《建筑电气》 课件 第7章 建筑防雷与接地系统

第7章

建筑防雷与接地系统

建筑物防雷系统7.1

建筑物接地系统7.2本章主要内容本节主要内容7.1建筑物防雷系统7.1.2建筑物防雷装置7.1.1建筑物与雷电7.1.3

建筑物防雷等级7.1.4

建筑物防雷措施7.1.5

建筑屋面防雷系统设计7.1.1建筑物与雷电

对于建筑物来说，雷电主要有4种形式，分别是：□直击雷□侧击雷□感应雷□雷电波

1.雷电的具体形式7.1.1建筑物与雷电（1）易遭受雷击的建（构）筑物①高耸突出的建筑物；②排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等；③内部有大量金属设备的厂房；④地下水位高或有金属矿床等地区的建（构）筑物；⑤孤立、突出在旷野的建（构）筑物。

2.易遭受雷击的建（构）筑物与部位7.1.1建筑物与雷电（2）建（构）筑物易遭受雷击的部位①平屋面和坡度≤1/10的屋面，檐角、女儿墙和屋檐；②坡屋度＞1/10且＜1/2的屋面；屋角、屋脊、檐角和屋檐；③坡度＞1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角；④建（构）筑物屋面突出部位。

2.易遭受雷击的建（构）筑物与部位7.1.2建筑物防雷装置

●雷电防护系统：外部防雷装置、内部防雷装置

▪外部防雷：防直击雷、防侧击雷▪内部防雷：防感应雷、防雷电波●雷电电磁脉冲防护系统：防雷击电磁脉冲

建筑物的防雷系统包括：7.1.2建筑物防雷装置

●外部防雷装置：

▪接闪器

▪引下线

▪接地装置●内部防雷装置：

▪防雷等电位连接▪与外部防雷装置的电气绝缘（间隔距离）▪电涌保护器建筑物的防雷系统包括：✉建筑物的防雷装置是接闪器、引下线、接地网、电涌保护器及其他连接导体的总和。7.1.2建筑物防雷装置1.建筑物外部防雷装置接闪器引下线接地装置建筑物防雷装置接闪器——指的是接受雷电闪击的器件。由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。

避雷针

避雷线

避雷带和避雷网

避雷器

金属屋面和金属构件人工接闪器自然接闪器具体形式7.1.2建筑物防雷装置1.建筑物外部防雷装置▣接闪器7.1.2建筑物防雷装置1.建筑物外部防雷装置▣接闪器瓦屋面平屋面自然引下线——建筑物的金属构件等人工引下线——明、暗敷设的金属体7.1.2建筑物防雷装置1.建筑物外部防雷装置▣引下线引下线——是用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体。柱内钢筋人工引下线7.1.2建筑物防雷装置1.建筑物外部防雷装置▣接地装置接地装置——是用于传导雷电流并将其流散入大地，是接地体和接地线的总合。接地体接地体——接地极、接地环、接地网接地线——接地引线、接地连接线7.1.2建筑物防雷装置2.建筑物内部防雷装置

建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统及进出建筑物的金属管线的防雷等电位连接。

建筑物金属体、金属装置、建筑物内系统与外部防雷装置的电气绝缘（间隔距离）。→建筑物内部防雷装置是防止由于雷电流流经外部防雷装置或建筑物的其他导电部分而在需要保护的建筑物内发生危险的火花放电。7.1.2建筑物防雷装置3.防雷击电磁脉冲→雷击电磁脉冲是指作为干扰源的雷电流及雷电电磁场产生的电磁场效应，也就是雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。→防雷击电磁脉冲一般采用电涌保护器及防雷等电位连接。▪（1）电压开关型电涌保护器▪（2）限压型电涌保护器▪（3）组合型电涌保护器7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物防雷等级的划分根据国家标准规范《建筑物防雷设计规范》GB50057，建筑物根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类，分别为：■第一类防雷建筑物■第二类防雷建筑物■第三类防雷建筑物7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物防雷等级的划分■第一类防雷建筑物

在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第一类防雷建筑物：1）凡制造、使用或贮存火炸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区爆炸危险场所的建筑物。3）具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物防雷等级的划分■第二类防雷建筑物

在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第二类防雷建筑物：1）具有1区或21区爆炸危险场所的建筑物，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。2）具有2区或22区爆炸危险场所的建筑物。3）有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。4）高度超过100m的建筑物。5）国家级重点文物保护建筑物。6）国家级会堂、办公建筑物、档案馆、大型博展建筑物；特大型、大型铁路旅客站；国际性的航空港、通信枢纽；国宾馆、大型旅游建筑物；国际港口客运站。7）国家级计算中心、国家级通信枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。8）特级和甲级体育建筑。9）制造、使用或贮存火炸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。10）年预计雷击次数大于0.05的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物。11）年预计雷击次数大于0.25的住宅、办公楼等一般民用建筑物或一般工业建筑物。7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物防雷等级的划分■第三类防雷建筑物

在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物：1）省级重点文物保护建筑物及省级档案馆；2）省级大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物；3）100m以下，高度超过54m的住宅建筑和高度超过50m的公共建筑物；4）年预计雷击次数大于或等于0.01且小于或等于0.05的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；5）年预计雷击次数大于或等于0.05且小于或等于0.25的住宅、办公楼等一般民用建筑物或一般工业建筑物；6）建筑群中最高的建筑物或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；7）通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑物；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物；8）在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度大于或等于15m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；在平均雷暴日7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物防雷等级的划分■第三类防雷建筑物

在可能发生对地闪击的地区，遇下列情况之一时，应划为第三类防雷建筑物：1）省级重点文物保护建筑物及省级档案馆；2）省级大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物；3）100m以下，高度超过54m的住宅建筑和高度超过50m的公共建筑物；4）年预计雷击次数大于或等于0.01且小于或等于0.05的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；5）年预计雷击次数大于或等于0.05且小于或等于0.25的住宅、办公楼等一般民用建筑物或一般工业建筑物；6）建筑群中最高的建筑物或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；7）通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑物；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物；8）在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度大于或等于15m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；在平均雷暴日7.1.3建筑物防雷等级1.建筑物年预计雷击次数的计算

建筑物年预计雷击次数是建筑物防雷等级的重要划分依据。建筑物年预计雷击次数应按下式计算：N＝k×Ng×Ae

式中：N——建筑物年预计雷击次数（次/a）；

k——校正系数，在一般情况下取1；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；金属屋面没有接地的砖木结构建筑物取1.7；位于山顶上或旷野的孤立建筑物取2；

Ng——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度（次/km2/a）；

Ae——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。7.1.4建筑物防雷措施

避雷带作为接闪器，遭受直击雷时，避雷带接受雷电流，并通过引下线把雷电流传到引入建筑物基础接地网，从而把雷电流泄放、流散入大地。

但是不同防雷等级的建筑物，对于避雷带、避雷网和引下线的设置有着不同的规定。屋面防雷7.1.4建筑物防雷措施

避雷带作为接闪器，遭受直击雷时，避雷带接受雷电流，并通过引下线把雷电流传到引入建筑物基础接地网，从而把雷电流泄放、流散入大地。

但是不同防雷等级的建筑物，对于避雷带、避雷网和引下线的设置有着不同的规定。屋面避雷带柱内钢筋作为引下线7.1.4建筑物防雷措施1.第一类防雷建筑物的防雷措施（1）应装设独立接闪杆或架空接闪线或网。架空接闪网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。

独立接闪杆的杆塔、架空接闪线的端部和架空接闪网的每根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，宜利用金属杆塔或钢筋网作为引下线。（2）当难以装设独立的外部防雷装置时，可将接闪杆或网格不大于5m×5m或6m×4m的接闪网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上，接闪网应按《防雷》规范附录B的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。

当建筑物高度超过30m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐垂直面外。接闪器之间应互相连接。

引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于12m。7.1.4建筑物防雷措施2.第二类防雷建筑物的防雷措施（1）采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。

接闪网、接闪带沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格；当建筑物高度超过45m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。（2）专设引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不宜大于18m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于18m。7.1.4建筑物防雷措施3.第三类防雷建筑物的防雷措施（1）采用装设在建筑物上的接闪网、接闪带或接闪杆，也可采用由接闪网、接闪带或接闪杆混合组成的接闪器。

接闪网、接闪带沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格；

当建筑物高度超过60m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设在外墙外表面或屋檐边垂直面上，也可设在外墙外表面或屋檐边垂直面外。接闪器之间应互相连接。（2）专设引下线不应少于2根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不宜大于25m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，专设引下线的平均间距不应大于25m。7.1.4建筑物防雷措施防雷类别避雷网格部位避雷网格尺寸引下线间距第一类防雷建筑物沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的的部位(建筑物四周)≤5×5m或≤6×4m沿建筑物四周，不宜大于12m第二类防雷建筑物沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的的部位(建筑物四周)≤10×10m或≤12×8m沿建筑物四周，不宜大于18m第三类防雷建筑物沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的的部位(建筑物四周)≤20×20m或≤24×16m沿建筑物四周，不宜大于25m7.1.5建筑屋面防雷系统设计

建筑物防雷设计时，建筑屋面防雷系统设计步骤如下：■（1）设置四周避雷带。在建筑屋面沿女儿墙四周设置一圈避雷带。避雷带可明敷或暗敷，通常为明敷。避雷带采用热浸镀锌圆钢或扁钢。■（2）设置避雷网格。依据确定的建筑物防雷等级，确定避雷网格尺寸。并根据避雷网格尺寸，在屋面东西向或南北向的中间设置几处明敷或暗敷的避雷带，这些避雷带与沿女儿墙四周设置的一圈避雷带，共同构成避雷网格。为构成避雷网格而设置的几处避雷带也可采用热浸镀锌圆钢或扁钢。7.1.5建筑屋面防雷系统设计■（3）设置引下线。找出结构柱，采用结构柱的柱内钢筋作为引下线，且引下线间距需依据不同建筑物防雷等级的引下线间距要求。同时引下线需与屋面上设置的避雷带、避雷网电气连接。采用结构柱的柱内钢筋作为引下线时，引下线在接触接地平面需与建筑物的基础接地网电气连接。这样可使得建筑屋顶避雷带、避雷网的雷电流通过引下线，传导至基础接地网，从而流散入大地。■（4）屋面金属构件或金属设施需与屋面避雷带电气连接。电气连接可采用热浸镀锌圆钢或扁钢。

建筑物防雷设计时，建筑屋面防雷系统设计步骤如下：本节主要内容7.1建筑物接地系统7.2.2建筑物基础接地系统设计7.2.1建筑物接地系统7.2.1建筑物接地系统☞建筑物接地系统是将等电位连接网络和接地装置连在一起的整个系统。☞建筑物接地系统包括：

➱▪基础接地网

➱▪等电位联结7.2.1

建筑物接地系统2.等电位联结

等电位联结可分为总等电位联结和局部等位联结。等电位联结采用等电位联结端子箱。等电位联结端子箱可分为总等电位联结端子箱和局部等电位联结端子箱。箱体内部接线端子等电位联结端子箱7.2.1

建筑物接地系统2.等电位联结

通常位于建筑物的供配电进线处，将建筑物内的PE线或PEN线、电气装置的接地干线、各种金属管道(包括给水总管、煤气管、采暖空调管道、金属传输管道等)以及建筑物的金属构件等均与总等电位联结端子(MEB)联结，然后统一接地使它们都具有基本相等的电位。总等电位联结(MEB)

总等电位联结采用总等电位联结端子箱。总等电位联结端子箱设置部位包括：

①强电系统中，电源直接引自变配电房的首层