直接造成接触电压和跨步电压升高，导致电击危险。（3）热效应雷电流通过导体时，在极短时间内产生大量热能，可烧断导线、烧坏设备，引起金属熔化等，造成火灾及停电事故。高大的建筑物和工程设施，特别是有爆炸或火灾危险的建筑物和工程设施，应采取直击雷防护措施。凡遭受雷电冲击波袭击可能导致严重后果的建筑物或设施，应采取雷电冲击波防护措施。2263-1雷电现象及防护原理二、雷电防护的基本原理雷电防护是指通过合理、有效的手段将雷电流的能量尽可能地引入大地。雷电防护是保障人身和财产安全的必需措施。雷电脉冲由高能的低频成分与极具渗透性的高频成分组成，其主要通过两种形式作用于设备：一是通过金属管线或地线直接传导雷电致损设备；二是闪电通道及泄流通道的雷电电磁脉冲以各种耦合方式感应到金属管线或地线产生浪涌致损设备，绝大部分雷击损害由这种感应引起。1.雷电防护的中心内容（1）泄放雷电防护的中心内容是泄放和均衡。泄放是将雷电与雷电电磁脉冲的能量通过大地泄放，应符合层次性原则。层次性就是按照所设立的防雷保护区分层次对雷电能量进行削弱。在现代雷电防护技术中，防雷区的设置具有重要意义，它可以指导人们进行屏蔽、接地、等电位联结等技术措施的实施。2273-1雷电现象及防护原理二、雷电防护的基本原理1.雷电防护的中心内容（2）均衡均衡是保持系统各部分不产生足以致损的电位差，即系统所在环境及系统本身所有金属导电体的电位在瞬态现象时保持基本相等，其实质是基于均压等电位联结的。由可靠的接地系统、等电位联结用的金属导线和等电位联结器（防雷器）组成一个电位补偿系统，在瞬态现象存在的极短时间里，这个电位补偿系统可以迅速地在被保护系统所处区域内所有导电部件之间建立一个等电位，在需要保护的系统所处区域内部，所有导电部件之间不存在电位差。2.雷电防护系统的组成雷电防护系统由外部防护、过渡防护和内部防护三部分组成，各部分都有其重要作用。外部防护由接闪器、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放。过渡防护由合理的屏蔽、接地、布线组成，可减少或阻塞通过各入侵通道引入的感应。内部防护由均压等电位联结、过电压保护组成，可均衡系统电位，限制过电压幅值。2283-2防雷装置2293-2防雷装置学习目标1.熟悉防雷装置的分类与应用。2.掌握防雷装置的安装方法及要求。230一、防雷装置的分类与应用3-2防雷装置雷电灾害的发生往往会造成极其严重的后果，为了把雷电灾害减少到最低程度，人们必须增强防雷减灾意识，完善的防雷装置可以实现其对不同雷害的防护目的。常用防雷装置的类型有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网和避雷器，其应用见表3-2-1。231一、防雷装置的分类与应用3-2防雷装置232二、防雷装置的安装方法及要求3-2防雷装置1.避雷针避雷针的结构如图3-2-1a所示，它由接闪器、引下线、支持物和接地装置四部分组成。由于直击雷是雷云和大地间的直接放电，故凸出地面的高耸建筑物最易首先接触先驱放电而遭到破坏。因此，在许多需要保护的构筑物上或建筑物附近都设置有避雷针。避雷针的避雷原理是利用避雷针的接闪器高出被保护物，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以使被保护物免遭雷击。图3-2-1避雷针和接闪器a）避雷针的结构b）接闪器2333-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（1）接闪器接闪器是专门用来接受雷闪的金属物体。接闪器使整个地面电场发生畸变，其顶端附近电场局部的不均匀程度由于范围很小，对于雷云向地面发展的先驱放电几乎没有影响。因此，避雷针接闪器的端部是否呈尖状、是否分叉对其保护效能几乎没有影响。接闪器是否涂漆，对其保护作用也没有影响，但为了防腐，接闪器一般应热镀锌或涂漆。接闪器所用的材料及其尺寸，应满足力学强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏。避雷针接闪器一般采用长为1～2m的热镀锌圆钢或顶部打扁并焊接封口的热镀锌钢管制成。针长在1m以下时，圆钢直径不应小于12mm，钢管直径不应小于20mm；针长为1～2m时，圆钢直径不应小于16mm，钢管直径不应小于25mm。在腐蚀性较强的场所，还应适当加大其截面积或采取其他防腐措施。2343-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（2）引下线引下线是连接接闪器和接地装置的金属导体，可使雷电流泄入大地。引下线应满足力学强度、耐腐蚀和热稳定性的要求，一般采用镀锌圆钢或扁钢，也可采用镀锌钢绞线，其尺寸要求分别是圆钢直径≥8mm；扁钢厚度≥4mm，截面积≥48mm2；钢绞线截面积≥25mm2。引下线、接闪器和接地装置应确保连接牢固可靠，以减小连接处的电阻。连接的方法一般采用焊接，圆钢引下线与接闪器、接地装置的焊接长度为圆钢直径的6倍，扁钢引下线与接闪器、接地装置的焊接长度为扁钢宽度的2倍。引下线沿支持物敷设时分为明装和暗装两种方式，明装是沿支持物（避雷针支柱或建筑物墙）敷设；暗装是在建筑要求较高的情况下，将引下线敷设在建筑结构内部。仓库专用建筑物防雷装置的引下线一般都采用明装。用避雷针金属支持物或建筑物的金属件代替引下线时，应保证所有金属构件之间连接成电气通路。2353-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（2）引下线引下线应经最短的路径接地，弯曲处的角度应大于90°。引下线距离支持物表面间隙为15mm。引下线每隔1.5～2m设支持卡与支持物固定。采用多根引下线时，为了便于测量其接地电阻和检查引下线、接地线的连接情况，宜在各引下线距地面1.8m处设置断接卡。在易受损坏的地方，地面上约1.7m至地面以下0.3m的一段引下线和接地线，应加硬塑料管、橡胶管、角钢或钢管等进行保护。采用角钢或钢管保护时，应将其与引下线进行连接，以减小通过雷电流时的阻抗。2363-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（3）支持物避雷针的接闪器固定在支持物的顶部，通过支持物将接闪器伸向一定高度的空间，从而构成避雷针的保护范围。避雷针按支持物的不同分为独立避雷针和附设避雷针两种。独立避雷针一般距建筑物一定距离单独装设，通常采用水泥杆、钢塔架、多节钢管或圆钢焊接的钢柱作为支持物。非金属支持物通过引下线将接闪器的雷电流引入接地装置。金属支持物通过自身的导电性能与接闪器和接地装置构成通路，不需设引下线，但金属支持物的所有金属构件均应连成电气通路。独立避雷针的支持物在结构上应满足一定的强度和刚度要求。附设避雷针以建筑物和构筑物本身作为避雷针的支持物，将接闪器和引下线直接装设在建筑物上。2373-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（4）接地装置接地装置是接地体和接地线的总称。因为已经把引下线单独作为防雷装置的一个组成部分，所以接地装置主要是指接地体。接地装置是防雷装置的重要组成部分，用以向大地泄放雷电流，来限制防雷装置的对地电压不致过高。接地体通常采用圆钢、角钢、钢管等钢质材料制成人工接地体，所用钢材的尺寸要求是圆钢直径≥10mm，扁钢厚度≥4mm，角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm，截面积≥100mm2。在土壤腐蚀性较大的地方，接地体应热镀锌或加大截面积。2383-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（4）接地装置接地体的接地电阻要小（一般不超过10Ω），这样才能迅速泄放雷电流。一般情况下，接地体均应使用镀锌钢材，使其延长使用年限，但当接地体埋设在可能有化学腐蚀性的土壤里时，应适当加大接地体和连接点的截面，并加厚镀锌层。各焊接点必须刷樟丹油或沥青油，以加强防腐能力。当有雷电流通过接地装置向大地流散时，在接地装置附近的地面上将形成较高的跨步电压，危及行人安全，因此，接地装置应埋设在行人较少的地方。要求接地装置距建筑物或构筑物出入口及人行道不应小于3m，当受地方限制而小于3m时，应采取降低跨步电压的措施，如在接地装置上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2m。2393-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（4）接地装置接地装置是接地体和接地线的总称。因为已经把引下线单独作为防雷装置的一个组成部分，所以接地装置主要是指接地体。接地装置是防雷装置的重要组成部分，用以向大地泄放雷电流，来限制防雷装置的对地电压不致过高。接地体通常采用圆钢、角钢、钢管等钢质材料制成人工接地体，所用钢材的尺寸要求是圆钢直径≥10mm，扁钢厚度≥4mm，角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm，截面积≥100mm2。在土壤腐蚀性较大的地方，接地体应热镀锌或加大截面积。2403-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求1.避雷针（4）接地装置接地体的接地电阻要小（一般不超过10Ω），这样才能迅速泄放雷电流。一般情况下，接地体均应使用镀锌钢材，使其延长使用年限，但当接地体埋设在可能有化学腐蚀性的土壤里时，应适当加大接地体和连接点的截面，并加厚镀锌层。各焊接点必须刷樟丹油或沥青油，以加强防腐能力。当有雷电流通过接地装置向大地流散时，在接地装置附近的地面上将形成较高的跨步电压，危及行人安全，因此，接地装置应埋设在行人较少的地方。要求接地装置距建筑物或构筑物出入口及人行道不应小于3m，当受地方限制而小于3m时，应采取降低跨步电压的措施，如在接地装置上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度应超过接地装置2m。2413-2防雷装置二、防雷装置的安装方法及要求2.避雷器避雷器并联在被保护设备或设施上，正常状态时，避雷器的间隙保持在绝缘状态。当出现雷击过电压时，避雷器间隙击穿而接地，切断过电压，发挥保护作用，其原理如图3-2-2a所示。过电压终止后，避雷器迅速恢复绝缘状态，正常工作。图3-2-2避雷器的应用a）原理图b）实物图2423-3雷电防护措施2433-3雷电防护措施学习目标1.了解人身防雷常识。2.了解农村雷电防护措施。3.掌握受雷击伤害人员的救护方法。4.了解企事业单位的雷电防护措施。5.了解电动机和输电线路的雷电防护措施。244一、人身雷电防护措施（1）遇到雷电天气时，应尽量选择留在室内，并关好门窗，以防止球雷进入户内造成危害。（2）在户外或野外遇到雷电天气时，非工作必需，应尽量减少在户外或野外停留；在户外或野外最好穿塑料材质等不浸水的雨衣。如有条件，可进入有宽大金属构架或有防雷设施的建筑物、汽车或船只；若依靠建筑屏蔽的街道或高大树木屏蔽的街道躲避，要注意离开墙壁或树干8m以外。如果找不到合适的避雷场所，可以蹲下，两脚并拢，双手抱膝，尽量降低身体重心。（3）遇到雷电天气时，应尽量离开小山、小丘、隆起的小道，离开海滨、湖滨、河边、池塘旁，避开铁丝网、金属晒衣绳以及旗杆、烟囱、宝塔、单独的树木，还应尽量离开没有防雷保护的小建筑物或其他设施。1.人身防雷常识3-3雷电防护措施2453-3雷电防护措施（4）遇到雷电天气时，在户内应注意防止雷电侵入波的危害（图3-3-1），应离开照明线，动力线，电话线，广播线，收音机和电视机电源线、天线，以及与其相连的各种金属设备，以防止这些线路或设备对人体二次放电。调查资料表明，户内70%以上对人体的二次放电事故发生在与线路或设备相距1m以内的场合，相距1.5m以上者尚未发生死亡事故。一、人身雷电防护措施1.人身防雷常识图3-3-1雷电侵入波的危害2463-3雷电防护措施农村是雷电防护的薄弱区和雷电灾害的多发区。据统计，我国雷击伤亡大多数发生在农村，主要原因有三点：一是农民对科学防御雷电意识较淡薄，用封建迷信思想解释雷电现象的情况还存在；二是农民防御雷电的能力相对较弱，防护措施不当；三是农村建（构）筑物雷电防护装置的安装率较低。（1）农民自住房、小型私营企业建房没有经过正规设计和标准化施工。（2）农村建设行政许可尚不健全，没有把雷电防护装置纳入建设行政许可的内容。一、人身雷电防护措施2.农村雷电防护措施2473-3雷电防护措施248一、人身雷电防护措施2.农村雷电防护措施（3）有些人为了节约建设资金，逃避管理，不愿意接受雷电防护技术组织提供的设计审查和质量检测等服务。（4）雷电防护主管部门对农村雷电防护的安全管理工作不到位，许多措施未跟上。近年来，许多富裕起来的农民新建的房屋在顶部安装铁制水箱、太阳能热水器或装饰性铁塔，有些未做接地处理，而成为引雷的装置，存在严重的雷击隐患，如图3-3-3所示。图3-3-3存在雷击隐患的新建房屋3-3雷电防护措施一、人身雷电防护措施3.受雷击伤害人员的救护雷击时的电流热效应可引起人体电烧伤，严重时可使人体炭化成焦炭状。（1）若发现遭受雷击者的衣服着火，可往伤者身上泼水，或者用厚外衣、毯子等把伤者盖住，以扑灭火焰。（2）对呼吸、心跳停止者，先实施心肺复苏，再处理烧伤的创面。（3）先用冷水冷却伤口处，再盖上敷料，若无敷料时可用清洁的布、衣服等包裹。（4）及时转送至当地医院救治，并采取抗休克措施。2493-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施1.输电线路的雷电防护措施输电线路是电力系统的“大动脉”，一条长100m的架空线路一年往往要遭到数十次雷击，因而线路的雷击事故在电力系统总的雷害事故中占有很大的比例。输电线路防雷保护的根本目的是尽可能地减少线路雷害事故的次数和损失。通常用耐雷水平和雷击跳闸率等指标表示线路的耐雷性能和所采用防雷措施的效果。耐雷水平是指雷击线路时，其绝缘尚不至于发生闪络的最大雷电流幅值或能引起绝缘闪络的最小雷电流幅值，其单位为“kA”。雷击跳闸率是指在年平均雷暴日数T=40的情况下，100km的线路每年因雷击而引起的跳闸次数，其单位为“次/（100km·40雷暴日）”。2503-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施1.输电线路的雷电防护措施由于架空线路直接暴露在旷野，而且分布很广，最易遭受雷击，从而使线路绝缘损坏，并产生工频短路电流，线路跳闸，所以对架空线路应尽可能地减少或避免产生雷击过电压，若产生雷击过电压，应尽可能避免线路跳闸。图3-3-6所示为容易遭受雷击的架空线路。确定架空线路的防雷方式时，应考虑线路的电压等级、当地原有线路的运行情况、雷电活动强弱、地形地貌的特点、土壤电阻率的高低以及负载性质和系统运行方式等因素，根据技术经济比较，因地制宜采取合理的保护措施。（1）装设避雷线，防止雷电直接击中导线。（2）降低杆塔接地电阻，防止雷电击中杆塔或避雷线后反击引起绝缘闪络。2513-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施1.输电线路的雷电防护措施（3）采取增大绝缘子片数、中性点经消弧线圈接地、装设避雷器或保护间隙等措施，以防止雷击后的绝缘闪络发展为稳定燃烧的工频电弧，如图3-3-7所示。（4）通过装设自动重合闸装置和环网供电，以防止因雷击导致的线路供电中断。（5）加强线路绝缘和线路交叉部分的保护。图3-3-6

容易遭受雷击的架空线路图3-3-7

采用避雷器加强保护的架空线路2523-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施2.架空绝缘配电线路的防雷和接地1）强雷区的1～10kV线路、距变电站电气距离1km内的进出线路段、易受雷击的线路段、向重要负荷供电的线路，防雷措施应采用带外串联间隙金属氧化物避雷器。2）多雷区、中雷区以感应雷击为主的1～10kV线路段，防雷措施宜采用带外串联间隙金属氧化物避雷器、绝缘塔头、架空地线或耦合地线等。3）易遭受直击雷的1～10kV线路段，应采用架空地线与带外串联间隙金属氧化物避雷器的联合措施。4）当采用带外串联间隙金属氧化物避雷器时，应对被保护线路段逐基杆塔逐相安装。（1）架空绝缘配电线路的防雷2533-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施2.架空绝缘配电线路的防雷和接地1）1～10kV线路设置架空地线时，应采用单根且截面积不小于25mm2的钢绞线，地线对边相导线保护角不宜大于45°。2）架空地线和耦合地线应逐基杆塔接地。有架空地线时杆塔接地电阻参考表3-3-1的规定。3）采用小电流接地系统的无架空地线的1～10kV线路，其位于居民区的钢筋混凝土电杆宜接地，金属杆塔应接地，接地电阻不宜超过30Ω。（2）架空绝缘配电线路的接地注：表中阻值为在雷雨季节，当地面干燥时，不连架空地线时测量的杆塔工频接地阻值。2543-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施2.架空绝缘配电线路的防雷和接地4）配电变压器的高压侧和低压侧应分别装设一组无间隙金属氧化物避雷器，其安装位置在满足电气距离要求前提下应靠近变压器出线套管。各避雷器接地端应与变压器金属外壳相连并接地。5）容量100kV·A以上的配电变压器，其接地装置的接地电阻不应超过4Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应超过10Ω；容量100kV·A及以下的配电变压器，其接地装置的接地电阻不应超过10Ω，每个重复接地装置的接地电阻不应超过30Ω，且重复接地不应少于3处。6）柱上断路器、负荷开关应在电源侧装设一组无间隙金属氧化物避雷器。经常开路运行且带电的柱上断路器、负荷开关，应在两侧分别装设一组无间隙金属氧化物避雷器。避雷器接地端应与柱上断路器、负荷开关的金属外壳相连并接地，接地电阻不应超过10Ω。（2）架空绝缘配电线路的接地2553-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施2.架空绝缘配电线路的防雷和接地7）柱上无功补偿设备应装设一组无间隙金属氧化物避雷器，避雷器接地端应与设备金属外壳相连并接地，接地电阻不应超过10Ω。8）1kV及以下架空绝缘配电线路的接地应按现行国家标准《交流电气装置的接地设计规范》（GB/T50065—2011）的规定执行，线路进入建筑物部分应按现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）的规定设置雷电侵入波防护措施。9）钢筋混凝土电杆在易受雷击的区域，应将横担接地。非预应力电杆可通过主筋接地，电杆杆身应预埋与主筋相连的接地螺母。（2）架空绝缘配电线路的接地2563-3雷电防护措施二、架空输电、配电线路的雷电防护措施2.架空绝缘配电线路的防雷和接地（2）架空绝缘配电线路的接地10）接地体垂直敷设时可采用圆钢、角钢、钢管。水平敷设时，可采用圆钢、扁钢，采取防腐措施处理。接地体和接地线的最小规格参考表3-3-2的规定。严重腐蚀地区的接地体截面宜加大。11）架空绝缘配电线路通过耕地时，接地体应埋设在耕作深度以下，且埋设深度不宜小于0.6m。2573-3雷电防护措施三、其他防雷保护措施1.企事业单位的雷电防护措施（1）企事业单位应定期由专业防雷公司检测防雷设施，评估防雷设施是否符合国家规范要求。如学校、区级以上医院、四星级以上酒店、公司、城区内高度在45m以上的高层建筑需每两年检测一次。（2）企事业单位应设立防范雷电灾害责任人，负责防雷安全工作，进行各项防雷设施的定期检测、雷雨后的检查和日常维护。如雷雨过后，应检查安装在电话程控交换机、计算机等设备电源上和信号线上的过压保护器有无损坏，发现损坏应及时更换。（3）应采用技术和质量均符合国家标准的防雷设备、器件、器材，避免使用非标准防雷产品和器件。（4）新增加建设和新增加安装设备时，应对防雷系统进行重新设计和建设，如重新铺设计算机网络线、进行室外天线的移位和加高等。2583-3雷电防护措施三、其他防雷保护措施1.企事业单位的雷电防护措施（5）建设单位在进行防雷设施的设计和建设时，应综合考虑地质、土壤、气象、环境、被保护物的特点，雷电活动规律等因素，采用安全可靠、技术先进、经济合理的设计施工方案。设计完善的防雷设施图如图3-3-8所示。（6）雷灾发生时应及时处理，果断采取措施，避免再次遭受雷击。图3-3-8设计完善的防雷设施图2593-3雷电防护措施三、其他防雷保护措施2.电动机的雷电防护措施以防雷保护为出发点，电动机可分为两大类：通过变压器再接到架空线路上的电动机，简称非直配电动机；直接与架空线相连的电动机，简称直配电动机。非直配电动机所受到的过电压均须经过变压器绕组之间的静电和电磁传递。只要低压绕组不是空载，那么传递过来的电压就不会太大。直配电动机的防雷保护在电力系统中较难实现，因为这时的过电压波直接从线路入侵，幅值大、陡度也大。经变压器与架空线路连接的高压电动机，一般不要求对它采取特殊的防雷保护措施，因为经过变压器转换的雷电波，除个别情况外，不会有损坏电动机绝缘的危险。当高压电动机不经变压器而直接由架空线路配电时，高压直配电动机的防雷保护措施应根据电动机容量、当地雷电活动强弱和对供电可靠性的要求确定。2603-4建筑物的防雷措施2613-4建筑物的防雷措施学习目标1.了解建筑物的防雷分类。2.掌握第一、二、三类防雷建筑物的防雷措施。262一、建筑物的防雷分类（1）凡制造、使用或储存炸药、火药及其制品的危险建筑物，因电火花而引起爆炸、爆轰，会造成巨大破坏和人身伤亡者。（2）具有0区或20区爆炸危险环境的建筑物。（3）具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物，因电火花会引起爆炸，从而造成巨大破坏和人身伤亡者。1.第一类防雷建筑物3-4建筑物的防雷措施263一、建筑物的防雷分类3-4建筑物的防雷措施（1）国家级重点文物保护的建筑物。（2）国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站和飞机场、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。（3）国家级计算中心、国际通信枢纽等对国民经济有重要意义的建筑物。（4）国家特级和甲级大型体育馆。（5）制造、使用或储存炸药、火药及其制品的危险建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。2.第二类防雷建筑物264一、建筑物的防雷分类3-4建筑物的防雷措施（6）具有1区或21区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。（7）具有2区或22区爆炸危险环境的建筑物。（8）有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。（9）预计雷击次数大于0.05次/年的省、部级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物以及火灾危险场所。（10）预计雷击次数大于0.25次/年的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。2.第二类防雷建筑物265一、建筑物的防雷分类3-4建筑物的防雷措施（1）省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。（2）预计雷击次数大于或等于0.01次/年，且小于或等于0.05次/年的省、部级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。（3）预计雷击次数大于或等于0.05次/年，且小于或等于0.25次/年的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。（4）在年平均雷暴日大于15天的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在年平均雷暴日小于或等于15天的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。3.第三类防雷建筑物2663-4建筑物的防雷措施二、第一类防雷建筑物的防雷措施各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其他设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位联结。1.第一类防雷建筑物防直击雷的措施（1）应装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及风帽、放散管等凸出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。2673-4建筑物的防雷措施268二、第一类防雷建筑物的防雷措施1.第一类防雷建筑物防直击雷的措施（2）排放爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内：当有管帽时应按表3-4-1确定；当无管帽时，接闪器的保护范围应为管口上方半径5m的半球体。接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外。（3）装设独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第一类防雷建筑物防直击雷的措施（4）独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱与接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物的距离，如图3-4-1所示，且应符合下列表达式的要求，但不得小于3m。1）地上部分：当hx<5Ri时，Sa1≥0.4（Ri+0.1hx）。当hx≥5Ri时，Sa1≥0.1（Ri+hx）。其中，Sa1为空气中的间隔距离（m），Ri为独立避雷针或架空避雷线（网）支柱处接地装置的冲击接地电阻（Ω），hx为被保护物的高度（m）。2）地下部分：Se1≥0.4Ri。其中，Se1为地中的间隔距离（m）。（5）独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每根引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻。2693-4建筑物的防雷措施二、第一类防雷建筑物的防雷措施1.第一类防雷建筑物防直击雷的措施图3-4-1防雷装置至被保护物（建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物）的距离270二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施2.第一类防雷建筑物防雷电感应的措施（1）建筑物内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和凸出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边每隔18～24m应设置一处引下线接地装置。现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18～24m设置一处引下线接地装置。（2）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接。271二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施2.第一类防雷建筑物防雷电感应的措施当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺栓连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。（3）防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接不应少于两处。272二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施3.第一类防雷建筑物防雷电波侵入的措施（1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于15m。其中，l为金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋于地中的长度（m）。ρ为埋电缆处的土壤电阻率（Ω·m）。在电缆与架空线连接处，应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。273二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施3.第一类防雷建筑物防雷电波侵入的措施（2）架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔大约25m接地一次，其冲击接地电阻不应大于30Ω，并应利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎连接钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处也应与防雷电感应的接地装置相连。当建筑物太高或由于其他原因难以装设独立避雷针、架空避雷线（网）时，可将避雷针或网格不大于5m×5m或6m×4m的避雷网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上，并必须符合下列要求：1）所有避雷针应采用避雷带互相连接。2）引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不宜大于12m。274二、第一类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施3.第一类防雷建筑物防雷电波侵入的措施3）建筑物应装设均压环，环间垂直距离不应大于12m，所有引下线、建筑物的金属结构和金属设备均应连到环上。均压环可利用电气设备的接地干线环路。4）外部防雷的接地装置应围绕建筑物敷设成环形接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω，并应和电气设备接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应接地之用。5）当建筑物高于30m时，应采取以下防侧击的措施：①从30m起每隔最多6m，沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。②30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物应与防雷装置相连。6）在电源引入的总配电箱处宜装设过电压保护器。（3）当树木高于建筑物且不在接闪器保护范围之内时，树木与建筑物之间的净距不应小于5m。275三、第二类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第二类防雷建筑物防直击雷的措施第二类防雷建筑物防直击雷的措施，宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）、避雷针或由其混合组成的接闪器。所有避雷针应采用避雷带相互连接。凸出屋面的放散管、风管、烟囱等物体，应按下列方式进行保护：（1）排放爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应同第一类防雷建筑物防直击雷的措施的要求。（2）排放无爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、烟囱，1区、21区、2区和22区爆炸危险环境的自然通风管，0区和20区爆炸危险场所的装有阻火器的放散管、呼吸阀、排风管，其防雷保护应符合下列要求：1）金属物体可不装接闪器，但应和屋面防雷装置相连。2）在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。276三、第二类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第二类防雷建筑物防直击雷的措施（3）引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。（4）每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连。在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。（5）利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定：1）建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。2）当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。277三、第二类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第二类防雷建筑物防直击雷的措施（5）利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定：3）敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅有一根时，其直径不应小于10mm。被用作防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋时，其截面积总和不应小于一根直径为10mm钢筋的截面积。4）利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：S≥4.24kc2其中，S为钢筋表面积总和（m2）；kc为分流系数，单根引下线应为1，两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引下线应为0.66，接闪器成闭合环或网状的多根引下线应为0.44。2783-4建筑物的防雷措施三、第二类防雷建筑物的防雷措施1.第二类防雷建筑物防直击雷的措施注：1.当长度相同、截面相同时，宜优先选用扁钢。2.采用多根圆钢时，其敷设净距不小于直径的2倍。3.利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验，除主筋外，可计入箍筋的表面积。2795）当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表3-4-2的规定。三、第二类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施2.第二类防雷建筑物防雷电波侵入的措施（1）当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地，应与防雷的接地装置相连。（2）第二类防雷建筑物第4、5、6条所规定的建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：1）低压架空线应改换一段埋地金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合表达式l≥2的要求，但电缆埋地长度不应小于15m。入户端电缆的金属外皮、钢管应与防雷的接地装置相连。在电缆与架空线连接处应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。2803-4建筑物的防雷措施281三、第二类防雷建筑物的防雷措施2.第二类防雷建筑物防雷电波侵入的措施①在入户处应装设避雷器或设2～3mm的空气间隙，并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接到防雷的接地装置上，其冲击接地电阻不应大于5Ω。②入户处的三基电杆绝缘子铁脚、金具应接地，靠近建筑物的电杆，其冲击接地电阻不应大于10Ω，其余两基电杆不应大于20Ω。2）年平均雷暴日小于30天地区的建筑物，可采用低压架空线直接引入建筑物内，但应符合下列要求：3-4建筑物的防雷措施三、第二类防雷建筑物的防雷措施2.第二类防雷建筑物防雷电波侵入的措施（3）对高度超过45m的钢筋混凝土、钢结构建筑物防侧击和等电位的保护措施如下：1）钢构架和混凝土的钢筋应互相连接。2）应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线。3）应将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。4）竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端应与防雷装置连接。（4）有爆炸危险的露天钢质封闭气罐，当其壁厚不小于4mm时，可不装设接闪器，但应接地，且接地点不应少于两处，两接地点间距离不宜大于30m，冲击接地电阻不应大于30Ω。282四、第三类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第三类防雷建筑物防直击雷的措施（1）宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网（带）沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。平屋面的建筑物，当其宽度不大于20m时，可仅沿周边敷设一圈避雷带。（2）每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，但对第三类防雷建筑物第2条所规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等的接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时，两者间在地中的距离不应小于2m。在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。283四、第三类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第三类防雷建筑物防直击雷的措施（3）建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱和基础内的钢筋作为引下线和接地装置，并应符合第二类防雷建筑物第5条和下列规定：1）利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m深，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：S≥1.89kc2其中，S为钢筋表面积总和（m2）。2843-4建筑物的防雷措施285注：1.当长度相同、截面相同时，宜优先选用扁钢。2.采用多根圆钢时，其敷设净距不小于直径的2倍。3.利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验，除主筋外，可计入箍筋的表面积。四、第三类防雷建筑物的防雷措施1.第三类防雷建筑物防直击雷的措施2）当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表3-4-3的规定。3）当土壤电阻率小于或等于3000Ω·m时，在防雷的接地装置与其他接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下，防雷的接地装置可不计及接地阻值。四、第三类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施1.第三类防雷建筑物防直击雷的措施（4）砖烟囱、钢筋混凝土烟囱，宜在烟囱上装设避雷针或避雷环进行保护。多支避雷针应连接在闭合环上。当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针进行保护时，应在烟囱口装设环形避雷带，并应对称布置三支高出烟囱口不低于0.5m的避雷针。高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线；高度超过40m的烟囱应设两根引下线。可利用螺栓连接或焊接的一座金属爬梯作为两根引下线用。金属烟囱应作为接闪器和引下线。（5）引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可只设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，引下线的平均间距不应大于25m。286四、第三类防雷建筑物的防雷措施3-4建筑物的防雷措施2.第三类防雷建筑物防雷电波侵入的措施（1）对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器；避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。（2）对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。当多回路架空进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其他形式的过电压保护器，但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上。（3）进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。高度超过60m的建筑物，其防侧击和等电位的保护措施应符合第二类防雷建筑物第（1）、（2）、（4）条中建筑物的相关规定，并应将60m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。2873-5高层建筑物的防雷接地2883-5高层建筑物的防雷接地学习目标1.熟悉高层建筑物的外部防雷接地装置。2.熟悉高层建筑物的内部防雷接地装置。289一、高层建筑物的外部防雷接地装置1.接地网3-5高层建筑物的防雷接地当发生雷电时，雷电流通过引下线向自然接地体周围的大地泄流外散，土壤呈现的电阻称为接地电阻。增大接地网的面积，接地电阻将减小。接地网是指水平方向由钢筋绑扎或焊接成的网格，水平钢筋组成的接地网可以近似看成一块独立的平板，它的电容主要由其面积决定。附加于这个平板上有限长度的竖向钢筋接地体，其所增加的长度不足以改变其电容，即接地电阻减小不多。只有当这些附加的竖向钢筋接地体的长度增加到可以和平板的长、宽尺寸接近时，电容才会有较大的增加，接地电阻才会明显减小。因为电容所储存的能量不是储存在极板上，而是储存在整个电介质中，即整个电场中，电介质中的能量密度与其电容有关。在大型建筑物的基坑内，接地网埋深的尺寸比接地网的几何尺寸小得多，增加储存能量的介质空间极其有限，在这个有限空间中的能量密度较小，表明增加接地网的深度对减小接地电阻的作用不大。290一、高层建筑物的外部防雷接地装置1.接地网3-5高层建筑物的防雷接地在利用底板接地网做自然接地体时，应通过地质勘探报告了解周围的土质情况。底板接地网网格的尺寸要求见表3-5-1。在施工中，底板接地网与护坡桩的钢筋就近连接，连接点的数量与引下线的数量一致，并且应对齐引下线的位置。在距地面深0.8m处用40mm×4mm镀锌扁钢与四周护坡桩内的两根主筋连接，形成闭合回路，如图3-5-1所示。图3-5-1接地网与护坡桩的连接2913-5高层建筑物的防雷接地292一、高层建筑物的外部防雷接地装置2.引下线引下线的作用是将避雷带与自然接地体连接在一起，为雷电流构成通路。在高层建筑物中，利用其柱或剪力墙中的主筋作为引下线，如图3-5-2所示，随主体结构将其逐层串联焊接至屋顶并与避雷线连接。为了安全，每条引下线不应少于两根主筋，主筋的直径不应小于16mm。图3-5-2建筑物墙体的引下线3-5高层建筑物的防雷接地一、高层建筑物的外部防雷接