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1、第八章雷电的防护1、雷电的危害、雷电的危害 雷电的作用主要分为：雷电的作用主要分为：雷电的作用主要分为：雷电的作用主要分为：直击雷直击雷直击雷直击雷雷直接击在雷直接击在雷直接击在雷直接击在建筑物和设备上而发生的机建筑物和设备上而发生的机建筑物和设备上而发生的机建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应。械效应和热效应。械效应和热效应。械效应和热效应。感应雷感应雷感应雷感应雷雷电流产生雷电流产生雷电流产生雷电流产生的电磁效应和静电效应。的电磁效应和静电效应。的电磁效应和静电效应。的电磁效应和静电效应。直击雷危害直击雷危害感应雷感应雷危害危害-雷电感应危害雷电感应危害 -雷电反击危害雷电反击危害（1
2、1）直击雷危害）直击雷危害）直击雷危害）直击雷危害 瞬时电流高达几万安培，除电效应外，还有热效应，导致火瞬时电流高达几万安培，除电效应外，还有热效应，导致火瞬时电流高达几万安培，除电效应外，还有热效应，导致火瞬时电流高达几万安培，除电效应外，还有热效应，导致火灾，熔化物体，使闪电通道膨胀，水分汽化，又造成机械作用。灾，熔化物体，使闪电通道膨胀，水分汽化，又造成机械作用。灾，熔化物体，使闪电通道膨胀，水分汽化，又造成机械作用。灾，熔化物体，使闪电通道膨胀，水分汽化，又造成机械作用。（2 2）感应感应感应感应雷危害雷危害雷危害雷危害 不在雷电放电通道上，而是在雷电放电过程中产生的瞬时地不在雷电放电
3、通道上，而是在雷电放电过程中产生的瞬时地不在雷电放电通道上，而是在雷电放电过程中产生的瞬时地不在雷电放电通道上，而是在雷电放电过程中产生的瞬时地电位高压、或电磁感应过电压而造成的其他危害。电位高压、或电磁感应过电压而造成的其他危害。电位高压、或电磁感应过电压而造成的其他危害。电位高压、或电磁感应过电压而造成的其他危害。（3 3）雷电反击危害）雷电反击危害）雷电反击危害）雷电反击危害 雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的设备外
4、壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会设备外壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会设备外壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会设备外壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会产生反击放电，给设备或人身造成危害。产生反击放电，给设备或人身造成危害。产生反击放电，给设备或人身造成危害。产生反击放电，给设备或人身造成危害。What does lightning do when it reaches the ground?雷电日的分布情况2、耐雷水平、耐雷水平 电气设备或其他设备能承受的最大雷电流冲击而电气设备或其他设备能承受的最大雷电流冲击而不至于损坏时的
5、电流，单位一般是不至于损坏时的电流，单位一般是 kA。3、雷击的选择、雷击的选择（1）高耸突出的建筑物）高耸突出的建筑物（2）排出导电尘埃的厂房和废气管道）排出导电尘埃的厂房和废气管道（3）建筑物突出的地方）建筑物突出的地方（4）建筑群中，特别潮湿的建筑物和地下水位比较高的）建筑群中，特别潮湿的建筑物和地下水位比较高的地方。地方。（5）屋顶为金属结构，地下埋有金属管道，内部有大量金属设备的厂房。4、民用建筑物的防雷分类、民用建筑物的防雷分类（1）一类防雷建筑物；）一类防雷建筑物；具有特别重要用途的建筑物；具有特别重要用途的建筑物；国家级重点文物保护的建筑物和构筑物；国家级重点文物保护的建筑物和
6、构筑物；高度超过高度超过100m的建筑物。的建筑物。（2）二类防雷建筑物）二类防雷建筑物重要的或人员密集的大型建筑物；重要的或人员密集的大型建筑物；省级重点文物保护的建筑物或构筑物；省级重点文物保护的建筑物或构筑物；19层及以上的住宅建筑和高度超过层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用和一般工业建筑物；的其他民用和一般工业建筑物；省级及以上的大型计算机中心和装有重要电子设备的建筑省级及以上的大型计算机中心和装有重要电子设备的建筑 物。物。（3）三类防雷建筑物）三类防雷建筑物根据建筑物的年计算雷击次数达到一定数值的民用及一般工业建筑；根据建筑物的年计算雷击次数达到一定数值的民用及一般工业建
7、筑；建筑群中高于其他建筑或处于边缘地带的高度为建筑群中高于其他建筑或处于边缘地带的高度为20m及以上的民用及以上的民用和和 一般工业建筑物；一般工业建筑物；高度超过高度超过15m以上的烟囱、水塔等孤立的构筑物，在雷电活动较弱以上的烟囱、水塔等孤立的构筑物，在雷电活动较弱的地区高度为的地区高度为25m以上；以上；历史上雷害事故严重地区的建筑物或雷害事故较多地区的较重要建历史上雷害事故严重地区的建筑物或雷害事故较多地区的较重要建筑物。筑物。5、工业建筑物的防雷分类、工业建筑物的防雷分类（1）第一类工业建筑物）第一类工业建筑物建筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物质；建筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物质
8、；工业企业内有爆炸危险的漏天钢质密闭气罐；工业企业内有爆炸危险的漏天钢质密闭气罐；（2）第二类工业建筑物）第二类工业建筑物建筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物质，但电火花不易引起爆炸建筑物中制造、使用或贮存大量爆炸物质，但电火花不易引起爆炸 或不至于造成巨大破坏和人身伤亡者；或不至于造成巨大破坏和人身伤亡者；有爆炸危险的场所；有爆炸危险的场所；雷击次数较多，或雷击后对工业生产影响严重。雷击次数较多，或雷击后对工业生产影响严重。（3）第三类工业建筑物）第三类工业建筑物雷击后对工业生产有影响雷击后对工业生产有影响历史上雷害事故较多的地区建筑物历史上雷害事故较多的地区建筑物雷电保护的整体概念雷电保护的
9、整体概念利用等电位连接器利用等电位连接器6、建筑防雷系统、建筑防雷系统（1）接闪器）接闪器a、避雷针、避雷针 避雷针是人为设立的最突出的良导体。避雷针是人为设立的最突出的良导体。在雷云的感应下，针的顶端形成的电场强在雷云的感应下，针的顶端形成的电场强度最度最 大，所以最容易把雷电流吸引过来，大，所以最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。完成避雷针的接闪作用。结构：结构：避雷针一般用镀锌圆钢或焊接钢管制避雷针一般用镀锌圆钢或焊接钢管制 成，圆钢截面不得小成，圆钢截面不得小于于100mm2，钢管厚度不得小于，钢管厚度不得小于3mm。避雷针应考虑防腐蚀，除应镀锌或涂漆外。避雷针应考虑防腐蚀，
10、除应镀锌或涂漆外。在腐蚀性铰强的场所。还应适当加大截面或采取在腐蚀性铰强的场所。还应适当加大截面或采取其它防腐措施。其它防腐措施。顶端形状可做成尖形、圆形或顶端形状可做成尖形、圆形或扁形。扁形。Direct StrikesWhat makes a good lightning rod?Photograph of six blunt aluminum lightning rods,each of which has been struck by lightning.0.5”0.75”1.0”b、避雷带、避雷带 通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋角和檐角的
11、雷击率最高。屋顶坡度愈大。则屋脊角和檐角的雷击率最高。屋顶坡度愈大。则屋脊的雷击率也大。通过对不同屋顶坡度建筑物的雷的雷击率也大。通过对不同屋顶坡度建筑物的雷击分布情况调查发现，对于那些屋顶平整，又没击分布情况调查发现，对于那些屋顶平整，又没有突出结构（如烟囱等）有突出结构（如烟囱等）的建筑物，雷击部位是有一定的建筑物，雷击部位是有一定 规律性的。避雷带就是对建筑规律性的。避雷带就是对建筑 物雷击率高的部位，进行重点物雷击率高的部位，进行重点 保护的一种接闪装置。保护的一种接闪装置。避雷带实图 c、避雷网、避雷网 当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷当建筑物较高。屋顶面积较大但坡
12、度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。网作为屋面保护的接闪装置。避雷网（带）分明装和暗避雷网（带）分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一装两种。明装避雷网（带）一般可用直径般可用直径8mm的圆钢或截的圆钢或截面面12x4mm2的扁钢做成。为的扁钢做成。为避免接闪部位的振动力，宜将避免接闪部位的振动力，宜将网（带）支起网（带）支起1020cm，支持点间距取支持点间距取11.5m，应注意美观应注意美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。的钢筋。（2）引下线）引下线 引下线引下线 可分明装和暗装两种可分明装和暗装两种 明装时一般采用直径明装时一
13、般采用直径8mm的圆钢或截面的圆钢或截面l2x4mm2的扁钢。的扁钢。在易受腐蚀部位，截面适当加大。建筑物的金属构件。引下线在易受腐蚀部位，截面适当加大。建筑物的金属构件。引下线应沿建筑物外墙敷设。应沿建筑物外墙敷设。敷设时应保持一定的松紧度。从接闪器敷设时应保持一定的松紧度。从接闪器到接地装置到接地装置;引下线的敷设应尽量短而直。若必需弯曲时，弯角引下线的敷设应尽量短而直。若必需弯曲时，弯角应大于应大于90。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下0.3到地到地上上1.7m的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏。的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏
14、。暗装引下线利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利暗装引下线利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。（3）接地装置）接地装置 可分为三类可分为三类 a、垂直埋设的接地体、垂直埋设的接地体 （2）水平接地体和联接条）水平接地体和联接条（3）人工接地体）人工接地体 专门用于防雷保护的接地装置。专门用于防雷保护的接地装置。垂直接地垂直接地体体 可采用直径可采用直径20 50mm的钢管或角钢。长度为的钢管或角钢。长度为23m一段。间隔一段。间隔5m埋一根。顶端埋深为埋一根。顶端埋深为0.50.8m。用接地连接用接地连接条或水
15、平接地体将其连成一体。条或水平接地体将其连成一体。水平接地体和接地连接条水平接地体和接地连接条 可采用可采用25x440 x4mm2的扁钢做成。的扁钢做成。埋深一律为埋深一律为0.508m。埋接地体时，应将周围填土夯实，不得回填砖石灰渣之类杂埋接地体时，应将周围填土夯实，不得回填砖石灰渣之类杂土。通常接地体均应采用镀锌钢材，土壤有腐蚀性土。通常接地体均应采用镀锌钢材，土壤有腐蚀性时，应适当加时，应适当加大接地体和连接条截面，并加厚镀锌层。接地电阻的数值应符合大接地体和连接条截面，并加厚镀锌层。接地电阻的数值应符合规范要求。规范要求。（4）接地的一般要求）接地的一般要求 所有的电气设备都应采用接
16、地或接零。设计中应首先考所有的电气设备都应采用接地或接零。设计中应首先考虑自然接地。输送易燃易爆物质的金属管道不能做接地体。虑自然接地。输送易燃易爆物质的金属管道不能做接地体。在允许不同的电气设备使用一个总的接地装置时，其接在允许不同的电气设备使用一个总的接地装置时，其接地电阻值应满足其中最小值的要求。地电阻值应满足其中最小值的要求。接地极与独立避雷针接地极之间的地下距离不应小于接地极与独立避雷针接地极之间的地下距离不应小于3M 防雷保护的接地装置可与一般电气设备的接地装置相连防雷保护的接地装置可与一般电气设备的接地装置相连接，并与埋地金属管道相互连接。接，并与埋地金属管道相互连接。专用电气设
17、备的接地应与其他设备的接地以及防雷接地专用电气设备的接地应与其他设备的接地以及防雷接地分开，并应单独设置接地装置。分开，并应单独设置接地装置。Examples of GroundingCoax shields grounded at top of towerCoax shields grounded at bottom of towerSingle point ground outside of house(point of entry)Single point ground inside shackCommercial Hardline Entry pointTower GroundingA
18、lso:Ufer ground7、各类防雷建筑物的保护措施、各类防雷建筑物的保护措施(1)防直击雷防直击雷 How a lightning strike occursStepped LeaderStreamersfrom groundReturn StrokeJunction Process 采用避雷针，避雷带或避雷网。一般优先考虑采用避雷针。采用避雷针，避雷带或避雷网。一般优先考虑采用避雷针。当建筑上不允许装设高出屋顶的避雷针，同时屋顶面积不大时，当建筑上不允许装设高出屋顶的避雷针，同时屋顶面积不大时，可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。关
19、于采用避雷针防关于采用避雷针防直接雷的作用原理，曾有两种不同看法。直接雷的作用原理，曾有两种不同看法。有人认为，避雷针在雷云感应下产生尖端无声放电，能中和雷云有人认为，避雷针在雷云感应下产生尖端无声放电，能中和雷云中所带的电荷，从而避免了直接雷击。但实测证明，一根避雷针中所带的电荷，从而避免了直接雷击。但实测证明，一根避雷针的无声放电电流一般仅几个的无声放电电流一般仅几个mA。几千根避雷针在几十分钟内无几千根避雷针在几十分钟内无声放电的总电量，才相当于一次中等雷击释放的电量。声放电的总电量，才相当于一次中等雷击释放的电量。另外一些人认为，避雷针的作用是接受雷电，并把雷电流另外一些人认为，避雷针
20、的作用是接受雷电，并把雷电流安全地引入地下。这后一种看法已被大量科学实验和雷击事故的安全地引入地下。这后一种看法已被大量科学实验和雷击事故的调查材料所证明。调查材料所证明。避雷针的防雷作用不在于避雷，而在于接受雷电流。因此，避雷针的防雷作用不在于避雷，而在于接受雷电流。因此，已被人们广泛采用的避雷针这一惯用名词，正确地称作接闪器。已被人们广泛采用的避雷针这一惯用名词，正确地称作接闪器。避雷针、避雷带和避雷网是接闪器的三种型式。避雷针、避雷带和避雷网是接闪器的三种型式。接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，接闪器引来雷电流，通过引下线和接地体安全地引导入地，使接闪器下面一定范围内的
21、建筑物免遭直接雷击，该范围就是避使接闪器下面一定范围内的建筑物免遭直接雷击，该范围就是避雷针的保护范围。雷针的保护范围。直击雷的防护l l接闪器的高度与保护区域接闪器的高度与保护区域（2）防间接（感应）雷）防间接（感应）雷 雷云通过静电感应效应在建筑物上产生的很高的感应电压，雷云通过静电感应效应在建筑物上产生的很高的感应电压，可通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加可通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。雷电流通过电磁效应在周围空间产以良好的接地处理来消除。雷电流通过电磁效应在周围空间产生的强大电磁场，使金属间隙因感应生的强大电磁场，使金属间
22、隙因感应电动势而产生的火花放电，使金属回电动势而产生的火花放电，使金属回路因感应电流而产生的发热，可用将路因感应电流而产生的发热，可用将相互靠近的金属物体全部可靠地连成相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。一体并加以接地的办法来消除。静电感应雷静电感应雷电磁感应雷电磁感应雷感应雷的防护l l采取综合的防护措施采取综合的防护措施 屏蔽屏蔽 均压均压 分流分流 接地接地感应雷的防护l l屏蔽：用金属材料构造一个闭合空间，并且接屏蔽：用金属材料构造一个闭合空间，并且接地，如计算机外壳地，如计算机外壳 静电屏蔽静电屏蔽 磁场屏蔽磁场屏蔽 电磁场屏蔽电磁场屏蔽 信号传输线的屏蔽信号
23、传输线的屏蔽 两端接地两端接地感应雷的防护l l均压：保护区内的金属装置作等电位连接均压：保护区内的金属装置作等电位连接 建筑物的电位均衡连接建筑物的电位均衡连接 建筑物顶上的各种金属设备的等电位连接建筑物顶上的各种金属设备的等电位连接 电气装置的均压连接电气装置的均压连接感应雷的防护l l分流：采用避雷器来限制雷电过电压波，将雷分流：采用避雷器来限制雷电过电压波，将雷电流分流入地。电流分流入地。避雷器被保护设备接地体（3）防高电位侵入）防高电位侵入 雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。
24、对这些高电位的侵空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采用以下几种方法用以下几种方法:（a）配电线路全部采用地下电缆）配电线路全部采用地下电缆;（b）进户线采用）进户线采用50100m长的一段电缆长的一段电缆;（c）在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。）在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。第第1种方法最安全可靠，但费用高，故只适用于特殊重要的民种方法最安全可靠，但费用高，故只适用于特殊重要的民用建筑和易燃易爆的大型工业建筑。后两种方法不能完全避免雷用建
25、筑和易燃易爆的大型工业建筑。后两种方法不能完全避免雷电波的引入，但可将引入的高电位限制在安全范围之内，故在实电波的引入，但可将引入的高电位限制在安全范围之内，故在实际中得到广泛采用。际中得到广泛采用。分区防雷分区防雷:这个理论的基本思想是在过电压到达终端设备造成损害之前，逐级地减少它这个理论的基本思想是在过电压到达终端设备造成损害之前，逐级地减少它这个理论的基本思想是在过电压到达终端设备造成损害之前，逐级地减少它这个理论的基本思想是在过电压到达终端设备造成损害之前，逐级地减少它至无害的水平。为了达到这个目的，建筑物的整个保护空间被分到了几个防雷分至无害的水平。为了达到这个目的，建筑物的整个保护
26、空间被分到了几个防雷分至无害的水平。为了达到这个目的，建筑物的整个保护空间被分到了几个防雷分至无害的水平。为了达到这个目的，建筑物的整个保护空间被分到了几个防雷分区（区（区（区（LPZsLPZs）。在线路由一个分区进入到另一个分区的地方安装浪涌抑制器，按）。在线路由一个分区进入到另一个分区的地方安装浪涌抑制器，按）。在线路由一个分区进入到另一个分区的地方安装浪涌抑制器，按）。在线路由一个分区进入到另一个分区的地方安装浪涌抑制器，按照不同分区的具体要求安装相应等级的浪涌抑制器。照不同分区的具体要求安装相应等级的浪涌抑制器。照不同分区的具体要求安装相应等级的浪涌抑制器。照不同分区的具体要求安装相应
27、等级的浪涌抑制器。室内外人员防雷室内外人员防雷 雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从五条原则。雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从五条原则。雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从五条原则。雷鸣电闪时在室外的人，为防雷击，应当遵从五条原则。（1 1）人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接）人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接）人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接）人体应尽量降低自己，以免作为凸出尖端而被闪电直接击中。击中。击中。击中。（2 2）人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因）人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因）人体与地面的接触面要尽量缩小以防止
28、因）人体与地面的接触面要尽量缩小以防止因“跨步电压跨步电压跨步电压跨步电压”造成伤害。所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的造成伤害。所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的造成伤害。所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的造成伤害。所谓跨步电压是雷击点附近，两点间很大的电位差，若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，电位差，若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，电位差，若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，电位差，若人的两脚分得很开，分别接触相距远的两点，则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人则两脚间便形成较大的电位差，有强电流
29、通过人体使人则两脚间便形成较大的电位差，有强电流通过人体使人受伤害。受伤害。受伤害。受伤害。（3 3）不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不）不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不）不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不）不可到孤立大树下和无避雷装置的高大建筑体附近，不可手持金属体高举头顶。可手持金属体高举头顶。可手持金属体高举头顶。可手持金属体高举头顶。（4 4）不要进水中，因水体导电好，易遭雷击。）不要进水中，因水体导电好，易遭雷击。）不要进水中，因水体导电好，易遭雷击。）不要进水中，因水体导电好，易遭雷击。（5 5）雷电期间在室内者，不要靠近窗户、尽可能远离电灯、）雷电期间在室内者，不要靠近窗户、尽可能远离电灯、）雷电期间在室内者，不要靠近窗户、尽可能远离电灯、）雷电期间在室内者，不要靠近窗户、尽可能远离电灯、电话、室外天线的引线等；在没有避雷装置的建筑物内，电话、室外天线的引线等；在没有避雷装置的建筑物内，电话、室外天线的引线等；在没有避雷装置的建筑物内，电话、室外天线的引线等；在没有避雷装置的建筑物内，应避免接触烟囱、自来水管、暖气管道、钢柱等。应避免接触烟囱、自来水管、暖气管道、钢柱等。应避免接触烟囱、自来水管、暖气管道、钢柱等。应避免接触烟囱、自来水管、暖气管道、钢柱等。