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1、建筑电气基础课件建筑防雷1 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望除直击雷以外，还有雷电感应(或称感应雷)，雷电感应分为静电感应和电磁感应两种。静电感应是由于雷云放电前在地面凸出物的顶部感应的大量异性电荷所致；电磁感应是由于雷击后，巨大的雷电流在周围空间产生迅速变化的强大电磁场所致，这种电磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压。直击雷的破坏作用（1）雷电流的热效应）雷电流的热效应雷电流的数值是很大的，巨大的雷电流通过导体时，会在极短的时间内，转换成大量的
2、热能，可能造成金属熔化、飞溅而引起火灾或爆炸。如果雷击在可燃物上，更容易引起巨大的火灾，这就是所谓雷电流在热方面的破坏作用。为了预防这方面的危害，防雷导线用钢线时，其截面积应大于16mm2；用铜线时应大于6mm2。（2）雷电流的机械效应）雷电流的机械效应雷电的机械破坏力是很大的，它可以分为电动力和非电动机械力两种。1）电动力）电动力 电动力是由于雷电流的电磁作用所产生的冲击性机械力。在导线的弯曲部分的电动力特别大。若雷电流幅值为100kA，导线长为15m，导线直径为5mm时，则作用于导线上的电动力可达580kg。应该注意，这个力的数值是相当大的，因此，要求尽量避免采用直角或锐角的弯曲导线设计。
3、在一般金属物体和有足够截面积的导体上，阻抗很小，就很少见到有被雷电流机械力破坏的痕迹。但有时也发现导体的支持物被连根拔起，或导体被弯曲的情况，这就是由于这种电动力所造成的事故。2）非电动机械力）非电动机械力 有些雷击现象，如树木被劈裂，烟囱和墙壁被劈倒等等，属于非动机械力的破坏作用。非电动机械力的破坏作用包括两种情况：一种是当雷电直接击中树木、烟囱或建筑物时，由于流过强大的雷电流，在瞬时内释放出相当多的能量，内部水分受热汽化，或者分解成氢气、氧气，产生巨大的爆破能力；另一种是当雷电不是直接击中对象，而是在它们十分邻近的地方产生时，它们就会遭受由于雷电通道所形成的“冲击波”所破坏。由于雷电通道的
4、温度高达几千至几万度，使空气受热膨胀，并以超声速度向四周扩散，四周的冷空气被强烈地压缩，形成了“冲击波”。被压缩空气层的外界称“冲击波波前”，“冲击波波前”到达的地方，空气的密度、压力和温度都会突然增加；“冲击波波前”过后，该区域内的压力又降到正常的大气压力；随后压力会降到比大气压力还低。这种突然上升又突然下降的压力会对附近物体产生很强的冲击破坏作用。只要距离雷电通道不远，所有树木、烟囱、建筑设施甚至人、畜都会受雷电“冲击波”的破坏、伤害，甚至死亡。（3）防雷装置上的高电位对建筑物设备的反击）防雷装置上的高电位对建筑物设备的反击根据运用防雷装置的经验，凡是设计正确并合理地安装了防雷装置的建筑物
5、，都很少发生雷击事故。但是那些不合理的防雷装置，不但不能保护建筑物，有时甚至使建筑物更容易招致雷害事故。防雷装置接受雷击时，在接闪器、引下线和接地体上都产生很高的电位。如果防雷装置与建筑物外的电气设备、电线或其他金属管线的绝缘距离不够，它们之间就会发生放电现象，这种情况我们称为反击。反击的发生，可能引起电气设备的绝缘被破坏、金属管道被烧穿，甚至火灾、爆炸及人身事故。（4）跨步电压与接触电压的危害）跨步电压与接触电压的危害跨步电压和接触电压是容易造成人畜伤亡的两种雷害因素。1）跨步电压的危害）跨步电压的危害 当雷电流经地面雷击点或接地体流散入周围土壤时，在它的周围形成了电压降落，构成了一定的电位
6、分布。这时，如果有人站在接地体附近，由于两脚所处的电位不同，跨接一定的电位差，因而就有电流流过人体，通常称距离08m时的地面电位差为跨步电压。影响跨步电压的因素很多，如接地体附近的土壤结构、土壤电阻率、电流波形和大小等。土壤电阻率小的地方，接地体周围的电位分布曲线比较平滑，跨步电压的数值也比较小；反之，在土壤电阻率大的地方，电位分布曲线的陡度比较大，因而跨步电压的数值也比较大。但不管哪一种情况，跨步电压对人都是有危险的。如果防雷接地体不得已埋设在人员活动频繁的地点，就应当着重考虑防止跨步电压的问题。2)接触电压的危害接触电压的危害 当雷电流流经引下线和接地装置时，由于引下线本身和接地装置都有电
7、阻和电抗，因而会产生较高的电压降，这种电压降有时高达几万伏，甚至几十万伏，这时如果有人或牲畜接触引下线或接地装置，就会发生触电事故，我们称这一电压为接触电压。必须注意，不仅仅是在引下线和接地装置上才发生接触电压，当某些金属导体和防雷装置连通，或者这些金属体与防雷装置的绝缘距离不够而受到反击时，也会出现接触电压的危害。到底多大的跨步电压与接触电压对人有危险呢?这一问题还未很好的解决。根据有人对牛进行的试验，40s脉冲危险电压值是：跨步电压90100kV；接触电压7080kV。应注意这是考虑雷电流是频率高的脉冲电流的数值，而不是工频交流。2雷电的二次破坏作用雷电的二次破坏作用 雷电的二次破坏作用是
8、由于雷电流的强大电场和磁场变化产生的静电感应和电磁感应造成的。雷电的二次破坏作用能引起火花放电，因此，对易燃和易爆炸的环境特别危险。3引入高电位的危害引入高电位的危害 近代电气化的发展，各类现代化设备已被广泛地应用。这些用具与外界联系的架空线路和天线，是雷击时引人高电位的媒介，因此应注意引入高电位所产生的危害。架空线路上产生高电位的原因如下：（1）遭受直接雷击 架空线路遭受直接雷击的机会是很多的，因为它分布极广，一处遭受雷击，电压波就可沿线路传入用户。沿线路传入屋内的电压极高，这种高电压进入建筑物后，将会引起电气设备的绝缘破坏，发生爆炸和火灾，也可能会伤人。收音机和电视机用的天线，由于它常安装
9、在较高的位置，遭受雷击也是经常发生的，而且往往引起人身伤亡事故。（2）由于雷击导线的附近所产生的感应电压较直击雷更为频繁。感应电压的数值虽较直击雷为低，但对低压配电线路和人身安全具有同样的危害性。4球雷的危害球雷的危害 球雷大多出现在雷雨天，它是一种紫色或灰红色的发光球形体，直径在1020cm以上，存在的时间从百分之几秒到几分钟，一般是35s。球雷通常是沿地面滚动或在空气中飘行，它能够通过烟囱、开着的窗户、门和其他缝隙进入室内。它或者无声地消失；或者发生咝咝的声音；或者发生剧烈的爆炸。球雷碰到人畜，会造成严重烧伤或死亡事故，碰到建筑物也会造成严重的破坏。对于球雷的形成以及防护方法目前还无完善的
10、研究成果。1732 建筑物的防雷等级及防雷措施建筑物的防雷等级及防雷措施 防雷包括电力系统的防雷和建筑物、构筑物的防雷两部分。电力系统的防雷主要包括发电机、变配电装置的防雷和电力线路的防雷。建筑物和构筑物的防雷分工业与民用两大类，工业与民用又各按其危险程度、设施的重要性分别分成几个类型，不同类型的建筑物和构筑物对防雷的要求稍有出人。17321建筑物的防雷等级建筑物的防雷等级 根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，将工业建筑物的防雷等级分为三类。第一类：凡建筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物品，易因火花而引起爆炸，并会造成巨大破坏和人身伤亡者。第二类：凡建筑物中制造、使用或贮存爆炸性
11、物质，但是出现火花时不易引起爆炸或不至于造成巨大破坏和人身伤亡者。具有重大政治意义的建筑物，如重要的国家机关、宾馆、大会堂、大型火车站、大型体育馆、大型展览馆、国际机场等主要建筑物、国家级重点文物保护的建筑物。第三类：未列入第一、二类的爆炸、火灾危险场所；根据雷击的可能性及对工业生产的影响，确定需要防雷者；高度在15m以上的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物重要的公共建筑物，如大型百货商店、大型影剧院等；按当地雷电活动情况确定需要防雷者；建筑群中高度在25 m以上，旷野中高度在20m以上的建筑物。17322防雷装置概述防雷装置概述 避雷针、避雷线、避雷网、避雷带、避雷器都是为防止雷击而采用的防雷装置
12、。一个完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。上述针、线、网、带都是接闪器，而避雷器是一种专门的防雷设备。，避雷针是防止直接雷击的有效方法，它既可以用来保护露天变配电装置和电力线路，也可用来保护建筑物和构筑物。应该指出，就其本质而言，避雷针并不是避雷，而是利用其高耸空中的有利地位，把雷电引向自身来承受雷击，并把雷电流引入大地，从而保护其他设备不受雷击。避雷线的功用和避雷针相似，主要用来保护电力线路。这种避雷线叫架空地线，避雷线也可用来保护狭长的设施。避雷网和避雷带主要用于工业和民用建筑物对直击雷的防护，也作为防止静电感应的安全措施。对于工业建筑物，根据防雷的重要性，可采用6m6m、6m10
13、m的网格或适当距离的避雷带。对于民用建筑物，可采用6m10m的网格。应该注意，不论是什么建筑物，对其屋角、屋脊、檐角和屋檐等易受雷击的突出部位，均应设有适当的接闪器加以防护。避雷器有阀型避雷器、管型避雷器和保护间隙之分，主要用来保护电力设备，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。避雷器装设在被保护物的引入端，其上端接在线路上，下端接地。正常时，避雷器的间隙保持绝缘状态，不影响系统的运行；当因雷击，有高压波沿线路袭来时，避雷器间隙击穿而接地，从而强行切断冲击波；当雷电流通过以后，避雷器间隙又恢复绝缘状态，以便系统正常运行。17323防雷措施防雷措施对直击雷的防护，可采用避雷针、避雷线、避雷网、避雷
14、带等防雷装置。独立避雷针有单设的接地装置，其接地电阻不得大于10。如因条件限制、在建筑物或构筑物上不便直接装设独立的避雷针时，可允许其与电器设备采用共同的接地装置，接地装置宜沿被保护物四周敷设，接地电阻不应超过1。这时各避雷针之间应用避雷带互相联结，接地引下线不得少于两根，其间距离不得大于1830m。应当注意，如果被保护屋面有排除爆炸性物质的管口时，避雷针应保证足够的保护范围，并高出管口3m以上；但如装有阻火器，可直接用管子作接闪器，而不需另设避雷针。沿建筑物和构筑物屋面装设的避雷网、避雷带或金属屋面除可用作对直击雷的接闪器外，还可作为防止静电感应的安全措施。当然也应该每1830m有一处接地，
15、且不得少于两处。为了防止静电感应，建筑物内的主要金属物，如构架、设备、管道等，特别是突出屋面的金属物都应当接地。为了防止电磁感应，平行管道相距不到100m时，每2030m须用金属线跨接；交叉管道相距不到100mm时，也要跨接；其他金属物之间距小于100mm时，也应跨接。其接地装置也可以与电器设备的接地装置共用，接地电阻也不应大于510。这里所讲的防止雷电感应的措施主要是针对有爆炸危险的建筑物和构筑物，其他建筑物和构筑物一般不考虑防止雷电感应的措施。属于高电压侵入的雷害事故是相当多的，据调查统计，低压线路上的这种雷害占总雷害事故的70以上。为了防止这种雷害，最好采用电缆供电，并将电缆外皮接地；或
16、者对架空供电线路，在进入建筑物前50100m采用电缆供电，并在架空线与电缆连接处装设阀型避雷器，邻近的几根电杆上绝缘子的铁脚亦采取接地措施；对于要求不高的建筑物，也必须将进户线电杆上绝缘子的铁脚接地。以上各项接地，只要方便，都可与电器设备的接地装置共用。其中，阀型避雷器的接地电阻不应大于510；绝缘子铁脚的接地电阻一般不应大于l030。沿架空管道也存在高电压侵入的危险，因此架空管道接近建筑物处应采用一处或几处接地措施，其接地电阻一般也不应大于l030。此外，露天放置的金属油罐或气罐也应采取接地作为防雷措施，接地点应不少于两处，其间距离不得大于30m，其接地电阻一般不应大于30。如罐内盛有爆炸性
17、或可燃性气体或液体时，接地电阻不应大于10；如系浮动的金属罐顶则应用25mm2的软铜线或钢线加以跨接。17324防雷装置的安装防雷装置的安装1接闪器接闪器 接闪器是用来接受雷电流的装置。接闪器的类型主要有避雷针、避雷线、避雷带、避雷网和避雷器等。建筑物防雷设计规范(GB 5005794)中对防雷装置的材料作了明确规定。(1)避雷针 避雷针一般用镀锌圆钢或镀锌钢管制成，其长度在1m以下时，圆钢直径不小于12mm；钢管直径不小于20mm。针长度在12m时，圆钢直径不小于16mm，钢管直径不小于25mm。烟囱顶上的避雷针，圆钢直径不小于20mm，钢管直径不小于40mm。(2)避雷线 架空避雷线和避雷网宜采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路上方，用来保护架空线路避免遭雷击。(3)避雷带 避雷带是沿建筑物易受雷击的部位(如屋脊、屋角等)装设的带形导体。避雷带在建筑物上的做法如图1717所示。(4)避雷网 避雷网是在屋面上纵横敷设由避雷带组成的网格形状导体。高层建筑常把建筑物内的钢筋连接成笼式避雷网，如图1718所示。避雷网和避雷带宜采用圆钢和扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径不应小于12mm。扁钢截面不应小于100mm2，其厚度不应小于4mm。