20.建筑防雷

建筑防雷主讲：杜书廷一、雷电现象及有关名词术语1、雷电的形成下行先导放电2、雷电流的特性雷电放电速度很快，雷电流的幅值很大，陡度很高，且其电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电阻有关。3、直雷电的危害雷电的作用分为三类直击雷——雷直接击在建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应。感应雷——雷电流产生的电磁效应和静电效应。高电位的引入——雷电流沿电气线路和管道引入建筑物的内部。4、感应雷和高电位反击5、球形雷6、雷电日——在一年中，能听到一声（或以上）雷声的总天数。7、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不至于损坏时的电流，单位一般是kA。8、雷击的选择（1）高耸突出的建筑物（2）排出导电尘埃的厂房和废气管道（3）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。二、民用建筑物的防雷分类1、一类防雷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；高度超过100m的建筑物2、二级防雷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19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3、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及以上的民用和一般工业建筑物；高度超过15m以上的烟囱、水塔等孤立的构筑物，在雷电活动较弱的地区高度为25m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筑物。三、工业建筑物的防雷分类1、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。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3、第三类工业建筑物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四、建筑防雷系统1、接闪器（1）避雷针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度最大，所以最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。结构避雷针一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成，圆钢截面不得小于100mm2，钢管厚度不得小于3mm。避雷针的直径不得小于下列数值:针长1m以下圆钢12mm，钢管20mm针长1～2m圆钢16mm，钢管25mm烟囱顶上的针圆钢20mm避雷针应考虑防腐蚀，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其它防腐措施。顶端形状可做成尖形、圆形或扁形。（2）避雷带通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋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）的建筑物，雷击部位是有一定规律性的。避雷带就是对建筑物雷击率高的部位，进行重点保护的一种接闪装置。（3）避雷网当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。避雷网（带）分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一般可用直径8mm的圆钢或截面12x4mm2的扁钢做成。为避免接闪部位的振动力，宜将网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意美观和伸缩问题。暗装时可利用建筑内不小于3mm的钢筋。（4）避雷线（5）避雷环（6）接闪器的保护范围2、引下线引下线可分明装和暗装两种明装时一般采用直径8mm的圆钢或截面l2x4mm2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，弯角应大于90。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下0.3到地上1.7m的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏。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。3、接地装置可分为三类（1）垂直埋设的接地体（2）水平接地体和联接条（3）人工接地体专门用于防雷保护的接地装置。垂直接地体可采用直径20~50mm的钢管或角钢。长度为2~3m一段。间隔5m埋一根。顶端埋深为0.5~0.8m。用接地连接条或水平接地体将其连成一体。水平接地体和接地连接条可采用25x4~40x4mm2的扁钢做成。埋深一律为0.5～0·8m。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规范要求。（4）接地的一般要求①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。②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。③接地极与独立避雷针接地极之间的地下距离不应小于3M④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。⑤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。五、各类防雷建筑物的保护措施1、防直接雷采用避雷针，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，可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。关于采用避雷针防直接雷的作用原理，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mA。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。因此，避雷针在雷云电场作用下，以无声放电产生的避雷作用是微不足道的。另外一些人认为，避雷针的作用是接受雷电，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，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。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建筑物免遭直接雷击，该范围就是避雷针的保护范围。2、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，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生的强大电磁场，使金属间隙因感应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。静电感应雷电磁感应雷3、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，通常采用以下几种方法:（1）配电线路全部采用地下电缆;（2）进户线采用50~100m长的一段电缆;（3）在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。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。