【文章內(nèi)容簡介】 數(shù)大于或等于 ，或通過調(diào)查確認(rèn)需要防雷的建筑物；建筑群中最高或位于建筑群邊緣高度超過 20m的建筑物；高度為 15m及以上的煙囪、水塔等孤立的建筑物或構(gòu)筑物，在雷電活動較弱地區(qū) (年平均雷暴日不超過 15)其高度可為 20m及以上；歷史上雷害事故嚴(yán)重地區(qū)或雷害事故較多地區(qū)的較重要建筑物。 建筑物的防雷分級 防雷措施 現(xiàn)代防雷技術(shù)的理論基礎(chǔ)在于：閃電是電流源，防雷就是要 提供一條雷電流對地泄放的合理的阻抗路徑，而不能讓其隨機性選擇放電通道 ，簡言之 防雷就是控制雷電能量的泄放與轉(zhuǎn)換 。避雷器的作用是將雷電流引入大地，保護(hù)建筑物。 現(xiàn)代防雷保護(hù)的三道防線： 外部保護(hù) 將絕大部分雷電流直接引入地下泄散； 內(nèi)部保護(hù) 阻塞沿電源線或數(shù)據(jù)線、信號線引入的侵入波危害設(shè)備； 過電壓保護(hù) 限制被保護(hù)設(shè)備上雷電過電壓幅值。 這三道防線相互配合，各盡其職，缺一不可。 建筑物防雷 外部防雷 內(nèi)部防雷 接閃 接地 限幅 屏蔽 疏導(dǎo) 布線 等電位 電涌保護(hù)器 穿金 屬管 路徑 設(shè)計 屏蔽柵屏蔽網(wǎng) 屏蔽線 等電位 連接 接地 裝置 防雷 引下線 避雷針 帶、網(wǎng) 防直擊 引 流 減感應(yīng) 泄 放 防反擊 防擊穿 減感應(yīng) 減感應(yīng) 封閉 電流 防侵入 防反擊 減感應(yīng) 注意： 防雷裝置不能阻止雷閃的形成，防雷器件不能完全抑制所有過電壓和過電流 防雷系統(tǒng) (1) ① ② ③ 建筑物上安裝避雷帶（三級防雷建筑物）。 避雷針、避雷帶通稱接閃器，安裝在建筑物的頂端，以引導(dǎo)雷云與大地之間放電。 (2) ① 將金屬屋面或鋼筋混凝土屋面的鋼筋用引下線與接地裝置連接 ② 將建筑物內(nèi)的金屬管道、鋼窗等與接地裝置連接（一、二級防雷建筑物）。這樣做可以使殘留在建筑物上的電荷順利引入大地，消除建筑物內(nèi)部出現(xiàn)的高電位。 (3) 防雷電波侵入的措施 ① 在進(jìn)戶架空電力線路上或進(jìn)戶電纜首端安裝閥型避雷器（一、二級防雷建筑物）。 ② 在進(jìn)戶線上安裝最簡單的避雷器，如羊角保護(hù)間隙。 防雷裝置 建筑物的防雷裝置一般由接閃器、引下線、接地體三個基本部分組成。 接閃器又稱受雷裝置，是接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其型式有避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)、避雷線四類。金屬屋面也可作為接閃器。 1) 避雷針通常設(shè)在被保護(hù)的建筑物頂端的突出部位。有時也采用鋼筋混凝土或鋼架構(gòu)成獨立式避雷針。 零電暈及低電暈接閃體 中電暈接閃體 高電暈接閃體 接閃器防雷原理： 靜態(tài) : 電感線圈提供外殼與地的通道 ,使電暈電荷流入大地 , 減小電暈延緩發(fā)射向上閃流的影響 . 動態(tài) : 當(dāng)雷電場向下移動時 , 由于頻率很高 ,電感線圈相當(dāng)于開路 . 在針尖與外殼 (3mm間隙 ) 之間的電場強度逐漸增強 ,當(dāng)達(dá)到 3MV/米時 ,空氣被擊穿 ,雪崩開始 . 由于接閃體的增強電強能力是 1:15, 此時的空間電場便恰好是 200kV/米 , 向上閃流便持續(xù)向上發(fā)展 . 避雷針 接閃器的保護(hù)范圍由新頒國家標(biāo)準(zhǔn) GB50057— 94則規(guī)定采用 IEC推薦的“滾球法”來確定。 滾球法 —— 選擇一個半徑為 hr的球體，沿需要防護(hù)直擊雷的部分滾動；如果球體只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護(hù)的部位時，則該部位就在這個接閃器的保護(hù)范圍之內(nèi)。 (1) 當(dāng)避雷針高度 h≤hr ① 距地面 hr處作一平行于地面的平行線。 ② 以避雷針的針尖為圓心， hr為半徑，作弧線交平行線于 A、 B兩點。 滾球法 ③ 以 A、 B為圓心， hr為半徑作弧線，該弧線與針尖相交，并與地面相切。由此弧線起到地 ④ 避雷針在被保護(hù)物高度 hx的 xx′平面上的保護(hù)半徑 rx按下式計算： (2) 當(dāng)避雷針高度 h＞ hr 時，在避雷針上取高度為 hr的一點代替避雷針的針尖作為圓心。其余的作法如同上述 h≤hr時。 ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h? ? ? ? 機房 總部 Z G U I I I 5 A23 .0m1 .8m15m12m2 . 5 m保 護(hù) 范 圍 之 內(nèi)保 護(hù) 范 圍 之 內(nèi)天 線防直擊雷示意圖 ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h? ? ? ?避雷針保護(hù)范圍 【例 】某廠一座 30m高的水塔旁邊，建有一水泵房（屬三類防雷建筑物），尺寸如圖。水塔上面裝有 2m高的避雷針。試問此避雷針能否保護(hù)這 32 ( 2 60 32) 8 ( 2 30 8 ) 3xrm? ? ? ? ? ? ? ? ?22( 12 6) 5 xr m r? ? ? ? ?現(xiàn)水泵房在 hx=8m高度上，最遠(yuǎn)一角距離避雷針的水平距離為 可見能保護(hù)這一水泵房。 而 h=30m+2m=32m， hx=8m，因此得保護(hù)半徑 建筑物防雷類別 第一類 第二類 第三類 滾球半徑 hr（ m） 30 45 60 避雷網(wǎng)格尺寸（不大于）（ m） 55或64 1010或128 2020或2416 查表知滾球半徑為 hr=60m 【解】 ( 2 ) ( 2 )x r x r xr h h h h h h? ? ? ? 避雷帶是一種接閃器，水平敷設(shè)在建筑物頂部突出部位，如屋脊、屋檐、女兒墻、山墻等位置，對建筑物易受雷擊部位進(jìn)行保護(hù)的條形長帶。 2) 避雷帶 避雷網(wǎng)是縱橫交錯的避雷帶疊加在一起，形成多個網(wǎng)孔，它既是接閃器，又是防感應(yīng)雷的裝置，因此是接近全部保護(hù)的方法，一般用于重要的建筑物。 避雷網(wǎng)宜采用暗裝，其距屋面層的厚度一般不大于 20mm。 通常最好采用明裝避雷帶與暗裝避雷網(wǎng)相結(jié)合的方法，以減少接閃時在屋面層上擊出的小洞。 3) 避雷網(wǎng) 在平面屋頂設(shè)避雷帶引下線接地 4）避雷線 也叫架空地線，它是懸掛在高空的接地導(dǎo)線，其作用和避雷針一樣，也是防雷保護(hù)的主要措施之一。避雷線一般采用截面積為 35～ 70的鍍鋅鋼絞線，需要用支持物將它懸掛起來，并順著每一根支柱引下接地線，與接地裝置相連。 避雷線是 送電線路防雷 保護(hù) 最基本的措施之一，它可以防止雷電直擊于導(dǎo)線。避雷線還可以用來保護(hù)面積較大的發(fā)電廠和變電所內(nèi)的屋外配電裝置，以及保護(hù)建筑物和儲存可燃物或有爆炸性危險品的倉庫等。 雙根避雷線 保護(hù)范圍圖 單根避雷針 保護(hù)范圍 引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導(dǎo)線，它可以把接閃器上的雷電流引到接地裝置上去。引下線可以用圓鋼和扁鋼制作，截面積不小于 48mm2?，F(xiàn)在常用同軸電纜。 同軸電纜下引線的優(yōu)點： , 建筑物層間沒有電位差 .沒有側(cè)向跳火 .電磁感應(yīng)影響小 . 、靈活 .可選用最安全可靠的路線敷設(shè) .如通風(fēng)井、外墻與玻璃幕墻之間等 . (IEC建筑防雷草案要求電子設(shè)備在 LPZ1區(qū)時 ,需距墻保持建筑物鋼筋柱一個網(wǎng)格的距離 .一般措施難以滿足 .) .便于檢查系統(tǒng)性能及安排維修 . (引流器） 鋼筋下導(dǎo)體 R = 0 L = 0 E = IR + L*di/dt 當(dāng) I = 30kA 時 每米鋼筋的電壓降為 : E = 48000V/m 所以 ,易產(chǎn)生側(cè)向跳火 L L L I 同軸電纜下引線的優(yōu)點 接地極是指與大地作良好接觸的導(dǎo)體。接地極分垂直接地極和水平接地極兩種。垂直接地極常用長度為 、圓鋼或鋼管制成，底部割成錐形，頂部深埋 ～ 1m，垂直接地體之間的距離一般為 5m。 連接引下線和接地極的導(dǎo)體稱為接地線。 接地總匯集線接地排接地排接地體接地引入線避雷針避雷針接地引入線設(shè)備地面地下建筑物的接地系統(tǒng) 如何限制雷電電流和浪涌過電壓 火花間隙 高性能的火花間隙有極高的放電容量，這就是它們被用于第一級防雷器（雷電保護(hù)器）的原因。 壓敏電阻 壓敏電阻多被用于第二級防雷器（浪涌保護(hù)器）和第三級防雷器（精細(xì)保護(hù)）。壓敏電阻通過雷電流的能力是有限的。 二極管 雙向二極管或稱為限壓二極管，僅被用在精細(xì)保護(hù)中，有很快的響應(yīng)特性，但放電容量很有限。 1）閥型避雷器 閥型避雷器是電力系統(tǒng)中的主要防雷保護(hù)設(shè)備之一。它主要由火花間隙和閥電阻片組成，裝在密封的瓷套管內(nèi)。 當(dāng)電力系統(tǒng)中沒有過電壓時，閥片的電阻很大，避雷器的火花間隙具有足夠的對地絕緣強度，阻止線路工頻電流流過。但當(dāng)電力系統(tǒng)中出現(xiàn)危險的過電壓時，閥片電阻變得很小，火花間隙很快被擊穿，使雷電流暢通地向大地排放。過電壓一旦消失，線路便會恢復(fù)工頻電壓，閥片呈現(xiàn)很大的電阻，使火花間隙絕緣恢復(fù)而切斷工頻電流，從而保證線路恢復(fù)正常運行。 2）管型避雷器 管型避雷器由產(chǎn)氣管、內(nèi)部間隙和外部間隙組成。 當(dāng)線路上遭到雷擊或發(fā)生感應(yīng)雷時，大氣過電壓使管型避雷器的外部間隙和內(nèi)部間隙擊穿，強大的雷電流通過接地裝置入地。但是，隨之而來的是供電系統(tǒng)的工頻電流，其值也很大。雷電流和工頻電流在管子內(nèi)部間隙發(fā)生的強烈電弧，使管內(nèi)壁的材料燃燒，產(chǎn)生大量滅弧氣體。由于管子容積很小，這些氣體的壓力很大，因而從管口噴出，強烈滅弧，在電流經(jīng)過零值時，電弧熄滅。這時外部間隙的空氣恢復(fù)了絕緣，使管型避雷器與系統(tǒng)隔絕，系統(tǒng)恢復(fù)正常。 3）保護(hù)間隙 保護(hù)間隙由兩個電極（即主間隙和輔助間隙）組成， 電極是由不燃性材料（例如石墨）構(gòu)成。 如果火花間隙點火，空氣被擊穿，兩電極之間的電壓由擊穿電壓迅速下降，直到陽極 陰極之間維持很小的電壓。 電極 絕緣墊片 G 電涌保護(hù)器 (Surge protection Device) 也稱為“避雷器”或“過電壓保護(hù)器” 。 4）浪涌保護(hù)器 SPD SPD并聯(lián)于線路（ L/N）與大地之間，在正常工作情況下， MOV處于高阻狀態(tài)，不影響線路正常工作，故障顯示窗口呈無色。有故障時， MOV導(dǎo)通電涌入地，同時窗口呈紅色。 壓敏電阻技術(shù) 中間相 電極 環(huán)氧樹脂 燒結(jié)的氧化鋅顆粒，添 加了其它的金屬氧化物 氧化鋅顆粒 微變阻器 ?= 10 181。m 鍍錫銅質(zhì)電極 t/(ns) 輸出脈沖 U (V) 輸入脈沖 U t/(ns) (V) 電阻內(nèi)部存在大量串聯(lián)和并聯(lián)的微變阻器。壓敏電阻是阻值隨著電壓的改變而改變的電阻，具有很高的 U/I非線性特性。 接收天線 SPD 電源防雷 通信信號防雷 Receiver 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)防雷 SPD SPD SPD 通信信號防雷 FIREWALL FIREWALL Switch/Hub Server MODEM/DTU/MUX PABX 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)線路 電源供電回路 通信線路 綜合接地網(wǎng) SPD 避雷器 即電涌保護(hù)器 (Surge