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1、第一部分：基本理论I、雷电的形成1、大气电离特性：根据大气的电离特性，大气圈可分为中性层、电离层和磁层。A、中性层：中性层是指从地面至60公里左右的气层，在一般情况下，此层中带电质粒较少，主要山中性气体组成。B、电离层：一般指6 0 公里以上至5 0 0 公里左右的气层。在太阳紫外线辐射的作用下，较多空气发生电离，产生大量的电子和正离子。反射无线电波，使远距离无线电通讯成为可能。电离层随昼夜、季节、太阳活动等的变化而变化。总的来说，电离层中的正离子数要大于电子，且正离子主要分布在下方。C、磁 层：是指5 0 0 公里以上的大气层。该层内也存在电子、正离子，但分布极不均匀，且极度稀薄，在这样高度
2、上带电质点的运动主要受地球磁力线的控制，故称磁层。2、温度的垂直分布特点：根据这个特点，可把大气分成对流层、平流层、中间层、热成层、外层五个层次。A、对流层：从地面到空中1 2 公 里（中纬度地区）左右，极地为8公里左右，赤道为1 7-1 8 公里。主要的大气现象都发生在这层。如云、雨、雾、虹霓、风、冰雹、雷暴、沙尘暴等等。B、平流层：从对流层顶到5 0 公里之间。1 0-5 0 公里之间为臭氧层，其中2 0-3 0 公里浓度最大。这一层大气的运动以平流为主，飞机在这一层飞行比较安全，一般没有颠簸。C、中间层：平流层顶到8 5 公里左右之间的气层。D、热成层：从中间层顶到2 5 0 公里的距离
3、（太阳宁静时）或 5 0 0 公里左右（太阳活动强烈时）之间的气层,该层的空气受到太阳强烈的紫外线辐射作用而处于高度的电离状态。南、北极附近的极光现象就出现在该层。E、外 层：一般指5 0 0 公里以外的大气范围.3、威尔逊假说（W i l s o n）：至今尚未有一种被公认为无懈可击的完整学说，威尔逊假说被认为比较完善并经常被推荐的假说。以下是这种假说的概述：根据大量科学测试可知，地球本身就是一个电容器，通常带了稳定地带负电荷5 0 万库仑左右，而地球上空存在一个带正电的电离层，这两者之间便形成一个已充电的电容器，它们之间的电压为3 0 0 K V 左右，并且场强为上正下负。当地面含水蒸气的
4、空气受到炽热的地面烘烤受热而上升,或者较温暖的潮湿空气与冷空气相遇而被垫高都会产生向上的气流。这些含水蒸气的上升时温度逐渐下降形成雨滴、冰 雹（称为水成物），这些水成物在地球静电场的作用下被极化，负电荷在上，正电荷在下，它们在重力作用下落下的速度比云滴和冰晶（这二者称为云粒子）要大，因此极化水成物在下落过程中要与云粒子发生碰撞，碰撞的结果是其中一部分云粒子被水成物所捕获，增大了水成物的体积，另一部分未被捕获的被反弹回去，而反弹回去的云粒子带走水成物前端的部分正电荷，使水成物带上负电荷。由于水成物下降的速度快，而云粒子下降的速度慢，因此带正、负两种电荷的微粒逐渐分离（这叫重力分离作用），如果遇到
5、上升气流，云粒子不断上升，分离的作用更加明显。最后形成带正电的云粒子在云的上部，而带负电的水成物在云的下部，或者带负电的水成物以雨或雹的形式下降到地面。当下面所讲的带电云层一经形成，就形成雷云空间电场，空间电场的方向和地面与电离层之间的电场方向是一致的,都是上正下负，因而加强了大气的电场强度，使大气中水成物的极化更厉害，在上升气流存在在情况下更加剧重力分离作用，使雷云发展得更快。从上面的分析，好像雷云总是上层带正电荷，下层带负电荷。实际上气流并不单是只有上下移动，而比这种运动更为复杂。因此雷云电荷的分布也比上面讲的要复杂得多。科学工作者的测试结果表明，大地被雷击时，多数是负电荷从雷云向大地放电
6、，少数是雷云上的正电荷向大地放电；在一块雷云发生的多次雷击中，最后一次雷击往往是雷云上的正电荷向大地放电。从观测证明，发生正电荷向大地放电的雷击显得特别猛烈。II 静电及电磁感应1、静电感应：由于雷云的作用，使附近的导体上感应出与雷云符号相反的电荷，雷云主放电时，先导通道中的电荷迅速中和。其它导体上的感应电荷由于失去了电场的约束得到释放，如没有被中和或不就近泄入地中就会产生很高的电位。当空间有带电的雷云出现时，雷云下的地面及建筑物等都由于静电感应的作用带上异性的电荷。由于从雷云的出现到发生雷击（主发电）所需要得时间相对于主放电过程的时间要长的多，因此大地可以有充分的时间枳累大量电荷。同样，与雷
7、雨云先导通道下端靠近的电力线、信号线路的长导体受到很强的电场力作用，积聚起大量异性电荷，如 图（a）所示，这些异性电荷与先导通道内的电荷之间有电力线相连，是被束缚住的。当下行的梯式先导接近地面时，产生回击放电，主放电通道的电荷与地面积累的大量电荷迅速中和而消失。这时长导线上积聚的电荷就可以自由运动，其产生的高电压沿导线以近似于光速向导线两端传播，这就称为感应过电压波，是一种脉冲波形式，如 图（b）所示。根 据 1 9 9 4 年水利电力出版社的原苏联的学者B P 拉里昂诺夫著 高电压技术一书介绍，这高压脉冲波的峰值：U凫k e ,h c p/b I 对于电力线k e =3 0式中：h e p
8、长导线的平均悬挂高度b 雷击点到长导线的最短距离I-闪电电流这只是一个经验估计公式，但可以大概估计闪电电流对架空长导线上产生的感应过电压的强度。例如，在高压架空线路可达3 0 0-4 0 0 K V,一般低压架空线路可达1 0 0 K V,电信线路可达4 0-6 0 K V,建筑物也可以产生相当高的有危险的电压。2、电磁感应：由于雷电流的迅速变化，在它的周围有强大的瞬变的电磁场，处在这个电磁场中的导体就会感应出较大的电动势。如果在附近存在闭合的电路，电路上的感生电动势会使开口处放电，产生火花。1 9 8 9 年8 月1 2 1 I 的黄岛油库大火就是这个原因引起的。1 9 8 5 年7 月2
9、6 日，上海北蔡仓库，因棉花包捆扎的铁丝断开，打雷时产生火花引起一场大火。由于雷电流有极大峰值和陡度，在它周围的空间出现瞬变电磁场，处在这瞬变电磁场之中的导体会感应出较大的电动势。例如在避雷针引下线附近放置电子设备内有开口金属环，如 图 1所示，当有突发雷电流下引时，环上的感应电势足以使间隙a、b放电，损坏微电子设备内部结构或引起火灾。方环至避雷针的距离D（m）图 1电磁感应原理图图 2 5 mx 5 m金属环上的开口感应电势根据分析得知，在避雷针引下线附近开U 金属环上最大感应电势：Em =2 X 1 0 7 In（2+X）/X d 2/dt如果金属环边长1 与m,则金属环开口处的电压与金属
10、环避雷针距离之间的关系如图3 所示。图中闪击电流峰值分别选5 0 K A、1 0 0 K A （这是较常见的闪击电流峰值）。通常雷电闪击电流波形前沿为2 5 口 s,这里取2.5 u s。从图中可以看出，一个5 m x 5 m 的开口金属框，在雷电流峰值为1 0 0 K A 时，距离雷击点2 0 0 1 n 处也可以感应到1 K V 左右的电压。机房微电子设备内一个很小的开口金属环，在紧靠避雷针引下线处放置，当有雷闪电流通过引下线入地时，在小金属环开口处可感应出高达几千伏的高电压，这高电压足以击坏附近的电子元器件，从而使这台微电子设备损坏。所以在机房内布置设备时，千万注意，设备应远离柱子，更应
11、远离引下线放置。一些大件的具有金属柜体的电器设备（如主机、精密空调、U P S、电池等），以及通信信号柜架，甚至铝合金窗柜等必须接地良好，以策安全。III、雷电的选择性A、易遭雷击的地点：1、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方；2、山坡与稻田接壤处；3、具有不同电阻率土壤的交界地段。B、易遭受雷击的建（构）筑物：1、高耸突出的建筑物，如水塔、电视塔、高楼等；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、地卜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。C、同 一 建（构）筑
12、物易遭受雷击的部位：1、平屋面和坡度W 1/1 0 的屋面，檐角、女儿墙和屋檐；2、坡屋度1/1 0 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，如烟囱、管道、广告牌等。I V、雷击侵入设备的途径1 .直击雷：所谓直击雷，是指雷电直接击在建筑物、构架、树木、动植物上，因电效应、热效应和机械力效应等造成建筑物等损坏以及人员伤亡。一般防直击雷是通过外部避雷装置即：接 闪 器（避雷针、避雷带、避雷网、避雷线）、引下线、接地装置构成完整的电气通路，将雷电流泄入大地。然而接闪器、引下线和接地装置的导通只能保护建筑物本身免受直击雷的损
13、毁，但雷电仍然会透过多种形式及途径破坏电子设备。2 .感应雷：所谓感应雷，是指雷云放电时，在附近导体上产生的静电感应和电磁感应等现象称之为感应雷击。雷电在雷云之间或雷云对地的放电时，会在附近的电源线路、信号线路、埋地管道、设备间连接线和铁路钢轨等等导体上产生静电和电磁感应过电压，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直击雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。直击雷只在雷云对地闪击时才会对地面造成灾害，而感应雷则不论雷云对地闪击或者雷云对雷云之间闪击，都可能发生并造成灾害。此外直击雷一次 只 能 袭 击 一 个 小 范围的目标，而次雷闪击都可以在较大的范围内多个小局部同时产生感
14、应雷过电压,并且这种感应高压可以通过电力线、电话线等传输到很远，致使雷害范围扩大。装有避雷针的建筑物，可以避免雷击损坏建筑物，但是在雷电从建筑物顶端泻放入大地或者附近发生雷击的时候，雷电电磁脉冲可以通过避雷针的引下线和接地系统地线产生很强的电场，建筑物内的所有金属物品均会产生感应电压，这些感应电压的高低随着金属形状、距地线的距离和雷击大小而变（根 据 I E C 61 3 1 2标准，当雷击击中建筑物时，即使装有避雷针，直击雷电流5 0%的通过引下线和接地系统入地，仍然会有大约5 0%的雷击能量仍会分配到各线路系统）一旦您的电源输入线、电话线、网络线或其它电子设备的金属引出、引入线感应到瞬间高
15、压，避雷针就无能为力了。感应雷击破坏的主要对象是电子电气设备。3、球形雷：球形雷是一种特殊的雷电现象，简称球雷。般是以橙或红色，或似红色火焰地发光球体，（也有带黄色、绿色、蓝色或紫色的），直径一般约为1 0-2 0 厘米，最大的直径可达一米，存在的时间大约为百分之儿秒至几分钟，一般是3 至 5 秒，其下降时有的无声，有的发出嘶嘶声，一旦遇到物体或电气设备时会产生燃烧或爆炸，其主要是沿建筑物的孔洞或开着的门窗进入室内，有的由烟囱或通气管道滚进楼房，多数沿带电体消失。4、电磁脉冲：由于雷电电流有极大峰值和陡度，因此在它的通道周围会出现很强的瞬变电磁场，处在这个瞬变电磁场中的导体就会感应出较大的电动
16、势，而此瞬变电磁场，都会在空间一定的范围内产生电磁作用，也可以是脉冲电磁波辐射，而这种空间雷电电磁脉冲波（L E M P）是在三维空间范围里对切电子设备发生作用。因瞬变时间极短或感应的电压很高，以致产生电火花，其电磁脉冲往往超过2.4高斯。现代银行、邮电、证券机房或营业柜台通常应用计算机进行货币存取、信息传递与交换等业务，依据C B/T2 8 8 7-2 0 0 0 电子计算机场地通用规范标准这些场合对磁脉冲承受限度应小于8 0 0 A/n i,故在新机房建设或旧机房改造时应对防雷与磁屏蔽措施必须充分注意。5 .地电位反击：建筑物的外部防雷系统（如避雷针、避雷网等）遭受直接雷击，在接地电阻的两
17、端就会产生危险的过电压，山设备的接地线、建筑物或附近的其他建筑物的外部防雷系统或其他自然接闪物(各种管道、电缆屏蔽管等)引入设备，造成设备的损坏。6：操作瞬间过电压：众所周知，当电流在导体上流动时，会产生磁场，储存能量，电流越大，导线越长,储能越大，所以当大型负载(特别是电感性负载)电气设备开关时，便会产生瞬时操作过电压。第二部分、外部防雷装置I、IEC LPZ防雷分区 G B 5 0 0 5 7 建筑物防雷设计规范第六章:防雷击电磁脉抄第二节:防雷区(L P Z)按电磁兼容的原理把信息系统所在建筑物或构筑物按需要保护的空间由外到内分为不同的雷电防护区(L P Z),以确定各L P Z 空间的
18、雷击电磁脉冲的强度及应采取的防护措施。雷电防护区可分为：LPZOALPZOA 和 L P Z 1天线直击雷非防护区(L P Z O A)：本区内的各物体都可能遭到直接雷击和导走全部雷电流；本区内的电磁场强度没行哀减。本区内的各类物体完全暴露在外部防雷装置的保护范围之外，都可能遭到直接雷击；本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属完全暴露的不设防区。L P Z O A 天空、没有避雷针保护的大楼外部、面没有顶棚等覆盖物的地面 等等雷电可能会直接击中的的空间。如大楼顶部避雷针保护范围之外的空间。直击雷防护区(L P Z 0 B)：本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，但本区内的
19、电磁场强度没有衰减。本区内的各类物体处在外部防雷装置保护范围之内，应不可能遭到大于所选滚球半径雷电流直接雷击；但本区内的电磁场未得到任何屏蔽衰减，属充分暴露的直击雷防护区。L P Z O B没有避雷针保护的非屏蔽大楼内部、有避雷针保护的大楼天台受保护部分、避雷线下的电缆等等雷电不易直接击中的L E M P 没有衰减空间。如大楼顶部避雷针保护范围之内的空间和没有屏蔽的大楼内部或有屏蔽大楼内部的窗口附近。第一屏蔽防护区（L P Z 1）：本区内的各物体不可能遭到直接雷击，流经各类导体的电流比L P Z 0 B区进步减小；且由于建筑物的屏蔽措施，本区内的电磁场强度也己得到了初步的衰减。L P Z 1
20、 雷电不易直接击中，但 L E M P 因屏蔽而衰减的空间。如上述屏蔽大楼内部（不包含窗口附近）。第二屏蔽防 护 区（L P Z 2）:为 进 步减小所导引的电流或电磁场而增设的后续防护区。L P Z 2 在 L P Z 1区内，再次屏蔽的空间。如上述屏蔽大楼的另外设立的屏蔽网络中心。第三屏蔽防护区（L P Z 3）：需要进一步减小雷击电磁脉冲，以保护敏感设备的后续防护区e L P Z 3-在 L P Z 2 区内，再次屏蔽的空间。如上述屏蔽网络中心内的机器金属外壳内部，或接地的机柜内部。G B 5 0 0 5 7 建筑物防雷设计规范第六章防击击电磁脉冲第二节防宙区（L P Z）第 6.2.1
21、 条条文说明如下：将需要保护的空间划分为不同的防雷区，以规定各部分空间不同的宙击电磁脉冲的严币;程度和指明各区交界处的等电位连接点的位置。各区以在其交界处的电磁环境有明显改变作为划分不同防雷区的特征。通常,防雷区的数越高电磁场强度越小。一建筑物内电磁场受到如窗户这样的洞的影响和金属导体（如等电位连接带、电缆屏蔽层、管子）上电流的影响以及电缆路径的影响。第 6.2.2条:在两个防雷区的界面上应将所有通过界面的金属物做等电位连接，并宜采取屏蔽措施。如图，所有电力线和信号线从同 处进入被保护空间L P Z 1 区，并在设于L P Z 0 A 或 L P Z 0 B 与 L P Z 1 区界面处的等电
22、位连接带1 上做等电位连接。这些线路在设于L P Z 1 与 L P Z 2区界面处的内部等电位连接带2上再做等电位连接。将建筑物的外屏蔽1 连接到等电位连接带1,内屏蔽2连接到等电位连接2。L P Z 2 是这样构成，使雷电流不能导入此空间，也不能穿过此空间。I I 接 闪 器、引 下 线、接 地 装 置 G B 5 0 0 5 7 建筑物防雷设计规范第四章:防雷装置外部防雷系统山接闪器（避雷针）、引下线、接地地网等组成。缺一不可。下面分别对以上三个主要因素的相关技术及安装进行描述。本部分主要讲的内容是对建筑物外部空气如何拦截雷电，把雷电流泄放入大地的问题。1、接闪器：指直接拦截雷击*以及用
23、作接闪的器具、金属构件和金属屋面等。其功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物免受雷害。从公元1 7 5 3 年，富兰克林发明了避雷针以来，避雷针作为接闪器唯一的形式，延续了上百年的历史，从十九世纪以后，逐渐有出现了避雷线、避雷带和避雷网。其分类如下：避雷针、避 雷 线、避 雷 带、避雷网，下面逐一介绍。A、避雷针避雷针的制作规格避雷针宜采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列蠹售（G B 5 0 0 5 7-9 4.第四章.第一节）针 长 1 m 以下 圆钢为1 2 m m 钢管为2 0 m m针 长 l-2 m烟囱顶上的针圆钢为1 6 m m圆钢为2 0 m m
24、钢管为2 5 m m钢管为4 0 m m设计依据：自F r a n k l i n 发明避雷针以来，它的形状一直是尖的，并一直沿用到现在。但迄今尚没有大家一致接受的形状结构标准。避雷针的安装减少了建筑物被雷电的破坏，但它邻近的物体有时会遭到雷击。众所周知,避雷针实际是引雷针，但在什么样的条件下，下行雷电先导能被吸引到避雷针上进而产生回击，尚缺乏量化的研究。最近，美国佛罗里达州的国际雷电研究和试验中心（I C L R T）的理论研究专家，从理论分析计算、尖端放电过程的实验室测量、研究以及不同形状避雷针的现场测量和运行结果比较等方面，全面系统地研究了这一问题，得出结论认为：顶端钝的避雷针要优于传统
25、上一直沿用的尖的避雷针，并进而提出了避雷针结构形状的具体设计。在当顶云携带负极性电荷的情况下，空气中存在的自由电子，会被地面接地尖端的强电场吸引向尖端加速运动，因碰撞中性分子释放更多自由电子，从而产生雪崩现象，并在其后留下一个正离子形成的电荷柱。当环境电场足够强时;雪崩持续发生，其后的正离子电荷柱（即正先导）可以在环境电场的作用下持续向上传播，并和下行负先导连接而形成回击。虽然在常压下，产生电子雪崩的电场超过6 M V/m,但正先导在约 4 4 0 k V/m 的环境电场中即可持续传播。避雷针必须在其顶端一定距离范围内产生这种电场才能吸引下行雷；另外下行先导接近避雷针时，它所产生的电场增强率必
26、须使正离子柱的累枳伸展超过它因在电场作用下的迁移而被清除的速率而头部钝的避雷针要比尖的更能满足这些条件。将避雷针等效为接地的垂直细长半椭球体，可以计算其顶端电场增强因子随距离的变化。结果表明，形状尖的顶端（其曲率半径远小于椭球体半长轴高度），其电场随离开顶端的距离迅速减小。当距离等于一个曲率半径时，电场减弱为顶端的1/3。而钝的顶端，电场随距离的减弱要小得多。当距离超过6 m m 时，1 0 m m半径的椭球体顶端附近的电场增强要远大于0.1 m m 半径的椭球体。计算还表明，曲率半径小于0.5 m m 的椭球体，在距离顶端超过0.2 5 m m 时，电场将小到不可能产生电子雪崩的程度。计算也
27、表明，当下行负先导逼近时，在钝的椭球体顶端因电子雪崩的产生而形成的累积正电荷柱，其正离子因迁移和相互排斥而被清除（因而使正先导不能向上持续传播）的时间要远大于尖的椭球体。根据以上分析，还进行了不同尖端形状避雷针的野外现场实验。在 1 9 9 4-2 0 0 0 连 续 7 年的野外现场实验中，有 1 2 次雷电击中钝的避雷针，其直径在1 2.7-2 5.4 m m 之间，大多为1 9 nm。但没有一次击中传统F r ank l i n型避雷针及E S E 型避雷针。报告还指出，在直径8 8 0 m ni 的避雷针中，2 0 2 5 nl m 的避雷针更容易吸引雷电，且雷电击中部位约为距顶端3
28、倍直径处。附 录 主动式避雷针：近来国内市场经销种叫主动式避雷针的产品，主要有来自法国和澳大利亚的产品，据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工的向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，一方面可以使雷雨云靠该避雷针放电的几率增加，相当于避雷针的保护范围加大，或者相当于将避雷针加高。B、避雷线:接闪器最初的形式只是富兰克林所设计的磨尖的铁棒。2 0 世纪初，在电力系统，为了使输电线路少受雷击，采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法，在
29、实用中，由于它简单有效，逐步得到 推广,这种架设在输电线路上方的钢线，称之为避雷线。后来在房屋建筑上也推广了这种形式，开始布设在方脊、屋角、房檐等处作雷电保护，以后这种方式又有所改进。C、避雷带:在房屋建筑雷电保护上，用扁平的金属带代替钢线接闪的方法称之为避雷带，它是由避雷线改进而来。在城市高大楼房上，使用避雷带比避雷针有较多的优点，它可以与楼房顶的装饰结合起来，可以与房屋的外形较好的配合，即美观防雷效果又好，特别是大面积的建筑，它的保护范围大而有效，这是避雷针所无法比的。避击带的制作，采用扁钢，截面积不小于4 8 m m 2,其厚度不应小于4 m m。D、避雷网:避雷网是指利用钢筋混凝土结构
30、中的钢筋网作为雷电保护的方法（必要时还可以辅助避雷网），也叫做暗装避雷网。它是根据古典电学中法拉第笼的原理达到雷电保护的金属导电体网络。暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据一般建筑物的结构，钢筋距面层只有6-7 c m,面层愈薄，雷击点的洞愈小。但有些建筑物的防水层和隔热层较厚，入鼓钢筋距面层厚度大于2 0 c m,最好另装辅助避雷网。辅助避雷网一般可用直径为6 m m 或以上的镀锌圆钢，网格大小可根据建筑物重要性，分别采用5 m x5 m 或 1 0 i n X 1 0 m 的圆钢制成。避雷网又分明网和暗网，其网格越密可靠性越好。建筑物顶上往往有许多突出物，如金属旗杆、透气管、钢爬梯、
31、金属烟囱、风窗、金属天沟等，都必须与避雷网焊成一体做接闪装置。在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、屋檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网。避雷带和避雷网的结构设计避雷带和避雷网一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下列数值：圆钢直径为8 m m,扁钢截面积为4 8 m m:扁钢厚度为4 m m。避雷线一般采用截面积不小于3 5 nlm 口的镀锌钢绞线架设。安装避雷带和避雷网要注意下面事项：a、避雷带及其连接线经过沉降沟（沉降沟：座较长的多层建筑物，往往在横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物损坏）时，应备有1
32、0-2 0 c m 以上的伸缩余裕的跨越线。b、有女儿墙的平顶房屋，其宽度小于2 4 m 时，只须沿女儿墙上部敷设避雷带；宽度大J：2 4 m 时，须在房面上两条避雷带之间加装明装连接条，连接条的间距不大于2 0 m 时，只在屋檐上装避雷带；宽度大于2 0 nl时，需在屋面上加装明装连接条，连接条间距不大于2 0 m。c、瓦顶加屋加坡度为2 7 -3 5。，长度不超过7 5 m 时，只沿屋脊敷设避雷带。四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短避雷针或将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于1 2 m,且长度大于7 5 n l 时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带
33、。D、肖屋顶面积非常大时，应敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度视建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5 X 5 m 的密网格，一般建筑物用2 0 X2 0 m 的网格即可。在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、房檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网，避雷网格大小按上述要求。采用避雷带和避雷网保护时，屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙、排气楼、天窗及建筑装饰等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分，都要装设短避雷针或避雷带保护，或暗装防护线，并连接到就近避雷带或避雷网上。对金属旗杆、金属烟囱、钢爬梯、风帽、透气管等必须与
34、就近的避雷带、避雷网焊接。采用避雷带和避雷网保护时，每一座房屋至少有两根引下线(投影面积小于5 0 m 2 的建筑物可只用一根)。避雷引下线最好对称布置，例 如 两 根 引 下 线 成 字 或 Z 字形，四根引下线要做成 工 字形，引下线间距离不应大于2 0 m,当大于2 0 m 时，应在中间多引一根引下线。见 雷电与避雷工程的避雷带和避雷网的结构设计接闪器布置建筑物防雷类别滚球半径hr(m)避雷网网格尺寸第类防雷建筑物3 0W 5 X 5 或W 6 X 4第二类防雷建筑物4 5W 1 0 X 1 0 或W 1 2 X 8第三类防雷建筑物6 0W2 0 X2 0 或W2 4 X1 6接闪器的选
35、择和布置合理设计的接闪器将显著地减少雷电击中需要防雷空间的可能性。只有将防雷装置的设计与建筑结构设计同时进行时，才能在技术和经济上得到最优化的组合。特别是在设计建筑物时，就应充分利用建筑物的金属物作为防雷装置的诸部分之用。I E C 1 0 2 4-1：1 9 9 0 当符合下表的要求时、接闪器的布置就是合适的。按照保护级别布置接闪器保护角法：接闪导体、避雷针、避雷杆塔和避雷线的位置，应使被保护建筑物的各个部分都处于由接闪装置导体上的各点以“角朝四面八方向地面投影”所形成的轨迹面之内。保护角法有几何局限。滚球法：对具有复杂几何形状的建筑物，或 当 I E C 1 0 2 4 T 的 表 1 排
36、除采用保护角法时，应采用滚球法来确定建筑物的面积和各部分的保护空间。“滚球”半径应符合所选择的防雷系统保护等级。滚球法是在建筑物上才利用半径为“R”的球，绕建筑物滚动，直到碰到地平面，或碰到与地平面接触且能用作雷电导体的任何永久性建筑物或物体为止。在滚动接触建筑物的地方便有可能受到雷击。在这样的点和地段处，就需要由接闪导体来提供防雷保护。防雷系统的保护空间就是“滚球”接触该导体并作用于建筑物时并未穿过的那块空间的体积。保护等级和防雷系统的安装成本随所选滚球的尺寸的缩小而增加。网格法：接闪导体或屋顶导体应形成一个闭合多边形，其周边应靠近屋顶的边缘布设。这种多边形接闪装置应通过增设相互连接的横向接
37、闪导线来完善，以形成符合I E C 1 0 2 4 T 表 1 要求的网格。安装注意事项：砖木结构的房屋，可把避雷针敷设在山墙顶部或屋脊匕用抱箍或对锁墙丝固定于梁匕固定部分的长度为针高的1/3。也可以将避雷针嵌于砖墙或水泥中，为了结构的坚固，插在砖墙中的部分为针高的1/3,插在水泥中部分约为针高的1/4 T/5。对于平顶屋上的避雷针应安上底座与屋顶层连接，并用螺丝紧固好。2、引下线：连接接闪器，接地装置的金属导体称为引卜线。雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引卜线，经过实践证明这种方
38、法不但可行,而且比专门引下线有更多的优点，因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第”笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，可以避免发击和旁侧闪击的现象发生。安装注意事项：a、为了减少引下线的电感量，引下线应沿最短接地路径敷设。对于建筑艺术要求较高的建筑物，引下线可采用暗敷设，但截面要加大。b、由于建筑物的造型不同，不能做直线引下时，应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的0.1 倍，一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角。C、引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点，以防接触电压的危害。d、距地面2 m 以内的引下线，应有良好的保护
39、，用瓷管或耐阳光的塑料管套住，避免人或动物触碰。f、为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻，要在每根引下线上做断接卡子，断接卡子标准第4.2.3 条规定距地面最高为1.8 m。暗装引下线也应在相应的地方做断接卡子接线盒。（利用混凝土柱钢筋做引下线时，不必做断接卡子，但必须引出测量线端子外露墙面）断接卡子必须镀锌，并保护接触面严密，接触面不得小于1 0 m m?卡接母丝直径必须大于8 m m,卡接母丝上应套有弹簧垫圈。3、接地装置从防雷的角度讲：把接闪器通过引卜线与大地作良好的电气连接装置就称之为接地装置。接地装置的作用是把由接闪器和网络屏蔽引来的雷电流因快地放泻到大地中去，以保
40、护人员、设备和建筑物的安全。理想的接地装置（包括从接闪器到地面的引线）是没有电阻的，假如这样的装置存在那么雷击的时候不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电压都为零。这样的避雷系统对人来讲是绝对安全的。但实际上，这样的接地装置是不存在的，所以引出很多接地的技术问题。G B 5 0 0 5 7-9 4 （2 0 0 0）建筑物防雷设计规范国家标准第四章、第三节：接地装置、第 4.3.4条在高土壤电阻率地区，降低防直击雷接地装置接地电阻宜采用下列方法：一、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于有效长度，有效长度应符合本规范附三的规定。二、接地体埋于较深的低电阻率土壤中。三、采用降阻剂。四、
41、换土。注解：1、G B 5 0 0 5 7 标准未规定除“降阻剂”外的其他接地产品可在接地系统中使用。2、接地体有效长度的计算如卜：l e e 2、万 G B 5 0 0 5 7-9 4 （2 0 0 0）建筑物防雷设计规范附录三 式 中 l e 一接地体有效的长度（m）；P-敷设接地体处的土壤电阻率（Q.m）3、请注意 接地体有效长度的计算和标准第3.2.3 条 金属铠装电缆的埋地长度要求 是一样的。A、接地装置的构成：接地装置是由接地线和接地体两部分构成的。a、接地线：是指从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体。分为接地干线（也称母线）和接地分支线。b、接地体：是指埋入土壤中或混凝土法础
42、中作散流用的导体。有人工接地体和自然接地体两种，有些自然接地体埋入地中或水中，能够很好地起到降低接地电阻，均衡电位的作用，且能节约钢材，能提高电气本身运行的可靠性，还有一种是接地网性能较好。现分析如下：C、接地网：是把需要接地的各系统统一接到个地网上，或者把各系统原来的接地网通过地下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的接地网络装置。接地网又分共用接地网和独立接地网两类。但最终独立接地网会被共用接地网所取代。d、接地线：制作接地线，在地下不得用裸铝导体、蛇 皮 管（金属软管）、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆金属护层，因为这些材质的强度差又易腐蚀，作接地线很不可靠，故不能用作接地
43、线。接地线应与水平接地体的截面相同。其规格如下表：钢接地体和接地线的最小规格种 类规格及单位地 上地 下室内室外交流电回路直流电回路圆钢直 径（m m）681 01 2扁钢截 面(m m)26 01 0 01 0 01 0 0厚 度（m m）3446角钢厚 度（m m）22.546钢管管壁厚度（m m）22.52.53.54.5可利用下列接地线与接地体连接:Z 1）建筑物的金属结构（梁柱等）及设计规定的S t 内部的结构（按地分支线 接地线4 j 2）接地干线3）钢筋。起重机与升降机构架、皮带机捆架、设备构架及外壳、电气竖井等.配线的钢管。接j垂直安装;钢 地 产 按 地 体 水 平 安 装
44、了 材装 J 铜板接地体置|可利用的自然接地体有下列几种，1）埋设在地下的金属管道。（不包括易燃易爆物质管道）2）金属井管。3）与大地有可靠连接的建筑物金属的结构。4）水工相筑物及类似的梅筑物的金属管桩。自然接地体B、接地母线也称接地连接线，即从引下线断线卡或换线处至接地体和连接垂直接地体之间的连接线。接地母线一般使用-4 0 m m X 4 m m 的镀锌扁钢。接地母线之间的连接应采用搭接焊接。见 建筑电气安装I程实用技术手册下册第七篇：建筑防雷及接地装置安装。皿、接 地 装 置 的 施 工 参考9 9 D 5 0 1-1、9 9 （0 3）D 5 0 1-1 建筑物防雷设施安装1、人工接地
45、体A、垂直接地体：宜使用长度不小于2.5 m 的 L 5 0 X 5 0 X5 m m 的角钢、5 0 钢管或中2 0 的圆钢，圆钢、钢管的端部加工成斜口或锻造成锥形；角钢的一端应锯成尖头形状，尖点应保持在角钢的角脊线上并使两斜边对称。接地体的安装：在接地极沟内放在沟的中心线上，垂直打入地下，顶部距地面不小于0.6 m,间距不小于两根接地体长度之和（即不小于5 m）,当受地方限制时，可适当减少一些距离，但不小于接地体的本身长度。接地体与地面保持垂直，防止接地体与土壤间产生缝隙，增加接触电阻影响散流效果。附设在腐蚀性较强的场所或土壤电阻率大于1 0 0 Q.m 潮湿土壤中的接地装置，应适当加大截
46、面或热镀锌。B、水平接地体：水平接地体多用于环绕建筑物四周的联合接地，常用-4 0 m m X 4 m n i 镀锌扁钢，最小截面不应小于1 0 0 m m；厚度不应小于4 nlm。当接地体沟挖好后应垂直敷设在地沟内（不应平放），垂直放置时，散流电阻较小。顶部埋设深度距地面不应小于0.61n，水平接地体多根平行附设时水平间距不小于5 m。沿建筑物外面四周附设成闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边。不要把水平地体直接埋在建筑物基础坑的土壤里，因为接地体受土壤的腐蚀早晚会损坏的，被建筑物压在下边,日后也无法维修。C、铜板接地体：铜板接地体一般使用9 0 0 m m X9
47、 0 0mmX L 5 m m 的铜板，铜板与接地线的连接有四种形式：1 .在接地铜板上打孔，用单股中L 3-2.5 铜线将铜接地线（绞线）绑扎在铜板上，在铜绞线的两侧用气焊焊接。2 .在接地铜板上打孔，将铜接地绞线分开拉直、搪锡后分四处用单股中1.3-2.5 铜线绑扎在铜板上，用锡逐根与铜板焊好3 .在接线端部，铜端子与铜接地板的接触面处搪锡，用5 X 6 的铜钾钉将端子与铜板钾紧，在接线端子周围进行锡焊。铜端子规格为-3 0 乂1.5 0 1 0 1；1 尸7 5。111111。4 .使用-2 5 X 1.5 m m 的扁钢板进行铜焊固定连接。D、非金属接地模块非金属接地模块是一种以非金属
48、材料为主体的接地体。它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成,它的诞生开创了接地材料和接地技术的新时代。通常的接地体多为金属导体，最常见的有角钢、圆钢、钢管、铜棒、铜板等。其缺点是:用料多、耗资大、寿命短、稳定性差、不宜在高土壤电阻率区使用。而非金属接地模块则用料少、耗资小、寿命长、稳定性好，特别适合于高电阻率土壤地区使用。若接地点周围为砂石或岩地层,可用它制作地网来解决一些接地工作中的疑难问题,非金属接地模块能获得低接地电阻的基本原因是在相同的外形尺寸下，它比金属材料可成倍地增大接地体和土壤层之间的接触面积，从而增大了接地体本身的散流面积；减少了接地体和土壤之间的接触电阻；加之其本身
49、具有很强的吸湿性和保湿性,充分发挥了接地体中电解物质的导电作用。2、雷电保护接地接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷，避雷工作的最终都是把雷电流泻放入大地。储存雷电能量为人类造福，目前科技还达不到，因此没有合理而良好的接地装置是不可能谈及防雷的。所以说设计、施工好高标准的接地系统是防雷工作的前中之正：。过去讨论接地的时候，总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上。长期以来，人们有一个错觉,认为接地电阻越小避雷效果就越好，被保护的对象就安全。当然电阻越小散流越快，雷击的高电位保留时间越短，危险性越小，其跨步电压、接触电压产生的机遇也就越小。但是，近十几年来的实践证
50、明，与其说接地电阻值重要，不如说接地装置的结构更合理、重要。现在的城市，在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备，需要多种接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等，这麽多系统的接地到底采用哪重好呢？现一一解释如下：根据实践证明，共用接地是应用最为广泛的接地方式。A、独立接地：如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除仃防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避击方式外，一般不再长采用独M接地的