[工學(xué)]第4章-建筑物的防雷措施課件

1、 第四章 建筑物的防雷保護(hù) 第一節(jié) 劃分建筑物防雷分類的基本原則 建筑物的防雷分類是為防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和文物、財(cái)產(chǎn)損失，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動(dòng)規(guī)律以及被保護(hù)物的特點(diǎn)等的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，按防雷要求詳細(xì)研究防雷裝置的形式及其布置，將建筑物分為三類。 第二節(jié) 防雷建筑物分類 第一類防雷建筑物 凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物以及具有炸危險(xiǎn)環(huán)境、因電火花而引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡的建筑物。 注意：重點(diǎn)考慮雷擊后可能造成的巨大

2、破壞和人身傷亡的嚴(yán)重后果。 第二類防雷建筑物： 1、國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物。 2、國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)擋案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。 3、國(guó)家級(jí)計(jì)算中心、國(guó)家通訊樞紐等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。 1-3重點(diǎn)考慮建筑物的重要性和雷擊后可能造成的后果。 4、制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花 不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 5、具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 6、工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險(xiǎn)的的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。 在這里也提到了制造、使

3、用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物；具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，但電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。 如：易燃液體泵房，當(dāng)布置在地面以上時(shí)，屬爆炸危險(xiǎn)環(huán)境，劃為第二類防雷建筑物；但當(dāng)置在地下或半地下時(shí)，其泵房又是大型石油化工聯(lián)合企業(yè)的原油泵房，劃為第一類防雷建筑物。 7、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.06次/a的部省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。 8、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.3次/a的住宅辦公樓等一般性民用建筑物。 7-8重點(diǎn)考慮發(fā)生雷電事故的可能性和后果，即雷擊發(fā)生越多，產(chǎn)生的后果越嚴(yán)重。 第三類防雷建筑物： 1、省級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物、省級(jí)擋案館。 2、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.0

4、12次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省級(jí)辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。 3、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅辦公樓等一般性民用建筑物. 4、預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于或等于0.6次/a的一般性工業(yè)建筑物。 5、根據(jù)雷擊后對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀蟆⒌匦?、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的火災(zāi)危險(xiǎn)環(huán)境。 6、在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于15d/a的地區(qū)，高度在20m以上的煙囪、水塔等孤立的高建筑。 第二類和第三類防雷建筑物都涉及到依據(jù)預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)劃分防雷建筑

5、物的類別，那么預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)又是如何得到的？ 要作好防雷，就要選擇防雷裝置，選擇防雷裝置的目的在于將需要防直擊雷的建筑物的年損壞危險(xiǎn)度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷擊而損壞的概率）減小到小于或等于最大損壞危險(xiǎn)度Rc值（即R Rc ）。 取每年Rc=10-5，即每年十萬(wàn)分之一的損壞概率。 基于建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（N）和防雷裝置或建筑物遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率（P），對(duì)于時(shí)間周期t=1年，有 R=NP （4.1） P=PiPid+PfPfd （4.2）式中Pi 防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率（也用Ei 表示），其值與接閃器的布置有關(guān)； Pf 閃電穿過防雷裝置擊到需要保護(hù)的建筑

6、物的概率，也即防雷 裝置截收雷擊失敗的概率，等于（1-Pi）或（1-Ei）； Pid防雷裝置截收雷擊后所選用的各種尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā) 生損壞的概率； Pfd 防雷裝置沒有截收而發(fā)生損壞的概率。 出現(xiàn)引發(fā)損壞事件的概率直接或間接與閃擊參量的分布概率有關(guān)，在設(shè)計(jì)防雷裝置和選用其規(guī)格尺寸時(shí)是依據(jù)閃擊參量的。 在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率取決于建筑物的特點(diǎn)、存放和用途。 為簡(jiǎn)化起見，假定： 1、在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率對(duì)每一類損壞采用相同的值，用共同概率Pr代替； 2、沒有截到的雷擊（直擊雷）所引發(fā)的損壞是肯定的，損壞的出現(xiàn)與可能被損壞的周圍物體的出現(xiàn)是同時(shí)

7、發(fā)生的，因此，Pfd= Pr ； 3、被截到的雷擊引發(fā)的損壞的總概率只與防雷裝置的尺寸效率Es有關(guān)，并假定（1- Es）。 Es 規(guī)定為這樣一個(gè)綜合概率，即被截收的雷擊在此概率下不應(yīng)對(duì)被保護(hù)空間造成損害， Es與用來(lái)確定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)。 將Pi用Ei，Pf用（1-Ei），Pfd用Pr，Pid用Pr（1-Es），代入（4.2）式，此外，引入一個(gè)附加系數(shù)Wr，它是考慮雷擊后果的一個(gè)系數(shù)，后果越嚴(yán)重，Wr值越大。因此（4.2）式轉(zhuǎn)化為： P=PrWr（1-EiEs） （4.3） 概率Pr應(yīng)看成一個(gè)系數(shù)，它表示建筑物自身保護(hù)程度，它取決于建筑物的結(jié)構(gòu)、用途、存放物

8、或設(shè)備。 =EiEs （4.4） 或EiEs為防雷裝置的效率。 從（4.1），（4.3），（4.4）式得：（4.5）如果R值采用可接受的最大損壞危險(xiǎn)度Rc=10-5，并使式中Nc建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)。 因此，防雷裝置所需要的效率應(yīng)符合下式： （4.6）（4.7）（4.8）第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置EiEs=EiEs0.850.950.80Ei 和Es值 根據(jù)IEC-T81的有關(guān)資料，第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置的有關(guān)值如下表 根據(jù)驗(yàn)算和對(duì)比，一般建筑物和公共建筑物所采用的PW值如下表：建 筑 物 PrWr型式特點(diǎn)一般建筑物正常危害1.610-4610-2公共建筑物 重大危害

9、（引起驚慌、重大損失）810-41.210-2 PrWr值 由上面可以看到防雷裝置所需要的效率是與建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)Nc及建筑物年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)（N）有關(guān)，根據(jù)上表中給出的數(shù)值看看規(guī)范中劃分第二和第三類建筑物的預(yù)計(jì)年雷擊次數(shù)是如何得到的。 對(duì)公共建筑物：（部、省級(jí)場(chǎng)所，人密集） =0.8 NC=1.210-2 代入（4.8） 0.81- （1.210-2）/ N） N0.06（次/a） 只有N0.06（次/a）才能保護(hù)Rc值不大于10-5，從而才能保證防護(hù)的效率。 若N0.06， Rc大于10-5，再采用第三類建筑物的防護(hù)就達(dá)不到應(yīng)有的效率，因此應(yīng)升級(jí)采用第二類建筑物的防雷措施。 同

10、理，對(duì)一般建筑物，可算出 N0.3 Rc值不大于10-5 N0.3 Rc大于10-5 升二類 沒有防雷裝置時(shí)， =0 對(duì)公共建筑物：（部、省級(jí)場(chǎng)所，人密集） N0.012 可不設(shè)防雷裝置 N 0.012 要設(shè)防雷裝置 對(duì)一般建筑物，可算出 N0.06 可不設(shè)防雷裝置 N0.06 要設(shè)防雷裝置第三節(jié) 建筑物的防雷保護(hù) 一.一般規(guī)定（原則） 各類防雷建筑物應(yīng)采取防直擊雷和防雷電波侵入的措施。 第一類防雷建筑物和具有爆炸危險(xiǎn)環(huán)境但不致遭成巨大破壞的建筑物的第二類防雷建筑物應(yīng)采取防雷電感應(yīng)的措施。 裝有防雷裝置的建筑物，在防雷裝置與其它設(shè)施和建筑物內(nèi)人員無(wú)法隔離的情況下，應(yīng)采取等電位連接。 二.避雷針

11、、線、網(wǎng)、帶和它們的保護(hù)范圍 作為防地面物體免受直接雷擊的設(shè)備是避雷針和避雷線，在防雷保護(hù)中已被長(zhǎng)期普遍使用。避雷針和避雷線均為金屬體，安裝在比被保護(hù)物體高的位置上，從工作原理來(lái)看，兩者具有相同的保護(hù)功能，即吸引雷電。 1避雷針與避雷線 （1）避雷針 屬于結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的防雷裝置，由接閃器，引下線和接地體組成。 避雷針的針狀接閃器是直接承受雷電的部分，當(dāng)雷云出現(xiàn)在地面上空時(shí)，由于靜電感應(yīng)作用，大地及避雷針上將出現(xiàn)與雷云電荷極性相反的電荷。于是，在接閃器的頂端處電場(chǎng)將發(fā)生畸變，出現(xiàn)局部集中的高電場(chǎng)區(qū)，如圖所示，該圖中示出的曲線為等電位線。在雷云的下行先導(dǎo)發(fā)展初期，先導(dǎo)向下的發(fā)展是隨機(jī)取向的，并不受地

12、面物體上避雷針接閃器存在的影響。隨著階梯式先導(dǎo)向下發(fā)展到鄰近地面時(shí)，接閃器頂端周圍的電場(chǎng)發(fā)生的嚴(yán)重畸變，使這里的電場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于其他地方，這就為先導(dǎo)向接閃器法展創(chuàng)造了十分有利的件，因此就能容易地將先導(dǎo)吸引到接閃器上，使雷擊點(diǎn)出現(xiàn)在接閃器的頂端，而不致出現(xiàn)在其下面的被保護(hù)物體上。避雷針接衫閃器頂端處的電場(chǎng)畸變條 避雷針接閃器宜采用圓鋼或焊接鋼管制成，為了保證足夠的雷電流通流量，其直徑應(yīng)不小于下表給出的數(shù)值。接閃器頂端的針尖應(yīng)做成圓錐狀，具有較大的尖度，且應(yīng)光滑。避雷針接閃器最小直徑 避雷針一般適用于保護(hù)那些比較低矮的地面建筑物以及保護(hù)高層樓房頂上突出的設(shè)施，它特別適合于保護(hù)那些要求防雷引下線與內(nèi)

13、部各種金屬管道隔離的建筑物。 直徑針型圓鋼(mm）鋼管(mm）針長(zhǎng)1m以下1220針長(zhǎng)12m1625煙囪頂上的針2040 （2）避雷線 避雷線是由懸掛在空中的水平導(dǎo)線，接地引下線和接地體組成。水平懸掛的導(dǎo)線用于直接承受雷擊，起接閃器作用。避雷線設(shè)置在被保護(hù)物體的上方，能提供與自身線長(zhǎng)相等的保護(hù)長(zhǎng)度，其工作原理與避雷針類似，也是由于避雷線周圍的電場(chǎng)畸變吸引下行先導(dǎo)，將雷擊引向自身。但避雷線對(duì)周圍電場(chǎng)的畸變效果不如避雷針，因此其引雷效果也不如避雷針。 避雷線廣泛用于高壓架空輸電線路的防雷保護(hù)，架設(shè)在架空高壓輸電線路的上方，保護(hù)輸電線路免受直接雷擊，如圖所示。 高壓架空輸電線路跨越長(zhǎng)距離范圍，綿延分

14、布在廣闊的地面上，很容易遭受雷擊，引起停電事故。在架空輸電線路上方設(shè)置避雷線，就能利用避雷線的引雷作用將雷云的下行先導(dǎo)引向其自身，從而使輸電線路免受雷擊。用于保護(hù)架空輸電線路的避雷線通過引下線和接地體連接泄放雷電流，固也通常稱為架空地線。 架空線路上方的避雷線 （3）避雷帶與避雷網(wǎng) 當(dāng)受建筑物造型或施工限制而不便直接使用避雷針或避雷線時(shí)，可在建筑物上設(shè)置避雷帶或避雷網(wǎng)來(lái)防直接雷擊。避雷帶和避雷網(wǎng)的工作原理與避雷針和避雷線類似。在許多情況下，采用避雷帶或避雷網(wǎng)來(lái)保護(hù)建筑物既可以收到良好的效果，又能降低工程投資，因此在現(xiàn)代建筑物的防雷設(shè)計(jì)中得到了十分廣泛的應(yīng)用。 避雷帶 避雷帶是用圓鋼或扁鋼作成的

15、長(zhǎng)條帶狀體，常裝設(shè)在建筑物易受直接雷擊的部位，如屋脊，屋檐（有坡面屋頂），屋頂邊緣及女兒墻或平屋面上，如圖所示。避雷帶應(yīng)保持大地良好的電器連接，當(dāng)雷云的下行先導(dǎo)向建筑物上的這些易受雷擊部位發(fā)展時(shí)，避雷帶率先接閃，承受直接雷擊，將強(qiáng)大雷電流引入大地，從而使建筑物得到保護(hù)。這是一種對(duì)建筑物上易受雷擊部位進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)的措施，目前已廣泛應(yīng)用于普通民用建筑物和古建筑物的防蕾保護(hù)。 （a）屋頂突出物加設(shè)避雷針 （b）平屋面上設(shè)避雷帶 （c）女兒墻上設(shè)避雷帶避雷帶的設(shè)置a b c 避雷網(wǎng) 避雷網(wǎng)實(shí)際上相當(dāng)于縱橫交錯(cuò)的避雷帶疊加在一起，在建筑物上設(shè)置避雷網(wǎng)可以實(shí)施對(duì)建筑物的全面防雷保護(hù)。避雷網(wǎng)的設(shè)置有明裝和暗

16、裝兩種形式。明裝防雷網(wǎng)是在建筑物的屋頂上或?qū)禹斘菝嫔弦钥梢娊饘倬W(wǎng)格作為接閃器，沿其四周或沿外墻做引下線接地。由于明裝避雷網(wǎng)不甚美觀，在施工方面也會(huì)帶來(lái)困難，同時(shí)還會(huì)增加額外的工程投資，因此現(xiàn)在已較少使用。 明裝避雷網(wǎng) 立體金屬籠網(wǎng) 建筑物的籠式避雷網(wǎng) 相對(duì)于明裝避雷網(wǎng)來(lái)說(shuō)，暗裝避雷網(wǎng)目前則使用得十分廣泛。暗裝避雷網(wǎng)一般為籠式結(jié)構(gòu)，它是將金屬網(wǎng)格、引下線和接地體等部分組合成一個(gè)立體的金屬籠網(wǎng)，將整個(gè)建筑物罩住，如下圖所示。這種籠式避雷網(wǎng)可以全方位地接閃、保護(hù)被其罩住的建筑物，它既可以防建筑物頂部遭受雷擊；又可以防建筑物側(cè)面遭雷擊。 籠式避雷網(wǎng)還可以看作是一個(gè)拉法第籠，它同時(shí)具有屏蔽和均衡暫態(tài)對(duì)地

17、懸浮電壓兩種功能。 一方面，籠式避雷網(wǎng)能夠?qū)纂娏鳟a(chǎn)生的暫態(tài)脈沖電磁場(chǎng)起屏蔽作用，使進(jìn)入建筑物內(nèi)部的電磁干擾受到削弱；、 另一方面，籠式避雷網(wǎng)也能夠?qū)讚魰r(shí)產(chǎn)生的暫態(tài)電位升高起到電位均衡作用，將籠網(wǎng)各部位的暫態(tài)對(duì)地懸浮電位均衡到大致相等的水平。當(dāng)然，籠式避雷網(wǎng)的這些防護(hù)雷電損害作用的效果與籠體的大小及其網(wǎng)格尺寸有關(guān)，籠體越小且其網(wǎng)格尺寸越小，則其防雷效果就越好。網(wǎng)格尺寸的大小取決于被保護(hù)建筑物的重要性，應(yīng)按建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范來(lái)確定。 籠式避雷網(wǎng)通常是利用建筑物鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋來(lái)構(gòu)成的，即將建筑物屋面內(nèi)原有的鋼筋網(wǎng)格作接閃器使用，將梁、柱、樓板中的橫向和縱向鋼筋按防雷設(shè)計(jì)規(guī)范要求進(jìn)行電氣上

18、的相互連接，這樣就將整個(gè)建筑物構(gòu)件中的所有鋼筋連接成一個(gè)統(tǒng)一的導(dǎo)電系統(tǒng)，構(gòu)成一個(gè)大的立體法拉第籠。其中的縱向鋼筋兼作引下線試用，建筑物基礎(chǔ)中的接地鋼筋兼作接地體使用。 總之，暗裝避雷網(wǎng)是以建筑物自身結(jié)構(gòu)中現(xiàn)成的鋼筋作為其組成構(gòu)件的，所以它能節(jié)省投資，同時(shí)又能保持建筑物造型的完美性，籠式避雷網(wǎng)可以全方位地接閃、保護(hù)被其罩住的建筑物，它既可以防建筑物頂部遭受雷擊；又可以防建筑物側(cè)面遭雷擊，能夠全方位地接閃受雷，這些都是它的顯著優(yōu)點(diǎn)。 但是，采用暗裝避雷網(wǎng)也存在著一個(gè)缺點(diǎn)，即在每次承受雷擊后，雷擊點(diǎn)處的屋面表層要被擊出小洞并會(huì)有一些碎片脫落，使得這一小塊的防水和保溫層受到破壞。實(shí)際上，建筑物防水和保

19、溫隔離層中的鋼筋距層面的厚度很小。但有些建筑物的防水和保溫層較厚，當(dāng)其中的鋼筋距層面的厚度大于20cm時(shí)，應(yīng)另設(shè)輔助避雷網(wǎng)。 在建筑物頂部常有一些金屬突出物，如金屬旗桿、透氣管、鋼爬梯、金屬天溝和金屬煙囪等，這些金屬突出物必須與避雷網(wǎng)焊接，以形成統(tǒng)一的接閃系統(tǒng)。對(duì)于建筑物頂部突出的非鋼筋混凝土物體，可以另設(shè)避雷網(wǎng)或避雷針加以保護(hù)，如圖所示。建筑物頂部突出物體的保護(hù) 2.避雷針、帶、網(wǎng)保護(hù)范圍的確定 1777年5月倫敦附近一座火藥庫(kù)因雷擊而受損，避雷針是富蘭克等人組成的委員會(huì)設(shè)計(jì)的。雷擊火藥庫(kù)，說(shuō)明避雷針沒有截閃，從而提出避雷針保護(hù)范圍的計(jì)算問題。在本世紀(jì)的70年代，德、英、法、美等歐美國(guó)家采用

20、不同的計(jì)算方法，這些方法包括圓柱體、圓錐體、特殊圓錐體等等。 我國(guó)GBJ5783標(biāo)準(zhǔn)，使用了30、45、60的圓錐體，按此方法，避雷針越高，則其覆蓋的保護(hù)范圍就越大。事實(shí)上卻不是這樣，許多高聳的鐵塔或建筑物上的避雷針不但無(wú)法按圓錐體實(shí)現(xiàn)保護(hù)，往往自身的中部和下部遭遇雷擊。在巴黎的愛菲爾鐵塔的中部還架設(shè)了向外水平伸出的避雷針，以防備側(cè)面襲來(lái)或繞過鐵塔頂部避雷針的“繞擊雷”。 從80年代起，經(jīng)過討論和研究，世界上大多數(shù)國(guó)家均已采用滾球法計(jì)算避雷針的保護(hù)范圍（日本除外，仍用45、60保護(hù)的圓錐體）。 （1）確定避雷針、線、帶、網(wǎng)保護(hù)范圍方法的分類 meshmethodprotective angle

21、 methodrrolling spheremethod （2）滾球法確定避雷針、線、帶、網(wǎng)保 護(hù)范圍的方法 避雷針和避雷線等接閃器對(duì)其周圍物體的保護(hù)范圍，常以它們可能防護(hù)直接雷擊的空間區(qū)域來(lái)表示，在此空間區(qū)域內(nèi)被保護(hù)物體遭受直接雷擊的概率非常小。確定接閃器的保護(hù)范圍，對(duì)于經(jīng)濟(jì)可靠地進(jìn)行建筑物的防雷設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的。目前國(guó)際上流行用滾球法計(jì)算確定避雷針和避雷線接閃器保護(hù)范圍。 滾球法的保護(hù)原理 在雷云對(duì)地放電過程中，下行先導(dǎo)在到達(dá)由雷擊距所限界定的定向高度范圍之前，其發(fā)展路徑是隨機(jī)的，直到下行先導(dǎo)頭部達(dá)到地面上某物體可被雷擊的范圍時(shí)，他才會(huì)定向的擊向該物體，如圖所示，當(dāng)先導(dǎo)頭部進(jìn)入建筑物頂上避

22、雷針的雷擊范圍時(shí)，它就定向地向避雷針頂端發(fā)展，這樣避雷針的頂端即為雷擊點(diǎn)。從下行先導(dǎo)頭部達(dá)到地面上被擊物體的距離就稱為雷擊距。雷擊距范圍 以這種雷擊過程為基礎(chǔ)，根據(jù)下行先導(dǎo)發(fā)展的隨機(jī)性和定向性來(lái)確定建筑物上以及地面上可能出現(xiàn)的雷擊點(diǎn)，這就是滾球法的基本思想。 從上圖還可看出被雷擊的點(diǎn)距下行先導(dǎo)的距離都等于ds，稱為雷擊距，即滾球半徑。 可知，滾球半徑的大小取決于回?fù)魰r(shí)雷電流幅值的大小，由于雷電流幅值是個(gè)隨機(jī)量，則雷電流幅值變化時(shí)，滾球半徑也隨之變化。 在運(yùn)用滾球法確定雷擊點(diǎn)時(shí)，應(yīng)先選定一個(gè)對(duì)應(yīng)于一定雷電流幅值的滾球半徑ds，在建筑物的防雷設(shè)計(jì)中，滾球半徑的選擇應(yīng)采用建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范推薦的數(shù)值，

23、然后將半徑為ds的滾球從天空隨機(jī)地拋向地面建筑物，滾球與地面和建筑物屋面接閃器相接觸的點(diǎn)，如下圖中所示的A點(diǎn)和C點(diǎn)，即為可能的雷擊點(diǎn)。用滾球法確定雷擊點(diǎn) 從雷云對(duì)地放電過程來(lái)看，下行先導(dǎo)在到達(dá)由雷擊距所界定的定向范圍之前，其發(fā)展路徑是隨機(jī)的，這就意味著滾球可能會(huì)從各個(gè)方向隨機(jī)下落去接觸地面和建筑物。因此，為了確定建筑物上各個(gè)可能的雷擊點(diǎn)，需要從其上空沿各個(gè)方向反復(fù)多次地拋投滾球，統(tǒng)計(jì)出大量被滾球接觸過的點(diǎn)，這一做法可以等值地轉(zhuǎn)變?yōu)閷L球沿建筑物屋面連續(xù)地滾越建筑物的整體，如下頁(yè)圖所示。滾球所能接觸到的屋面就是建筑物上可能遭受雷擊的區(qū)域；滾球不能接觸到的地方，則可認(rèn)為是由建筑物的接閃器能夠保護(hù)的

24、區(qū)域，這一區(qū)域稱為保護(hù)區(qū)。在下圖中，弧AC和DE以下的空間區(qū)域就是保護(hù)區(qū)滾球法在建筑物面上的連續(xù)滾動(dòng)確定雷擊點(diǎn)和保護(hù)范圍 建筑物接閃器將能對(duì)該區(qū)域空間提供保護(hù)。對(duì)于強(qiáng)雷來(lái)說(shuō)，其雷電流幅值大，相應(yīng)的滾球半徑就大，保護(hù)區(qū)就較大；對(duì)于弱雷來(lái)講，其雷電流幅值小。例如下圖，當(dāng)滾球半徑由ds2減小到ds1時(shí)，保護(hù)區(qū)將縮小，原先受到保護(hù)的B點(diǎn)將會(huì)與減小半徑后的滾球相接觸，從而由被保護(hù)點(diǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)槔讚酎c(diǎn)。應(yīng)用滾球法可以確定建筑物的空間受雷曲面。保護(hù)區(qū)隨滾球半徑的變化 應(yīng)用滾球法可以確定建筑物的空間受雷曲面， 如下左圖所示。將滾球沿建筑物屋面及突出的接閃器滾遍，其球心運(yùn)動(dòng)軌跡即構(gòu)成了空間受雷曲面。當(dāng)下行先導(dǎo)發(fā)展碰到

25、該曲面時(shí)，將會(huì)擊到該建筑物應(yīng)屋面。用滾球法，還可以方便地確定復(fù)雜形狀建筑物上易受雷擊部位，這也是滾球法一個(gè)顯著優(yōu)點(diǎn)。 如下左圖表示在給定雷電流幅值所對(duì)應(yīng)半徑的球在給定外形尺寸的建筑物屋面接閃器（避雷網(wǎng)）上連續(xù)地滾動(dòng)，遍滾球體所能觸及到的地方，即為建筑物上易受雷擊的部位，如圖中陰影區(qū)。建筑物的空間受雷曲面 復(fù)雜形狀建筑物上易受雷擊的部位的確定 滾球法確定避雷針保護(hù)范圍的方法 （） 單支避雷針的保護(hù)范圍 A、單支避雷針的高度不大于滾球半徑ds。確定避雷針保護(hù)范圍的確定方法如圖,其具體步驟如下： a、距地面ds處作一平行于地面的平行線； b、以避雷針的針尖為圓心，ds為半徑畫圓弧，該圓弧線交于平行線

26、的A、B兩點(diǎn)； c、 分別以A、B為圓心，hr為半徑畫圓弧，這兩條圓弧線上與避雷針尖相交，下與地面相切。再將圓弧與地面所圍面以避雷針為軸旋轉(zhuǎn)180，所得圓弧曲面圓錐體即為避雷針的保護(hù)范圍。單支避雷針的保護(hù)范圍 單支避雷針的保護(hù)空間域 d、 避雷針在hx高度的xx平面上和地面上的保護(hù)半徑： 避雷針在高度為hx的平面xx上的保護(hù)半徑rx可確定為 避雷針在地面上的保護(hù)半徑r0，可確定為 式中，ds為滾球半徑，h為避雷針的高度，hx為距平面x處的高度，rx在高度為hx處的保護(hù)半徑，各量的單位均為m。 B、單支避雷針的高度hds的保護(hù)范圍ds 在避雷針部取高度為ds的一點(diǎn)代替避雷針針尖為圓心，其余的作圖

27、步驟同hds的情況。當(dāng)h pdprPositioning of air-termination systems by using the rolling sphere methodPenetration depth p （）建筑物頂部突出屋面上避雷針長(zhǎng)度的確定 建筑物頂部突出屋面的部分是易受直接雷擊的部位，常常要裝避雷針加以保護(hù)，利用滾球法，可以確定所設(shè)避雷針的長(zhǎng)度，以下將分兩種典型情況加以說(shuō)明。 A、建筑物頂部周邊設(shè)有避雷帶如圖所示，該圖為某建筑物頂部的剖面，其左右對(duì)稱，A為頂部周邊屋檐處的避雷帶（或可被利用做接閃器的金屬物），B為需要保護(hù)突出屋面上的最外一點(diǎn)。先分別以A、B為圓心，以選定的

28、滾球半徑ds為半徑畫兩條圓弧，他們相交于C點(diǎn)，在以C點(diǎn)為圓心，以ds為半徑， 畫圓弧交對(duì)稱軸線于O點(diǎn)，則在O處設(shè)立一支避雷帶情況的避雷針長(zhǎng)度確定針，其長(zhǎng)度大于OO即可實(shí)現(xiàn)對(duì)突施出屋面部分的保護(hù)。建筑物頂部設(shè)避雷 單根避雷線的保護(hù)范圍 當(dāng)單根避雷線的高度h2ds時(shí)，避雷線沒有保護(hù)范圍；當(dāng)單根避雷線的高度h2ds時(shí)，應(yīng)分以下兩種情況來(lái)確定避雷線的保護(hù)范圍。hds時(shí)避雷線的保護(hù)范圍 （） hds 如圖所示，在距地面ds處作一條地面的平行線，以避雷線位置為圓心，以ds為半徑畫圓弧交平行線于A、B兩點(diǎn)。再分別以A、B兩點(diǎn)為圓心畫兩條圓弧，這兩條圓弧與地面相切并與避雷線相交，它們與地面所圍面即為保護(hù)范圍的

29、截面。在距離地面hx高度處xx平面上的保護(hù)寬度bx，可由下式來(lái)計(jì)算：上式中各量的單位均為m。 在避雷線兩端的保護(hù)范圍按單支避雷針的方法加以確定。單根避雷線完整的保護(hù)范域如右圖。 hds時(shí)避雷線的保護(hù)范圍 （） dsh2ds 如圖所示，保護(hù)范圍最高點(diǎn)的高度h0按下式來(lái)計(jì)算： 其作圖步驟同于hds時(shí)作圖步驟。由圖可見，當(dāng)h2ds后，避雷線的保護(hù)范圍不僅不增大，反而會(huì)隨h的增大而減小。處在避雷線下方且高度大于h0的范圍內(nèi)將失去避雷線的保護(hù)，因?yàn)榘霃絛s可以接觸到這一范圍內(nèi)的空間點(diǎn)。 對(duì)于多支避雷針和多根避雷線的保護(hù)范圍，由于他們的作圖步驟較繁，這里從略。dsh25重或輕于空氣55 3、排放爆炸危險(xiǎn)氣

30、體、蒸汽或粉塵的放散管、呼吸閥、排風(fēng)管等，當(dāng)其排放物達(dá)不到爆炸濃度、長(zhǎng)期點(diǎn)火燃燒、一排放就點(diǎn)火燃燒時(shí)，及發(fā)生事故時(shí)排放物才達(dá)到爆炸濃度的通風(fēng)管、安全閥，接閃器的保護(hù)范圍可以僅保護(hù)到管帽，無(wú)管帽時(shí)可以保護(hù)到管口。 4、獨(dú)立避雷針和架空避雷線(網(wǎng))的支柱及其接地裝置至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的距離，應(yīng)符合下列表達(dá)式的要求，但不得小于3m： （1）地上部分：當(dāng)hx5Ri時(shí), Sa10.4(Ri+0.1hx) 當(dāng)hx5Ri時(shí)， Sa10.1(Ri+hx) （2）地下部分：Se10.4Ri 式中 Sa1空氣中距離(m)；Se1地中距離(m)； Ri獨(dú)立避雷針或架空避雷線(網(wǎng))支柱

31、處接地裝置的沖擊接地電阻)； Hx被保護(hù)物或計(jì)算點(diǎn)的高度(m)。 為什么要保護(hù)獨(dú)立避雷針和架空避雷線(網(wǎng))的支柱及其接地裝置至被保護(hù)建筑物及與其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的距離？ 其目的是為了防止雷電流流過防雷裝置時(shí)所產(chǎn)生的高電位對(duì)被保護(hù)的建筑物或與有聯(lián)系的金屬物發(fā)生反擊。應(yīng)使防雷裝置與這些物體之間保持一定的安全距離。防雷裝置至被保護(hù)物的距離 當(dāng)接閃器受雷接閃時(shí) ，雷電流將沿接閃器注入防雷裝置，并經(jīng)引下線和接地體匯入大地。在此雷電流的傳輸過程中，在防雷裝置中距地面為hx的點(diǎn)A處的暫態(tài)電位為UA取決于由雷電流幅值與沖擊接地電阻所決定的電阻壓降和由雷電流波頭陡度與引下線電感所決定的電感壓降：式

32、中 uAA點(diǎn)對(duì)真實(shí)地的暫態(tài)電位，（kV）； uR雷電流流過防雷裝置時(shí)接地裝置上的電阻壓降， （kV） ； uL雷電流流過防雷裝置時(shí)引下線上的電感電阻壓降，（kV） ； di/dt雷電流波頭陡度，（kA/s） ； I雷電流幅值，（kA）； Ri接地體的沖擊接地電阻，（）； L0引下線單位長(zhǎng)度電感，（H/m ），取其等于1.5 H/m； hAA點(diǎn)到接地體的長(zhǎng)度，（m）； ER電阻壓降的空氣擊穿強(qiáng)度（Kv/m），取其等于500kV/m； EL電感壓降的空氣擊穿強(qiáng)度（Kv/m），取其等于500kV/m。 式中各參數(shù)值可按本規(guī)范中給出的各類防雷建筑物的雷電流參量（下表）首次及雷擊的雷電流參量雷電流參數(shù)

33、防雷建筑物類別一類二類三類I幅值（Ka）200150100T1波頭時(shí)間（s）101010T2半波值時(shí)間（s）350350350QS電荷量（c）100 7550W/R單位能量（MJ/）105.62.5后續(xù)雷擊的雷電流參量雷電流參數(shù) 防雷建筑物類別一類二類三類I幅值（kA）5037.525T1波頭時(shí)間（s）0.250.250.25T2半波值時(shí)間（s）100100100T1/T2平均突度（kA/s） 200 150100 長(zhǎng)時(shí)間雷擊的雷電流參量雷電流參數(shù) 防雷建筑物類別一類二類三類Q1電荷量（c）200 150100I幅值（Ka）200150100T時(shí)間（s）0.50.50.5注：平均電流I= Q1

34、/T 根據(jù)IEC-TC81提供的電感電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度為 EL=600(1+1/ t1)（Kv/m） 當(dāng)t1=10s時(shí)， EL=600(1+1/ 10)=660（Kv/m） 當(dāng)t1=0.25s時(shí)， EL=600(1+1/ 0.25)=3000（Kv/m） 知道電阻電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度和電感電壓降的空氣擊穿強(qiáng)度。 （1）獨(dú)立避雷針和架空線（網(wǎng)）的支柱與被保護(hù)物體及其有聯(lián)系的管道、電纜等金屬物之間的安全距離就可以求出：在地上部分：對(duì)第一類防雷建筑物首次雷擊 I=200kA，T1=10 s， ER=500（Kv/m） EL=660（Kv/m）L0=1.5 H/m考慮計(jì)算簡(jiǎn)單取Sal0.4Ri+0.

35、04hx因此 Sa10.4（Ri+0.1hx）對(duì)第一類防雷建筑物后續(xù)雷擊 I=50kA，T1=0.25 s， ER=500（Kv/m） EL=3000（Kv/m）L0=1.5 H/mSa10.1（Ri+hx ） 在安全距離的計(jì)算式中還出現(xiàn)了hxRi的條件是 ，即hx=5Ri 因此，當(dāng)hx Sa10.1（Ri+hx） 當(dāng)hx5Ri時(shí)， Sa10.1（Ri+hx ） Sa10.4（Ri+0.1hx） 由上面可以看出這一條件保護(hù)了計(jì)算的可靠性。在地下部分： 同樣可算出 Se10.4Ri 根據(jù)計(jì)算，避雷線立桿高度為20m，避雷線長(zhǎng)度為50150m，沖擊接地電阻為310的條件下，避雷線立桿頂受雷擊時(shí)，流

36、過一根立桿的雷電流為全部雷電流都3%90%，照理sa1和Se1可相應(yīng)減小，但計(jì)算很麻煩，因此這類問題依然按獨(dú)立避雷針的方法進(jìn)行計(jì)算。 按雷擊于避雷線擋距中央考慮sa2，由于兩端分流，對(duì)任意一端可近似地將雷電流幅值和陡度減半計(jì)算，因此避雷線中央的電位為： U=UR+UL1+UL2 于是得到距防雷裝置引下線和避雷線的安全距離sa1 （2）架空避雷線至各種突出屋面的風(fēng)帽、放散管等物體之間的安全距離 將以上兩式相等，得到 。對(duì)后續(xù)雷擊（當(dāng) 時(shí)）：式中 uL1雷電流流過防雷裝置時(shí)引下線上的電感壓降（Kv）； uL2雷電流流過防雷裝置時(shí)避雷線上的電感壓降（Kv）； L01垂直敷設(shè)的引下線的單位長(zhǎng)度電感（H

37、/m）。按引下線直徑 8mm2、高20m時(shí)的平均值L01=1.69 H/m計(jì)算。 L02垂直敷設(shè)的引下線的單位長(zhǎng)度電感（H/m）。按引下線直徑 35mm2、高20m時(shí)的平均值L01=1.93 H/m計(jì)算。 h引下線的長(zhǎng)度（m），其它參數(shù)與前面相同。對(duì)首次雷擊（當(dāng) 時(shí)）：式中 從避雷網(wǎng)中間最低點(diǎn)沿導(dǎo)線至最近支柱的距離（m） n 從避雷網(wǎng)中間最低點(diǎn)沿導(dǎo)線至最近不同支柱并有同一距離 的個(gè)數(shù) （3）用同樣的方法可求出架空避雷網(wǎng)至和各種突出屋面的風(fēng)帽、放散管等物體之間的安全距離。 對(duì)首次雷擊（當(dāng) ）時(shí)：對(duì)后續(xù)雷擊（當(dāng) ）時(shí)： 在一般情況下，接地電阻不宜大于10，但在土壤電阻率高的地區(qū)，要求低于10，有一

38、定難度，因此，在滿足安全距離的前提下，允許適當(dāng)提高接地電阻值。（二）雷電感應(yīng)的防護(hù)措施 1、被保護(hù)建筑物內(nèi)的金屬物接地是防雷電感應(yīng)的主要措施。因?yàn)榻饘傥菝婊蜾摻罨炷廖菝鎯?nèi)的鋼筋進(jìn)行接地有一定的屏蔽功能和良好的防雷電感應(yīng)的作用。 2、平行敷設(shè)的管道、構(gòu)架和電纜金屬外皮等長(zhǎng)金屬物，其凈距小于100mm時(shí)應(yīng)采用金屬線跨接，跨接點(diǎn)的間距不應(yīng)大于30m；交叉凈距小于100mm時(shí)，其交叉處亦應(yīng)跨接。 下面用一個(gè)事例計(jì)算來(lái)說(shuō)明這個(gè)問題： 兩根間距300mm的平行管道，與引下線平行敷設(shè)，距引下線3m，并處與同一平面上。如果把引下線視作無(wú)限長(zhǎng)，這時(shí)在管道環(huán)路內(nèi)的感應(yīng)電壓U為： 它可能擊穿的氣隙距離為：式中 L

39、平行管道環(huán)路的因下線長(zhǎng)度（m），取30m； di/dt流經(jīng)因下線的雷電流的陡度（kA/s），取200 kA/s； M1m長(zhǎng)兩根間距300mm平行管道環(huán)路與因下線之間的互感 （ H/m），經(jīng)計(jì)算M=0.0191 H/m； EL電感壓降的空氣擊穿強(qiáng)度（kV/m），取3000kV/m。 d =（0.019130200）/3000=0.038（m） 即在管道間距300mm的情況下，所感應(yīng)的電壓僅可擊穿0.038m的氣隙。若間距減到100mm，所感應(yīng)的電壓就更小了。 這是因?yàn)槊}沖磁場(chǎng)在回路中感應(yīng)出電壓大小與回路尺寸、雷電流波頭陡度以及回路與載流導(dǎo)體之間的距離有關(guān)。而互感系數(shù)與回路的尺寸大小有關(guān) 當(dāng)回路的

40、長(zhǎng)和寬r（回路導(dǎo)體的截面半徑）時(shí)， 當(dāng)載流導(dǎo)體（這里指引下線）為感應(yīng)回路的一部分時(shí)：當(dāng)載流導(dǎo)體與感應(yīng)回路分離時(shí)：不難看出，管道間距越大，M就越小，感應(yīng)電壓就越小。 3、當(dāng)長(zhǎng)金屬物的彎頭、閥門、法蘭盤等連接處的過渡電阻大于0.03時(shí)，連接處應(yīng)用金屬線跨接。對(duì)有不少于5根螺栓連接的法蘭盤，在非腐蝕環(huán)境下，可不跨接。 4、由于已設(shè)有獨(dú)立避雷針（線或網(wǎng)），因此，流過防雷電感應(yīng)接地裝置的只是數(shù)值很小的感應(yīng)電流。在金屬物已普遍接地的情況下，電位分布均勻，因此，規(guī)定工頻接地電阻不大于10。在共用接地裝置的場(chǎng)合下，接地電阻只要滿足各自要求的阻值就可以，不要求達(dá)到更低的接地電阻。 （三）雷電波侵入的防護(hù)措施 為

41、了防止雷擊線路時(shí)高電位侵入建筑物造成危險(xiǎn)，低壓線路宜采用電纜埋地引入，不得將架空線路直接引入屋內(nèi)； 當(dāng)難于全長(zhǎng)采用電纜時(shí)，允許從架空線上換接一段有金屬鎧裝的電纜或護(hù)套電纜穿鋼管埋地引入。這時(shí)需要強(qiáng)調(diào)的是，電纜首端必須裝設(shè)避雷器并與絕緣子鐵腳、金具、電纜外皮等共同接地，入戶端電纜外皮、鋼管必須接到防雷電感應(yīng)接地裝置上，電纜端才能其到應(yīng)有的保護(hù)作用。 理由：（1）當(dāng)雷電波到達(dá)電纜首短時(shí)，避雷器被擊穿，電纜外導(dǎo)體與芯接通，一部分雷電流經(jīng)接地電阻入地，一部分雷電流流經(jīng)電纜。由于雷電流屬于高頻（通常為數(shù)千赫茲），產(chǎn)生集膚效應(yīng)，流經(jīng)電纜的電流被排擠到外導(dǎo)體上去。此外，流經(jīng)外導(dǎo)體的雷電流在芯線中產(chǎn)生感應(yīng)反電

42、勢(shì)，從理論上分析在沒有集膚效應(yīng)下將使流經(jīng)芯線的電流趨向于零。 （2）由于電脈沖在地中的速度是有限的，而且由于沖擊雷電流的陡度是高的，一接地裝置僅有一定的最大延伸長(zhǎng)度有效地將沖擊電流散流入地。 在規(guī)范中規(guī)定埋地電纜長(zhǎng)度不小于 是考慮電纜金屬外皮、鎧裝、鋼管等起散流接地體的作用。 根據(jù)IEC/TC81 1984年1月的文件，對(duì)應(yīng)于雷擊對(duì)大地的第一次閃擊接地體延伸長(zhǎng)度的最大值為： 對(duì)應(yīng)于雷擊對(duì)大地的后續(xù)閃擊接地體延伸長(zhǎng)度的最小值為： 二者平均（四）建筑物太高或其它原因難以裝設(shè)獨(dú)立避雷針、架空 避雷線、避雷網(wǎng)時(shí)的防護(hù)措施 當(dāng)建筑物太高或其它原因難以裝設(shè)獨(dú)立避雷針、架空避雷線、避雷網(wǎng)時(shí)，可將避雷針或網(wǎng)格

43、不大于5m5m或6m4m的避雷網(wǎng)或由其混合組成的接閃器直接裝在建筑物上，避雷網(wǎng)應(yīng)按規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)。并必須符合下列要求： 1、所有避雷針應(yīng)采用避雷帶相互連接。 2、引下線不少與兩根，并應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ布置，其間距不應(yīng)大于12m。 采用間距不應(yīng)大于12m的目的是基于法拉第籠的觀點(diǎn)。然后再依據(jù)IEC1024的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)第一、二、三類防雷建筑物的引下線間距應(yīng)為10、15、25m?？紤]我國(guó)工業(yè)建筑物實(shí)際一般為6m，按6m倍數(shù)考慮本規(guī)范定為12、18、25m。 3、建筑物應(yīng)裝設(shè)均壓環(huán)，環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于12m。所有引下線、建筑物的金屬結(jié)構(gòu)和金屬設(shè)備均應(yīng)連到環(huán)上。均壓

44、環(huán)可利用電氣設(shè)備的接地干線環(huán)路。 對(duì)較高的建筑物引下線很長(zhǎng)，電感壓降可達(dá)到很大的數(shù)值，需要每隔12m處用均壓環(huán)將各引下線在同一高度連接起來(lái)，環(huán)間垂直距離不應(yīng)大于12m。目的減小其間的電位差。 4、防直擊雷的接地裝置應(yīng)圍繞建筑物敷設(shè)成環(huán)行接地體，每根引下線的沖擊接地電阻不應(yīng)大于10，并應(yīng)和電氣設(shè)備接地裝置及所有進(jìn)入建筑物的金屬管道相連，此接地裝置可兼作防雷電感應(yīng)之用。 為了將雷電流引入大地而不會(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，接地裝置的布置和尺寸比接地電阻的特定值更重要。通常，建議有低的接地電阻。 根據(jù)IEC1024標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于環(huán)行接地體，其所包圍的面積的平均幾何半徑r應(yīng)不小于L （接地體的長(zhǎng)度），即rL（L示

45、于下圖），當(dāng)L大于r時(shí)，則必須增加附加的水平放射形或垂直（或斜形）導(dǎo)體，其長(zhǎng)度Ls（水平）為： Ls = L-r其長(zhǎng)度Lv（垂直）為： Lv =（L-r）/2100908070605040302010 500 1000 1500 2000 2500 3000第二、三類防雷建筑物第一防雷建筑物（m）L（m）按防雷建筑物類別確定的接地體最小半徑 環(huán)行接地體（或基礎(chǔ)接地體），其所包圍的面積A的平均幾何半徑r為： 。根據(jù)上圖，對(duì)于第一類防雷建筑物，當(dāng)500m時(shí)，對(duì)環(huán)行接地體所包圍的面積的等效半徑r（r= ）大于或等于5m 時(shí)，無(wú)需要補(bǔ)加水平或垂直接地體。當(dāng) 小于5m時(shí)，需要補(bǔ)加水平或垂直接地體。 補(bǔ)加

46、水平接地體時(shí)其長(zhǎng)度按下式計(jì)算： 補(bǔ)加垂直接地體時(shí)其長(zhǎng)度按下式計(jì)算：（五）30m以上建筑物的防護(hù)措施 1、從30m以上不大于6m沿建筑物四周設(shè)水平本來(lái)子帶并與引下線連接。 2、30m以上外墻的欄桿、門窗等較大的金屬物與防雷裝置連接。 3、在電源引入的總配電箱出宜社過電壓保護(hù)器。 另外，當(dāng)樹木高于建筑物且不在接閃器保護(hù)范圍之內(nèi)時(shí)，樹木與建筑物之間的凈距不應(yīng)小于5m。 若當(dāng)=5003000m時(shí)， L與的關(guān)系是一條斜線（上圖），從斜線上找出任意兩點(diǎn)，就可求出L與的關(guān)系式為： L=（11-3600）/380 對(duì)環(huán)行接地體所包圍的面積的等效半徑r（r= ）大于或等于（11-3600）/380時(shí)，無(wú)需補(bǔ)加水

47、平或垂直接地體。當(dāng) 小于（11-3600）/380時(shí)，需要補(bǔ)加水平或垂直接地體。 補(bǔ)加水平接地體： 補(bǔ)加垂直接地體：第二類防雷建筑物的防雷措施 1、第二類防雷建筑物防直擊雷的揩施，宜采用裝設(shè)在建筑物上的避雷網(wǎng)(帶)或避雷針或由其混合組成的接閃器。避雷網(wǎng)(帶)應(yīng)按本規(guī)范附錄二的規(guī)定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)，并應(yīng)在整個(gè)屋面組成不大于10m10m或12m8m的網(wǎng)格。所有避雷針應(yīng)采用避雷帶相互連接。 2、引下線不少于兩根； 3、間距不應(yīng)大于18m； 4、沖擊接地電阻不應(yīng)大于10； 5、防直擊雷接地宜和防雷電感應(yīng)、電氣設(shè)備、信 息系統(tǒng)等接地共同一接地裝置；并宜與埋地金屬管道相連；若不

48、共用、不相連時(shí)兩者間的距離應(yīng)符合下式，但不應(yīng)小于2m。式中Ri地中距離（m）； kc分流系數(shù)。注： 分流系數(shù)kc： 單根引下線時(shí)為1； 兩根及接閃器不成閉合的多根引下線時(shí)為0.66； 接閃器成閉合環(huán)或網(wǎng)狀的多根引下線時(shí)為0.44； 當(dāng)采用網(wǎng)格型接閃器，引下線用多根環(huán)形導(dǎo)體互相連接，接地體采用環(huán)形接地體，或者用建筑物鋼筋或鋼筋構(gòu)架作為防雷裝置時(shí)分流系數(shù)按下頁(yè)圖確定h1h2h3h4h5CsCd分流系數(shù)kc 6、利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋網(wǎng)做為接地體時(shí)，在周圍地面以上距地面不小于0.5m，每根引下線所連接的鋼筋的表面積總合應(yīng)符合要求；還要考慮濕度溫度 第三類防雷建筑物的防雷措施（略）第四節(jié) 防雷裝置一.接閃器

49、材 料圓鋼(直徑）（mm)鋼管(直徑）（mm)扁鋼截面（mm2)厚度（mm)避雷針針長(zhǎng)1m1220針長(zhǎng)12m1625煙囪頂上的針2040避雷帶避雷網(wǎng)848煙囪頂避雷環(huán)12100材料及尺寸接閃器類型 表中材料的尺寸是考慮了風(fēng)壓力、空氣對(duì)金屬物體的腐蝕及雷擊熱量熔化金屬材料的可能性。 例：規(guī)范中要求鋼管、鋼罐的壁厚不小于2.5mm，但鋼管、鋼罐一旦被雷擊穿，其介質(zhì)對(duì)周圍環(huán)境造成危險(xiǎn)時(shí)，其壁厚不得小于4mm。 金屬體與雷擊通道接觸處的熱過程極為復(fù)雜，而且不好計(jì)算。當(dāng)這一現(xiàn)象用簡(jiǎn)化的模型表示時(shí)可假定，接觸區(qū)的熱分配與固定的電弧類同。 電弧在金屬表面產(chǎn)生數(shù)10伏的電壓降（u，計(jì)算時(shí)常取值為30伏）它幾乎

50、與雷電流的大小無(wú)關(guān)，使金屬加熱的能量為： W=UQ式中Q為流經(jīng)雷擊點(diǎn)的電荷（c） 雷擊點(diǎn)處熱量 現(xiàn)代建筑、高層、金屬結(jié)構(gòu)，兼作防雷裝置，引導(dǎo)雷電流。雷電流作用，對(duì)金屬物體的破壞作用必須考慮，雷擊金屬物時(shí)，雷電放電通道直接與金屬物接觸，在雷擊點(diǎn)產(chǎn)生的熱量可通過在雷電流持續(xù)時(shí)間內(nèi)的積分來(lái)計(jì)算，即式中 W 熱量，J； UAR金屬物體上雷擊點(diǎn)處電弧壓降，其經(jīng)驗(yàn)值取為 2030V； i從雷擊點(diǎn)注入金屬物體的雷電流，A。上式中，考慮到UAR近似取為常數(shù)，并代入電荷表達(dá)式式中Q電荷量，C。則有 由上式可知：在雷擊點(diǎn)處產(chǎn)生的熱量與雷電放電通道注入的電荷量成正比。雷云對(duì)地放電具有隨機(jī)性，雷擊時(shí)放電通道注入地面被

51、擊物體的電荷量也是個(gè)隨機(jī)量，其概率分布如圖 3-1所示。 注入電荷的概率分布量 全部雷擊過程；-僅首次雷擊 1正雷；2負(fù)雷雷擊點(diǎn)處的溫升 由于雷電流的作用時(shí)間很短，在計(jì)算雷擊點(diǎn)處的溫升以及雷電流通過金屬物體所產(chǎn)生的溫升時(shí)，均可忽略散熱的影響，于是溫度可表示為式中 T溫升，； m金屬物體質(zhì)量，； 比熱，J /（）。 當(dāng)溫升值過高時(shí)，就會(huì)造成金屬的熔化?？紤]全部能量用于加熱金屬時(shí)，雷擊每庫(kù)侖（c）電荷能熔化以下的金屬體積： 鐵， V/Q4.4 （mm3/C）； 銅， V/Q5.4 （mm3/C） ； 鋁， V/Q12 （mm3/C） ；金屬的熔化深度 雷擊點(diǎn)加熱面積的直徑取50100mm，相應(yīng)的面

52、積為19637854mm2。若已知電荷Q值，可估算金屬的熔化深度。 按正閃擊的全部電荷的平均值（50%的概率）為80C負(fù)閃擊的相應(yīng)值僅為8C），則熔化深度： 鐵： 0.0450.179mm； 銅： 0.0550.22mm ； 鋁： 0.1220.489mm ； 已證實(shí)，鐵板遭雷擊時(shí)其與雷擊通道接觸處由于熔化而燒穿僅當(dāng)其厚度小于4mm時(shí)才可能。 接閃器的布置防雷級(jí)別滾球半徑（m）避雷針的高度（m）避雷網(wǎng)網(wǎng)格尺寸（m）202055或 6430301010或 12845451010或 12860602020或 2416二.引下線 1、引下線沿最短的接地路徑敷設(shè)，減小電感； 2、暗敷； 3、在距地面1

53、.8m處設(shè)斷接卡，方便。三.接地裝置 1、接地的概念和目的 把電力、通信、電腦、避雷裝置等設(shè)備通過接地線與接地體連接起來(lái)的技術(shù)叫接地；為了安全保護(hù)的需要，把不屬于電氣裝置的導(dǎo)體，例如水管、風(fēng)管、輸油管及建筑物的金屬構(gòu)件和接地極相連，亦稱為接地； 就物理意義而言，電位的高低總是相對(duì)于零電位為參考的，由于大地是一個(gè)導(dǎo)體，當(dāng)其中沒有電流流過時(shí)，它是等電位的，所以可方便地將此時(shí)的地看做是零電位，并取為零電位參考點(diǎn)。如果地面上的金屬物體與大地具有良好的電氣連接，則在沒有電流（或很小電流）流過的情況下，金屬物體與大地之間沒有電位差，該金屬物體就具有了大地的電位，即零電位。這就是接地的含義。 接地的目的：防

54、止人身遭到電擊，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，保護(hù)線路和設(shè)備免遭損壞，預(yù)防電氣火災(zāi)、防止雷擊和防止靜電損害。電子設(shè)備接地是由埋在大地中的接地極或接地體，通過接地線（引下線）與電子設(shè)備連接，使電子設(shè)備接地。接地好壞的指示是接地電阻，接地電阻值低，就實(shí)現(xiàn)了與大地的良好連接。 2、規(guī)范對(duì)接地電阻的要求 與電子系統(tǒng)接地類似，防雷與接地是一個(gè)統(tǒng)一的整體，無(wú)論是對(duì)直接雷擊的防護(hù)，還是對(duì)雷電過電壓和雷電電涌的防護(hù)，總是要把雷電流傳導(dǎo)入地，沒有良好的接地裝置，各種防雷措施就不能發(fā)揮令人滿意的保護(hù)作用，接地裝置的性能將直接決定著防雷保護(hù)措施的實(shí)際效果。 測(cè)定防雷裝置好壞的物量是接地電阻獨(dú)立，規(guī)范對(duì)接地電阻提出了要求。

55、避雷針、架空線、架空避雷網(wǎng)每一引下線的沖擊接地電阻、低壓線路中裝置的避雷器、電纜金屬外皮、鋼管和絕緣腳、金具等應(yīng)連接在一起接地的接地電阻、建筑物的環(huán)行接地提每根引下線的沖擊接地電阻不宜大于10；防雷電感應(yīng)的接地裝置和電氣設(shè)備接地裝置共用其工頻接地電阻不宜大于10；規(guī)范中還指出了20、30 和電子信息系統(tǒng)1 的規(guī)定。 （1）接地電阻 當(dāng)接地電流一流入接地電極，接地電極的電位就比接地電流流入前升高EV，把E/I作為那個(gè)接地電極的接地電阻 。 接地線的電阻及接地電極自身的電阻。 接地電極的表面及其與其接觸的大地之間的接觸電阻。 電極周圍大地的電阻。 其中是最重要的，接地電阻的主要部分是包圍電極的大地

56、的電阻。 影響接地電阻的最重要因素是接地電極周圍大地的電阻率，次要因子是接地電極的形狀和尺寸，當(dāng)其形狀和尺寸確定后，電極的接地電阻可用下式表示：R：接地電阻、 ：大地電阻率、 f ：接地電阻的形狀、尺寸。 在電極形狀確定后，接地電阻可表示如下： L:電極的特征幾何尺寸，k: 是形狀系數(shù)。 在一定的大地電阻率條件下，如形狀變化，接地電阻會(huì)明顯變大變小，這在電極設(shè)計(jì)上很重要。 反過來(lái)，在形狀確定后。大地電阻率影響接地電阻的大小。 （2）土壤電阻率 土壤電阻率隨土壤中含水量、溫度、電場(chǎng)強(qiáng)度、外加電場(chǎng)頻率、土 壤的結(jié)構(gòu)相關(guān)而變化。 物理特性 絕大多數(shù)土壤在完全干燥的狀態(tài)下是不導(dǎo)電的，但在自然界中不存在

57、完全干燥的土壤。由于土壤中常會(huì)含有金屬礦物質(zhì)和各種無(wú)機(jī)鹽、酸和堿等電解質(zhì)化合物，同時(shí)也含有水分。金屬礦物質(zhì)會(huì)在土壤中直接形成電子導(dǎo)電，但更為普遍的是在土壤中無(wú)機(jī)電解質(zhì)通過水分電離產(chǎn)生金屬離子，形成離子導(dǎo)電，這就使得土壤具有一定的電阻率，而不會(huì)象完全干燥的土壤那樣處于絕緣狀態(tài)。依賴于土壤的類型及土壤中所含水分、金屬礦物質(zhì)和電解質(zhì)等含量的多少，土壤電阻率可以在很大范圍內(nèi)變化，表7-6給出了各種典型土壤的電阻率。 表7-6 典型土壤的電阻率類別名稱電阻率近似值（m）不同情況下電阻率的變化范（m）較濕時(shí)（一般地區(qū)，多雨區(qū)）較干時(shí)（少雨區(qū)、沙漠區(qū)）地下水含鹽堿時(shí)土陶粘土泥炭、泥灰?guī)r、沼澤地?fù)v碎的木炭黑土

58、、園田土、陶土、白堊土粘土沙質(zhì)粘土黃土含砂粘土、砂土河灘中的砂煤多石土壤上層紅色風(fēng)化粘土、下層紅色頁(yè)巖表層土夾石，下層爍石1020405060100200300-400500(30%濕度)600(30%濕度)5201030-301003010030300100200300350-1010050300-50300503008010002501000以上-310330-1030103010303030100-砂砂、砂爍1000250100010002500-砂層深度大于10米、地下水較深的草原地面粘土深度不大于1.5米、底層多巖石1000-巖石爍石、碎石多巖山地花崗巖50005000200000-

59、混凝土在水中在濕土中在干土中在干燥的大氣中405510020050013001200018000-礦金屬礦石0.011- 在接地體泄散電流，特別是泄散大電流時(shí)，其周圍土壤中的電場(chǎng)強(qiáng)度可能會(huì)達(dá)到較高的數(shù)值，在較高的場(chǎng)強(qiáng)下，土壤的電流密度與場(chǎng)強(qiáng)之間不再滿足式（7-1）線性關(guān)系，而是呈現(xiàn)出非線性變化的特性，前蘇聯(lián)學(xué)者給出的關(guān)系式為上式常數(shù)系數(shù)；b非線性指數(shù)。利用上式非線性關(guān)系，土壤電阻率可近似表示為在上式中，各種土壤的非線性指數(shù)b一般均小于1，例如沙土的b為0.87左右，黃粘土的b在0.35-0.56范圍，植腐土的b在0.65-0.9范圍，紅粘土的b在0.55-0.95范圍，水的b為0.93。于是，

60、土壤電阻率隨場(chǎng)強(qiáng)的變化是按負(fù)冪函數(shù)規(guī)律變化的，前者隨后者的增大而減小。 圖7-25給出了幾種常見土壤電阻率隨場(chǎng)強(qiáng)變化的特性曲線，其中為土壤的視在電阻率，各特性曲線端點(diǎn)處的橫坐標(biāo)即為該土壤的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)（Ec）。 土壤電阻率隨場(chǎng)強(qiáng)變化的特性 在前面介紹的接地計(jì)算中，土壤的結(jié)構(gòu)被認(rèn)為是均勻的，其電阻率也被認(rèn)為是個(gè)恒定值，實(shí)際上，由于地下土質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化，土壤電阻率沿地向下縱深方向的分布是不均勻的，為了近似描述這種縱向不均勻特征，可以將土壤沿縱向進(jìn)行分層，在每一層內(nèi)近似認(rèn)為土壤電阻率是恒定的，如圖7-26示意，由于分層越細(xì)，層數(shù)就越多，計(jì)算分析起來(lái)就困難，工程上出于簡(jiǎn)化考慮，通常只分成2-3層。土壤的