防雷技術論文

　　採取有效的防雷措施對防止建築物損壞、電氣線路停電及電氣裝置損壞具有重要意義。小編整理的，希望你能從中得到感悟!

　　篇一

　　淺談防雷技術

　　【摘 要】本文針對雷電的主要特徵、雷擊規律、 避雷針的設定等環節的技術進行了闡述， 並對防雷技術方面的問題提出了一些看法。

　　【關鍵詞】防雷技術;避雷;雷擊規律;避雷針

　　0 引言

　　雷電是自然界中一種常見的放電現象。關於雷電的產生有多種解釋理論，通常我們認為由於大氣中熱空氣上升，與高空冷空氣產生摩擦，從而形成了帶有正負電荷的小水滴。當正負電荷累積達到一定的電荷值時，會在帶有不同極性的雲團之間以及雲團對地之間形成強大的電場，從而產生雲團對雲團和雲團對地的放電過程，這就是通常所說的閃電和響雷。

　　近年來，隨著我國現代社會的快速發展，高大建築和大型廠站的興建，雷電災害的發生越來越頻繁，損失也越來越大。因此在建築物施工中必須有足夠小的接地電阻值和安全可靠的接地裝置，使電路執行穩定、質量可靠，保證裝置和工作人員的安全，保護建築物及強、弱電裝置的安全執行。

　　1 雷電的主要特徵

　　***1***放電時間短，一般約50-100微秒。

　　***2***衝擊電流大，其電流可高達幾萬到幾十萬安培。

　　***3***衝擊電壓高，感應電壓可高達萬伏。

　　***4***釋放熱能大，瞬間能使區域性空氣溫度升高至數千度以上。

　　***5***產生的衝擊壓力大，空氣的壓強可高達幾十個大氣壓。

　　此雷電極具破壞力。

　　2 雷擊規律

　　雷擊規律的影響因素。大量雷害事故統計資料和試驗研究證明，雷擊的地點和建築物遭受雷擊的部位是有一定規律的，這些規律稱為雷擊規律。地面上建築物的性質、形狀，以及建築物的結構、內部裝置情況對雷擊的選擇都會產生影響。當雷電先驅發展到離地面不遠的空中時，地面上的電場不斷增強，在高大建築物的尖頂和邊緣上場強最大，構成雷電發展的良好條件。雷電先驅就自然被吸引到這些地方，因此高大建築物就容易遭雷擊。

　　3 避雷針的設定

　　3.1 安裝避雷針是防止直擊雷的主要措施

　　當施工現場位於山區或多雷地區，變電所、配電所應裝設獨立避雷針。正在施工建造的建築物，當高度在20m以上應裝設避雷針。施工現場內的塔式起重機，井字架及腳手架機械裝置，若在相鄰建築物、構築物的防雷設定的保護範圍以外，且在表1中規定範圍內，則應安裝避雷針。若最高機械裝置上的避雷針，且應保證最後退出現場，則其他裝置可不設避雷針。

　　3.2 施工現場機械裝置需安裝避雷針的規定

　　避雷針的接閃器一般選用?椎16mm圓鋼，長度為1～2m，其頂端應車製成錐尖。接閃器須熱鍍鋅。

　　機械裝置上的避雷針的防雷引下線可利用該裝置的金屬結構體，但應保證電氣聯接。機械裝置所有的動力、控制、照明、訊號及通訊等線路，應採用鋼管敷設。鋼管與機械裝置的金屬結構體作焊接以保證其接地通道的電氣連線。

　　3.3 避雷帶的設定

　　一般民用建築都採用屋面女兒牆頂敷設避雷帶的方式，只要用直徑8mm以上鍍鋅圓鋼與避雷帶焊接即可，注意焊接處做防鏽處理。為適應這種屋面後裝修的需要，可在這種暗式防雷系統的設計、施工中，先在屋面適當位置佈置若干外露的防雷接線柱頭。

　　獨立避雷針的接地裝置應單獨安裝，與其他保護的接地裝置的安裝分開，且保持有3m以上的安全距離。

　　3.4 接地裝置

　　除獨立避雷針外，在接地電阻滿足要求的前提下，防雷接地裝置可以和其他接地裝置共用。接地極宜選用角鋼，其規格為40mm×40mm×4mm及以上;若選用鋼管，直徑應不小於50mm，其壁厚不應小於3.5mm。垂直接地極的長度應為2.5m;接地極間的距離為5m;接地極埋入地下深度，接地極頂端要在地下0.8m以下。接地極之間的連線是通過規格為40mm×4mm的扁鋼焊接。焊接位置距接地極頂端50mm。焊接採用搭接焊。扁鋼搭接長度為寬度的2倍，且至少有3個稜邊焊接。扁鋼與角鋼***或鋼管***焊接時，為了保證連線可靠，應事先在接觸部位將扁鋼彎成直角形***或弧形***，再與角鋼***或鋼管***焊接。

　　4 防雷接地一些常見質量問題及預防措施

　　4.1 防雷接地常見以下質量問題

　　4.1.1 帶間及引下線採用對焊或單面焊接，在接地引線中電線的質量不過關，搭接長度不足，焊介面鏽蝕現象嚴重;支架問距太大，帶形變形、支架脫落，彎角及引下角呈銳角，引下點間距偏大。

　　4.1.2 屋面金屬物未做作防雷接地，在屋面的設計中沒有安裝雷電接受裝置。

　　4.2 預防措施

　　4.2.1 帶間引下線及接地線焊接必須採用雙面焊接，電線在安裝過程中必須按照國家規定標準檢查其質量問題。搭接長度按國家規範要必須大於6dl3]，焊口處應做防腐處理。支架安裝距離應在1.0m～1.5m之間，一至三類防雷建築物防雷引下點間距分別小於12m、18m、25m。

　　4.2.2 屋面金屬物必須與防雷系統做電焊焊接連通，在屋頂必須直接或者間接的雷電接受系統。

　　5 結語

　　隨著人們生活水平的提高，人們對電氣安裝工程的防雷接地安裝質量有了更高的要求。防雷與接地是關係建築物及人身生命安全的頭等大事，在建築物遭受雷擊的過程中，會產生高壓電流，不但破壞建築的質量問題，更對人體造成傷害。雷擊時有強大電流通過，產生機械力和熱效應，破壞建***構***築物和電氣裝置。但是在施工過程中施工人員對防雷接地重視不夠，認為其技術性不強，工藝較簡單，範圍又窄小，在以往的施工過程中由於施工的不規範和作業紕漏而忽視了防雷設計問題。現在防雷問題中主要存在的問題有防雷接地系統設計的不合理。電氣安裝關鍵在於它的安全性、可信性、維修性及可實施性，建築物的防雷接地系統是電氣安裝中的非常重要的一項。

　　【參考文獻】

　　[1]99D501-1建築物防雷設定安裝[S].

　　[2]關象石.建築物防雷裝置中的接閃器可否暗敷[Z].

　　[3]張小青.建築防雷與接地技術[M].

　　篇二

　　建築防雷技術應用

　　【摘要】採取有效的防雷措施對防止建築物損壞、電氣線路停電及電氣裝置損壞具有重要意義。根據建築物所處的環境和受雷電影響的程度確定建築物的防雷等級，採取了綜合防雷保護措施。採用避雷針完成直擊雷保護並確定了保護範圍，採用電湧保護器完成建築物內部防雷保護並確定了接線形式，具有應用價值。

　　【關鍵詞】建築;雷電;避雷針;電湧保護器

　　Abstract：It is of significance to use effective lightning protection technology to avoid building damages，power wiring outage and electrical equipment damages. The determination of lightning protection level is made on the basis of the environment of the buildings and the lightning influence，and in the same way are the comprehensive lightning protection methods taken. The thesis is of practical value in accomplishing direct lightning protection and determining protection domain through lightning conductor as well as in accomplishing internal lightning protection of buildings and determining wiring forms through surge protection device.

　　Key words：buildings;lightning;lightning conductor;surge protection device

　　雷電是一門古老而有神祕色彩的科學，人類和雷電鬥爭的歷史悠久。

　　自從富蘭克林***Benjamin Franklin，1706-1790***研究大氣物理建立雷電理論併發明瞭避雷針以來，人類同雷電的鬥爭進入了新的領域。1972年日本日立公司研製成功了配電用無間隙避雷器，防雷科學得到了大的發展，高電壓雷電保護技術基本成熟。

　　工業化和科技的進步使得各種高層建築和特殊用途建築如雨後春筍般的拔地而起，這也為雷電防護提出了大量新的問題。“靜電抵抗”、“電磁干擾”、“熱島效應”等等問題都有待進一步研究和解決。近年來圍繞這些問題人們進行了不懈的努力，提出了許多新的防雷理論，研製出一大批新的防雷器件、裝置和材料，開發出許多全新的雷電防護技術，但這些理論、技術和裝置並未得到很好的推廣。因此，增強防雷意識成為全社會應該關注的問題。

　　按GB50057-1994規定，各類防雷建築物應裝設防直擊雷的接閃器，接閃器應沿圖1所示的屋角、屋脊和屋簷等易受雷擊的部位敷設[1]。

　　***1***不同屋頂坡度***0°、15°、30°、45°***建築物的雷擊部位見圖1。

　　圖1 建築物易受雷擊的部位

　　說明：***a******b***簷角、女兒牆、屋簷;***c***屋角、屋脊、簷角、屋簷;***d***屋角、屋脊、簷角

　　***2***屋角與簷角雷擊率最高。

　　***3***屋頂的坡度越大，屋脊的雷擊率也就越大，當坡度大於40°時，屋簷一般不易遭受雷擊。

　　***4***當屋面坡度小於27°、長度小於30m時，雷擊多發生在山牆，而屋脊和屋簷一般不易遭受雷擊。在進行防雷設計時，應對易遭受雷擊的部位進行重點保護。

　　如果雷電直接擊中具有避雷裝置的建築物或設施，接地網的地電位會在數微秒之內被抬高數萬或數十萬伏，高度破壞性的雷電流將從各種裝置的接地部分，流向供電系統或各種網路訊號系統，或者擊穿對地絕緣而流向另一設施的供電系統或各種網路訊號系統，從而反擊破壞或損害電子裝置。同時，在未實行等電位聯結的導線迴路中，可能誘發高電位而產生火花放電。

　　建築物***包括構築物***防雷的目的在於防止或最大限度減少雷擊建築物而造成損失。其意義可概括為以下幾點：

　　***1***當建築物遭受直擊雷或雷電波侵入時，可保護建築物內部的人身安全。

　　***2***當建築物遭受直擊雷時，防止建築物遭到破壞。

　　***3***保護建築物內部存放的危險品，不會因為雷擊和雷電感應而引起燃燒和爆炸。

　　***4***保護建築物內部的重要裝置和電氣線路，使之不受損壞並能正常工作。

　　針對直擊雷、雷電波侵入、感應雷、地電位反擊以及由此引起的災害，應採取相應的保護措施。據有關統計資料，直擊雷的損壞僅佔15%，而雷電電磁脈衝的損壞佔85%。因此，現代建築的防雷設計已不同以往，在做好直擊雷防護的同時還必須對雷電電磁脈衝的防護加以重視[2]。

　　在進行建築物防雷設計時，首先是要確定建築物的防雷等級。《建築物防雷設計規範》中，對建築物防雷等級的劃分，除了由建築物的功能定性外，第二、三類防雷建築，還取決於建築物的年預計雷擊次數N。

　　建築物年預計雷擊次數應按下式計算：

　　式中：N――建築物年預計雷擊次數***次/a***;k――校正係數，在一般情況下取1，在下列情況下取相應數值：位於曠野孤立的建築物取2;金屬屋面的磚木結構建築物取1.7;位於河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風口等處的建築物，以及特別潮溼環境建築物取1.5;Ng――建築物所處地區雷擊大地的年平均密度[次/***km2・a***];Ae――與建築物具有相同雷擊次數的等效面積***km2***。 　　雷擊大地的年平均密度應按下式計算：

　　式中：Td――年平均雷暴日，根據當地氣象臺、站資料確定***d/a***。

　　建築物等效面積Ae是其實際平面積向外擴大後的面積，其計算方法如下：

　　***1***當建築物的高H小於100m時，其等效面積按以下公式計算：

　　式中：L、W、H──分別為建築物的長、寬、高***m***。

　　***2***當建築物的高H等於或大於100m時，建築物的等效面積按下式計算：

　　***3***當建築物各部位的高不同時，應沿建築物周邊逐點算出最大擴大寬度，其等效面積Ae應按每點最大擴大寬度外端的連線線所包圍的面積計算。

　　目前我國《建築物防雷設計規範》以“滾球法”確定避雷針***針高h***的保護範圍。所謂“滾球法”，就是選擇一個半徑為***滾球半徑***的球體，沿需要防護直擊雷的部位滾動，如果球體只接觸到避雷針***線***或避雷針***線***與地面，而不觸及需要保護的部位，則該部位就在避雷針***線***的保護範圍之內。滾球半徑按建築物的防雷類別而取不同值[2]。

　　***1***當避雷針高度時，避雷針在被保護物高度的平面上的保護半徑：

　　***2***當避雷針高度時，在避雷針上取高度的一點代替單支避雷針的針尖做圓心，其餘與上述時的演算法相同。

　　避雷針一般用圓鋼或焊接鋼管制成。針長1m以下時，圓鋼直徑不得小於12mm，鋼管直徑不得小於20mm;針長1～2m時，圓鋼直徑不得小於16mm，鋼管直徑不得小於25mm;裝在煙囪上方時，因為煙氣有腐蝕作用，故宜採用直徑20mm以上的圓鋼或直徑不小於40mm的鋼管。

　　建築物內部防雷工程涉及面寬，面對的是包括感應雷、雷電波侵入和線路浪湧高電壓在內的眾多損害，歸納起來危害最大的主要方面是高電壓的引入。

　　高電壓引入主要有三種：一是雷直接擊中金屬導線，高壓雷電以波的形式沿著導線傳播進入室內，即雷電波侵入;第二種是來自感應雷的高電壓脈衝，即感應過電壓;第三是地電位反擊，這種反擊會沿著電力系統的零線，保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內或傳播到更大的範圍，造成大面積的危害。內部防雷系統可安裝防雷器SPD。

　　SPD中文簡稱電湧保護器，又稱浪湧保護器。IEC標準規定，電湧保護器是一種抑制線路過電壓和過電流的裝置。依照《建築物防雷設計規範》和《建築物電子資訊系統防雷技術規範》，應按照分級保護、逐級洩流的原則設定建築物防雷保護。

　　圖2 IT***無中性線***系統電湧保護器的裝設

　　圖3 TT、TN-S、IT***引出中性線***系統電湧保護器的裝設

　　在建築物電源的總進線處安裝放電電流較大的電壓開關型SPD;在重要樓層或重要裝置電源的進線處加裝限壓型SPD;在末端配電處安裝限壓型SPD。安裝點之間的距離要大於10m，為了避免間距不夠，造成二級或三級電湧保護器首先遭受雷擊而損壞，可以採用帶電磁線圈的防雷箱。

　　在安裝時有三個問題需要注意：一是電湧保護器與母線連線的導線要短而直，長度不能超過0.5m，連線線過長可能導致上級SPD還沒分流，電湧就串到下級SPD處，導致下級SPD被燒燬;二是為了防止絕緣老化而造成短路、保護各級的SPD及SPD的檢修方便，在SPD安裝線路上應該裝有過電流保護器。

　　對於不同的系統採取不同的電湧保護器接線方式：

　　***1***供電系統中性線與PE***保護線***直接連線或沒有中性線時按圖2所示接線。

　　***2***供電系統中性線與PE***保護線***不直接相連時，有兩種接線形式，如圖3所示。接在每一相線與接地端子或總保護線之間和接在中性線與接地端子或總保護線之間，取其路徑最短者;接在每一相線與中性線之間和接在中性線與總保護端子或總保護線之間，取其路徑最短者。

　　嚴格按照防雷設計規範，應用現代防雷技術和裝置完成對建築物的各種雷電過電壓及其衍生的過電壓防護，對確保建築物安全意義重大。

　　參考文獻

　　[1]建築物防雷設計規範***GB50057-94***[M].北京：中華人民共和國建設部，2000.

　　[2]北京市建築設計研究院.建築電氣專業設計技術措施[M].北京：中國建築工業出版社，1998.

　　[3]李英姿.建築電氣施工技術[M].北京：機械工業出版社，2007.

　　[4]國家標準GB50034-2004.建築物電子資訊系統防雷技術規範[M].北京：中國建築工業出版社.

　　作者簡介：邢天石***1992―***，男，大學本科，現就讀於四川大學商學院。