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雷電安全防護

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任一時刻，全球表面連續發展著大約1000個雷暴。地球上每天約發生800萬次云對地的閃電，平均每秒鐘有100次。
雷  電  危  害
雷擊引發的爆炸事故圖例
2001年5月8日，惠州市秋長鎮元翔化工廠遭雷擊引發爆炸，死6人，傷14人，廠房基本全毀。
雷擊引起的火災
建筑物被燒毀
加油站遭雷擊燒毀的圖例
2000年8月26日，高州市根子鎮加油站因建成后防雷設施未經驗收便投入使用，且歷年來拒絕檢測，終致遭遇雷擊，導致3個儲油罐毀壞變形，3臺加油機燒毀。
易燃易爆倉儲設施遭雷擊后變形圖例
2001年9月6日，江門市農藥廠4號甲醇罐遭雷擊后變形。
雷電波侵入造成的危害圖例
雷電波沿電力和通訊線路侵入的危害
電路板及元器件損壞
配電柜被損壞
配電柜遭雷電波侵入被損壞
雷電波侵入造成的危害圖例
雷擊建筑的現場圖例
廣東惠陽市元祥制品廠遭雷擊現場圖
    雷電是一種自然現象。關于雷云起電的學說有很多，近年來較為常見的一種說法是：地面濕氣因受熱而上升，或空中不同冷、熱氣團相遇，凝成水滴或水晶，在其運動過程中水滴受濕氣流碰撞而破碎分裂，并形成一部分水滴帶正電、一部分水滴帶負電，這種分裂可能在具有強烈渦流的氣流中發生，上升氣流將帶負電的水滴集中在雷云的上部，或沿水平方向集中到相當遠的地方，形成大塊帶負電的雷云；帶正電的水滴以雨的形式降落到地面，或保持懸浮狀態，形成帶正電的雷云。 
雷電成因
    由于電荷的不斷積累，不同極性的云塊之間的電場強度不斷增大，當某處的電場強度超過空氣可能承受的擊穿強度時，就形成了云間放電。不同極性的電荷通過一定的電離通道互相中和，產生強烈的光和熱。放電通道所發出的這種強光，即稱之為“閃”；而放電通道所發出的熱，使附近的空氣突然膨脹，發出霹靂的轟鳴，即稱之為“雷”。
電場強度值約為120V/m，站在地面的人在頭與腳之間約有200V的電勢差;
雷電的特征：雷電現象是自然界中一種瞬間放電現象，同時伴隨有雷聲，具有高電流（約數十至數百千安 ）、高電壓（幾百萬到幾千萬伏 ）、變化快、放電時間短、輻射強等特征。
雷  擊 ：當天空中有雷云的時候，因雷云帶有大量電荷，由于靜電感應作用，雷云下方的地面和地面上的物體都帶上與雷云相反的電荷。雷云與其下方的地面就成為一個已充電的電容器，當雷云與地面之間的電壓高到一定的時候，地面上突出的物體會放電  
尖端放電（實驗演示）

雷電的種類
1．直擊雷 2．球形雷 3．雷電感應  4．雷電侵入波 　　
　                                          直擊雷
       是云層與地面凸出物之間放電形成的。直擊雷可在瞬間擊傷擊斃人畜。
     是一種球形，發紅光或極亮白光的火球。球形雷能從門、窗、煙囪等通道侵入室內，極其危險。 
球形雷
球狀閃電---通常都在雷暴之下發生，它十分光亮，略呈圓球形，直徑大約是20至50 cm。通常它只會維持數秒，但也有維持了1-2分鐘的紀錄。更神奇的是它可以在空氣中獨立而緩慢地移動。有的目擊者看見它像火球掉地上又彈回空中消失。有少數目擊者說它會隨著金屬物品走，例如電話線，但多數人都說它的路徑不定。絕大部份目擊者都說它是橫向移動的。在它短短幾秒的生命中，它的光度、形狀和大小都保持不變。
慘痛教訓
2007年5月23日下午4:34分，重慶市開縣義和鎮興業村小學突然遭遇雷擊。目前已查明，本次雷擊共造成該小學四、六年級學生傷亡46人，其中，死亡7人，重傷19人，輕傷20人。　　興業村小學位于開縣義和鎮興業村5組（距開縣縣城50公里），共有二年級、四年級、六年級3個教學班，學生總人數152人。5月23日下午4時許，開縣電閃雷鳴，突降雷陣雨，正在上課的興業村小學四、六年級兩個教學班95名學生遭到雷擊。通過核實，該學校教室為磚石墻體的四合院平房，教室樓頂沒有安裝避雷設施。
遭雷擊的開縣義和鎮興業村小學教室
遭雷擊壞的教室窗臺口
慘痛教訓
慘痛教訓
遭遇雷擊后的教室（室內）
慘痛教訓
慘痛教訓
慘痛教訓
      5月23日下午16:00-16:30，義和鎮興業村小學教室多次遭受雷電閃擊，并伴有球形雷的發生，當雷電直接擊中教室金屬窗時，由于該金屬窗未做接地處理，雷電流無處泄放，靠近窗戶的學生就成了雷電流泄放入地的通道，雷電流的熱效應和機械效應導致學生出現傷亡。教室旁邊的鋼質旗桿無明顯雷擊痕跡，可排除引雷的可能。
多次雷電閃擊、球形雷是“元兇”
    對雷擊產生的原因，專家分析的結果是：該校位置特殊，位于一山包上，位置相對突出；學校附近的水田、堰塘是可能吸引雷電的誘因；開縣，特別是義和鎮興業村一直是雷電多發區；距離教室約2米左右有一排3棵大樹，由于該排大樹的存在，增加了教室遭受雷擊的概率。
     針對該小學是否應該有防雷設施的疑問，氣象專家介紹，參照《建筑物防雷設計規范》（GB50057-94，2000年）附錄一，義和鎮興業村小學遭受雷擊的教室的年預計雷擊次數為?0.0118次/a，少于0.06次/a。同時該建筑物高度不足15米，因此根據《建筑物防雷設計規范》第2.0.4條、第3.1.1條規定，該教室可不做強制性的防雷處理。 
感應雷電:分為靜電感應和電磁感應兩種。
靜電感應是由于雷云接近地面，在地面凸出物頂部感應出大量異性電荷所致。在雷云與其他部位放電后，凸出物頂部的電荷失去束縛，以雷電波形式，沿突出物極快地傳播。
電磁感應是由于雷擊后，巨大雷電流在周圍空間產生迅速變化的強大磁場所致。這種磁場能在附近的金屬導體上感應出很高的電壓，造成對人體的二次放電，從而損壞電氣設備。 
1. 雷暴日
二、雷電參數
    雷電參數是防雷設計的重要依據之一。雷電參數系指雷暴日、雷電流幅值、雷電流陡度、沖擊過電壓等電氣參數。
鄭州市 21.4 開封市 28.2 洛陽市 24.8 平頂山市 28.9 
焦作市 26.4 安陽市 28.6 濮陽市 28.0 信陽市 28.8 
南陽市 30.6 盧氏   25.4 駐馬店 31.4固始 36.3
商丘市 25.0 三門峽 24.3 新鄉   24.1 許昌 25.5 
欒川   25.2 魯山   31.1 淮陽   24.1 西峽 40.0 汝南 28.9 泌陽 32.3 
    年平均雷暴日數  凡有雷電活動的日子，包括見到閃電和聽到雷聲，由當地氣象臺統計的，多年雷暴日的年平均值稱為年平均雷暴日數。年平均雷暴日數不超過15天的地區稱為少雷區，多于40天的地區稱為多雷區。
我國的雷暴總體呈南多北少的特點，雷暴活動多發地集中在華南、西南南部以及青藏高原中東部地區，年雷暴日數在70 天以上，其中云南、海南、廣西3 省(區)的部分地區超過100 天，相當于一年有接近1/3 天數都有雷電活動，可見云南、海南、廣西是我國雷暴發生最多的地方。雷暴活動中等的地區主要集中在江南、西南東部、西藏、華北北部、西北部分地區，年雷暴日數在40~70 天之間。東北、華北、江淮、黃淮、江漢、西北東部及內蒙古中部和東部的雷暴活動較少，年平均20~40 天，西北地區大部、內蒙古中西部更少，不足20 天。
2. 雷電流幅值
   雷電流幅值是指主放電時沖擊電流的最大值。 
    年平均雷暴日為20 d/a以上地區的雷電流幅值的概率表達：
式中：P-雷電流幅值的概率，%；
        ISM-雷電流幅值，kA。
    年平均雷暴日為20 d/a以下的地區，雷電流幅值的概率可用下式表達：
    雷電流是一個幅值很大、陡度很高的沖擊波電流，如圖所示。成半余弦波形的雷電波可分為波頭和波尾兩部分，一般在主放電階段1～4μs內即可達到雷電流幅值。雷電流從0上升到幅值的波形部分，稱為波頭；雷電流從下降到1/2的波形部分，稱為波尾。 
雷電流波形示意圖 
3. 雷電流陡度

3. 雷電流陡度
    雷電流陡度是指雷電流隨時間上升的速度。雷電流沖擊波波頭陡度可達到50kA/μs，平均陡度約為30 kA/μs。
雷電流陡度越大，對電氣設備造成的危害也越大。
    由于雷電流具有極大的幅值和陡度（雷電流升高的速度），在它周圍的空間里，會產生強大的變化的電磁場。處在這一電磁場中的導體會感應出很高的電動勢，它可以使構成閉合回路的金屬物體產生強大的感應電流。若回路中有些地方接觸不良，就會產生局部發熱，若回路中有間隙就會產生火花放電。這對于存放易燃或易爆物品的建筑物是十分危險的。為了防止電磁感應引起的不良后果，應將所有互相靠近的金屬物體進行等電位聯結接。

4．雷擊沖擊過電壓
     雷擊時的沖擊過電壓很高，直擊雷沖擊過電壓可用下式表達：
     前一部分決定于雷電流的大小和雷電流通道的電阻；
     后一部分決定于雷電流通道的電感。
     直擊雷沖擊過電壓可高達數千千伏。
    雷電感應過電壓決定于被感應導體的空間位置及其與帶電積云之間的幾何關系。雷電感應過電壓可達數百千伏。
雷電破壞效應
 1、電流的熱效應：
       閃電時電流強度高達幾萬安培，歷時約數十微秒，通道高溫可達6000-10000℃，在接觸點所產生的熱量可使3.8毫米厚的鐵板熔化，極易引起火災； 
2、熱效應帶來沖擊波效應（爆炸效應 ）；
      雷電放電時能使物體產生數萬度高溫，空氣急劇膨脹擴散，產生沖擊波，具有一定的破壞力；
雷電破壞效應
3、電流的電動力效應；
雷擊爆炸作用和靜電作用能引起樹林、電桿、房屋等物體被劈裂倒塌；
雷電流在周圍空間形成強大電磁場。電磁感應能使導體的開口處產生火花放電，如有易燃，易爆物品就會引起爆炸或燃燒。而在閉路導體中，因強大的感應電流也會引起燃燒。
放電前，地面金屬物感應出大量異號電荷，放電后，感生的電荷來不及立即消失，產生幾萬伏的高電壓，會對周圍放電而出現感應雷的雷擊現象
放電時，閃電通道周圍的導體上有強大的感應電動勢產生，在導體間隙處，強電場可導致空氣擊穿放電
直擊雷、感應過電壓沿導電線路竄入室內，危及人身安全，毀壞電器設備
4、雷電感應危害
4、雷電場的靜電感應效應
5、電流的電磁感應效應
由于雷電流有極大的陡度和強度，di/dt值極大，因此電磁的效應特別明顯；
依據電磁定感應律，瞬間變化的磁場會在附近的回路中感應電壓（如圖）。
假如一個5m*5m的開口金屬框（如圖），在雷電流烽值為100kA時，距離雷擊點200米處也可以感應到1KV左右的電壓；
5、電流的電磁感應效應；
往往可通過不合理的布線形成的回路、并行附設的線路以及一些構成更大空間回路的線路的引入（因為線路本身也有自感抗的存在）。
6、地電位反擊和旁側閃絡
雷電落地點由于巨大的電流使得地電位升高，從而使接地的設備外殼與附近的導電部分之間產生高電壓，達到一定的值就會產生反擊放電，給設備或人身造成危害.
      當這種高電壓在不采用共用地網的地網之間或設備內部發生的閃擊稱地電位反擊
7、雷電侵入波 
雷電沖擊波是由于雷擊而在架空線路上或空中金屬管道上產生的沖擊電壓沿線或管道迅速傳播的雷電波。雷電侵入波可毀壞電氣設備的絕緣，使高壓竄人低壓，造成嚴重的觸電事故。
7、引入高電壓
雷電引入高電位，主要是指直接雷擊或通過雷電感應從電源線路、數據傳送線路、信號線路、金屬管道引入高電壓到建筑內，發生閃擊而造成的雷擊事故。
注：架空或埋地引入的線路都有可能引入。
（地電位引入，線路因電磁感應引入，直接接閃引入）。
雷電的高電位反擊通常是指受直接雷擊的金屬體（包括避雷針、引下線、接地體），由于本身阻抗的存在，在接閃的瞬間，會引起接閃點對地或其他部位的電位瞬間抬升很高并與附近的其他金屬體發生的閃擊現象，有稱旁側閃絡。 
8、雷電對建筑的危害
建筑物在遭受雷擊時，雷電流將沿建筑的防雷裝置系統的各引下線和幾地體匯如大地，在此過程中，雷電流將在防雷系統中產生暫態高電位（多種形式的過電壓），這些高電壓會對一些沒有作等電位連接的進出建筑物的各種金屬線路或管道以及其他接地的金屬體、等可導電的人、物發生閃擊。
建筑物和構筑物防雷等級分類：
工業建筑物和構筑物分類
第一類：使用和儲存大量爆炸危險物，電火花會引起強烈爆炸，造成巨大破壞和人身傷害。如火藥制造、乙炔站、電石庫、油氣提煉車間等；
第二類：使用和儲存大量爆炸危險物，但電火花不會引起強烈爆炸，或不致造成巨大破壞和人身傷害。如油漆制造車間、氧氣站、易燃品庫等；
第三類：除一、二類以外，其他需要防雷的。
建筑物和構筑物防雷等級分類：
民用建筑物和構筑物分類
第一類：具有生大政治意義的建筑物。如國家重要機關辦公樓、國際機楊、大會堂、大型火車站、大型體育館、大型展覽館等；
(1) 國家級重點文物保護的建筑物；
(2) 國家級的會堂、辦公樓、檔案館、大型展覽館、國際機場、大型火車站、國際港口客運站、國賓館、大型旅游建筑和大型體育場等。
(3) 國家級計算中心、通信樞紐，以及對國民經濟有重要意義的裝有大量電子設備的建筑物。
第二類：重要的公共建筑物、以及與第三類工業建筑物和構筑物相當的民用建筑物和構筑物。
(4) 年預計雷擊次數大于 0.06 次的部、省級辦公樓及其他重要的或人員密集的公共建筑物。
(5) 年預計雷擊次數大于 0.3 次的住宅、辦公樓等
3. 第三類防雷建筑物
下列建筑物應劃為第三類防雷建筑物：
(1) 省級重點文物保護的建筑物和省級檔案館。
(2) 年預計雷擊次數等于和大于 0.012 次，小于和等于 0.06 次的部、省級辦公樓及其他重要的或人員密集的公共建筑物。
(3) 年預計雷擊次數大于和等于 0.06 次，小于和等于 0.3 次的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物。
(4) 年預計雷擊次數大于和等于 0.06 次的一般性工業建筑物。
(5) 考慮到雷擊后果和周圍條件等因素，確定需要放雷的 21 區、22 區、23 區火災危險環境的建筑物。
(6) 年平均雷暴日 15d/a 以上地區，高度為 15m 及其以上的煙囪、水塔等孤立高聳的建筑物。年平均雷暴日 15d/a 及 15d/a 以下地區，高度為 20m 及 20m 以上的煙囪、水塔等孤立高聳的建筑物。
⒋ 建筑物的防雷保護 
（1）建筑物防雷分類及防雷要求 
第一類防雷建筑：
     應有防直接雷、感應雷和雷電侵入波措施。 
第三類建筑物
    應有防直接雷和雷電侵入波措施。 
第二類防雷建筑。
     應有防直接雷和雷電侵入波措施，有爆炸危險的也應有防感應雷措施。 
五、防雷裝置
    避雷針、避雷線、避雷網和避雷帶都是經常采用的防直擊雷的各類裝置。一套完整的防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置三個組成部分。避雷器也是防雷裝置的一種，但它是一種專門的防雷裝置，主要用來保護電力設施和防止雷電波沿架空線侵入建筑物內的安全措施。
避雷系統
避雷系統
防雷系統
防雷裝置
1、組成：
                 接閃器、引下線和接地裝置
2、原理：
將雷電引向自身并安全導入地中，從而保護了附近建筑物免遭雷擊。
    a、接閃器是用來吸引雷電的，是直接遭受雷擊的部分，所以它是用良導體材料制成，并且安裝在建筑物的頂部。接閃器的結構有避雷帶、避雷網、避雷針等以及兼作接閃器的金屬屋面、金屬構件等，接閃器采取鍍鋅或涂漆等防腐處理。接閃器通過引下線與接地裝置相連。
    b、引下線作用是將接閃器“接”來的雷電流引入大地。它應能保證雷電流通過而不被熔化，一般用圓鋼或扁鋼制成，其截面應能滿足通過的大電流；也可利用建筑物的金屬構件，如梁、板、柱以及基礎等鋼筋混凝土內的鋼筋作為防雷引下線，作為防雷引下線的金屬構件必須焊接成電氣通路，其電阻值應滿足接地要求。
防雷裝置
    c、接地裝置是接地體和接地線的統稱。接地體的作用是使雷電流迅速流散到大地中去，因此，接地體的接地電阻要小，其長度、截面、埋設深度等都有一定的要求。接地體分人工接地體和自然接地體，無論是哪種，都要滿足技術規范要求。如人工接地體的長度、截面、埋設深度以及周圍土壤的電阻率等都有要求。
防雷設備
1、接閃器
避雷針
避雷線
避雷帶
避雷網
2、避雷器
3、消雷器
功能實質是引雷作用。
3、接閃器及其保護范圍       接閃器：專門用來直接接受雷擊(雷電閃擊)的金屬物體。
避雷針
避雷針是一根聳立在建筑物頂上的金屬棒與金屬引下線和金屬接地體等三部分組成的防雷裝置。
它的作用是使可能會襲擊建筑物的閃電吸引到它上面，再進入地下，借以保護建筑物。
       避雷針是一種引雷裝置，它改變了空間電場，改變了先導發展的路徑，引雷于自身，使周圍被保護物受到保護。一百五十多年前發明的避雷針今天仍被廣泛使用 。
避雷針工作原理
保護原理：當雷云放電時使地面電場畸變，在避雷針頂端形成局部場強集中的空間以影響雷電先導放電的發展方向，使雷電對避雷針放電，再經過接地裝置將雷電流引入大地從而使被保護物體免遭雷擊
避雷針的保護范圍，以它能防護直接雷擊的空間來表示。新頒國家標準GB50057—1994《建筑物防雷設計規范》則規定采用IEC推薦的 “滾球法” 來確定。
    滾球法：是以hr為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護的部位時，則該部分就得到接閃器的保護。
“滾球法” ：
        選擇一個半徑為hr (滾球半徑)的球體, 沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器或只觸及接閃器和地面，而不觸及需要保護的部位時，則認為該部位就得到接閃器的保護。
滾球法保護范圍
(1) 當避雷針高度h≤hr時：1）距地面hr處畫一平行于地面的平行線。2）以避雷針的針尖為圓心， 以hr為半徑， 作弧線交于平行線的A、B兩點。3）以A、B為圓心，為半hr徑作弧線, 該弧線與針尖相交并與地面相切。從該弧線起到地面上的整個錐行空間，就是避雷針的保護范圍。避雷針在被保護物高度hx的xx平面上的保護半徑。
（1）避雷針在地面上的保護半徑, 按下式計算:
（2） xx平面上的保護半徑    
當避雷針高度h＞hr時：       在避雷針上取高度hr的一點代替單只避雷針的針尖作圓心，其余的作法與h≤hr的作法相同。
單只避雷針的保護范圍：
建筑物防雷類別

第一類

第二類

第三類

滾球半徑hr（m）

避雷網絡尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

據GB50057—1994，下表按建筑物防雷類別規定滾球半徑和避雷網格尺寸：
例某廠一座高30m的水塔旁邊，建有一水泵房(屬第三類防雷建筑物)， 尺寸如圖所示。水塔上面安裝有一支高2m的避雷針。試問此避雷針能否保護這一水泵房。
解  查表得滾球半徑hr=60m，而h=30m+2m=32m， hx =6m。故hx高度水平面上的保護半徑為

現水泵房在hx=6m高度上最遠一角距離避雷針的水平距離為：
避雷針保護范圍
由此可見，水塔上的避雷針完全能保護這一水泵房。
5
5
雙支等高避雷針的保護范圍
雙支不等高避雷針的保護范圍
四支等高避雷針的保護范圍
（2）避雷線    避雷線一般采用截面不小于35mm2的鍍鋅鋼絞線，架設在架空線路的上邊，以保護架空線路或其他物體(包括建筑物)免遭直接雷擊。由于避雷線既是架空，又要接地，因此又稱為 “架空地線”。
       由于重力的作用，避雷線是一段垂弧。其保護效果等同于在垂弧上的每一點都是一根等高避雷針
注意? 確定架空避雷線的高度時，應考慮弧垂。在無法確定弧垂的情況下，等高支柱間的檔距小于120m時，其避雷線中點的弧垂宜選用2m；檔距為120～150m時宜選用3m。 
（3）避雷帶和避雷網的保護范圍 
避雷帶和避雷網的保護范圍應是其所處的整幢高層建筑，為了達到保護的目的，避雷網的網格尺寸有具體的要求。 
避雷帶和避雷網宜采用圓鋼和扁鋼,優先采用圓鋼。圓鋼直徑應不小于8mm；扁鋼截面應不小于48mm2，其厚度應不小于4mm。當煙囪上采用避雷環時，其圓鋼直徑應不小于12mm；扁鋼截面應不小于100mm2，其厚度應不小于4mm。
建筑物防雷類別

第一類

第二類

第三類

滾球半徑hr（m）

避雷網絡尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

避雷帶和避雷網
3．避雷器
（1）閥型避雷器 :由火花間隙和閥片組成
　閥型避雷器
(a)結構圖   1-間隙  2－可變電阻  3－瓷瓶
(b)接線圖   1－避雷器  2－變壓器
     正常電壓時，閥片的電阻很大，過電壓時，閥片的電阻變得很小。因此，閥型避雷器在線路上出現雷電過電壓時，其火花間隙擊穿，閥片能使雷電流迅速對大地泄放。但雷電過電壓一消失，線路上回復工頻電壓時，閥片便呈現很大的電阻，使火花間隙絕緣迅速恢復而切斷工頻續流，從而保證線路回復正常運行。 
(2)壓敏避雷器——氧化鋅避雷器 
     主要由氧化鋅壓敏電阻構成。每一塊壓敏電阻從制成時就有它的一定開關電壓（叫壓敏電壓），在正常的工作電壓下（即小于壓敏電壓）壓敏電阻值很大，相當于絕緣狀態，但在沖擊電壓作用下（大于壓敏電壓），壓敏電阻呈低值被擊穿，相當于短路狀態。然而壓敏電阻被擊狀態，是可以恢復的；當高于壓敏電壓的電壓撤銷后，它又恢復了高阻狀態。因此，在電力線上如安裝氧化鋅避雷器后，當雷擊時，雷電波的高電壓使壓敏電阻擊穿，雷電流通過壓敏電阻流入大地，使電源線上的電壓控制在安全范圍內，從而保護了電器設備的安全。
??   滅弧能力較小，只適用于無重要負荷的線路上。
角形保護間隙結構與接線
正常運行時，避雷器內部隔離工作電壓
過電壓作用時，避雷器先于被保護電力設備放電，
(3)保護間隙
引下線：
1、引下線宜采用圓鋼或扁鋼，優先采用圓鋼。
引下線應滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。    
設計注意事項
2、引下線應沿建筑物外墻明敷，并經最短的路徑接地，建筑藝術要求較高者可暗敷但其圓鋼直徑應不小于10mm，扁鋼截面應不小于80mm2。
3、建筑物的金屬構件（如消防梯等）可用作引下線，但所有金屬構件之間均應連成電氣通路，并且連接可靠。
4、采用多條引下線時，為了便于接地電阻和檢查引下線、接地線的連接情況，宜在各引下線距地面高約1.8 m處設斷接卡。
5、采用多條引下線時，第一類和第二類防雷建筑物至少應有兩條引下線，其間距離分別不得大于12 m和18 m；第三類防雷建筑物周長超過25 m或高度超過40 m時也應有兩條引下線，其間距離不得大于25 m。
6、在易受機械損傷的地方，地面以下0.3 m至地面以上1.7 m的一段引下線應加竹管、角鋼或鋼管保護。
引下線：
設計注意事項
防雷接地裝置
      向大地泄放雷電流，限制防雷裝置對地電壓不致過高。
     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。
1、 防雷裝置接地的要求 
防雷接地裝置所用材料熱穩定性應大于一般接地裝置。
接地電阻一般指沖擊接地電阻，與防雷種類和建筑物類別有關
   獨立避雷針：一般不應大于10 Ω；附設接閃器每一引下線：一般也不應大于10 Ω 。防感應雷裝置的工頻接地電阻不應大于10 Ω 。防雷電侵入波的接地電阻不應大于5-30 Ω ，其中，閥型避雷器的接地電阻不應大于5-10 Ω 。
沖擊接地電阻一般都小于工頻接地電阻
跨步電壓的抑制。    
   為了防止跨步電壓傷人，防直擊雷接地裝置距建筑物和構筑物出入口和人行橫道的距離不應小于3m。
加裝均壓帶的接地網 
防雷接地裝置
可利用以下自然導體：
建筑物金屬結構(梁、柱、桁架等)；
生產用金屬結構(軌道、設備金屬外殼等)；
配線的鋼管；
電纜的鋁包皮；
上、下水管、暖氣管道等各種金屬管道。
   在設計和裝設接地裝置時，首先應考慮自然接地體的利用，以節約投資，節約鋼材。 
人工接地體的要求 
（1） 垂直接地體采用Φ50mm的鋼管或50×50×5的角鋼，長度=2.5～3m較合適，排列間距一般不宜小于5m，棒頂距地面以0.7～0.9m為合適。 
（2） 水平接地體采用40×4mm的扁鋼，或Φ12～Φ16的圓鋼；埋設深度以0.9～1.0m為合適；連接時要用搭接，搭接長度要為扁鋼寬度二倍或圓鋼直徑的4倍，所有扁鋼與扁鋼的連接或扁鋼與圓鋼的連接，均要采用電焊或氣焊可靠連接。 
（3） 接地裝置至少要有兩處以上引至地面或室內，穿墻處對引接接地線要穿鋼管加以保護。室內接地干線采用25×4mm的扁鋼，或用Φ6～Φ12的圓鋼。

雷 云

1
2
3
4
消雷器的防雷原理
   1——離子化裝置
   2——聯接線
   3——接地裝置
   4——被保護物
5．消雷裝置      
   由頂部的電離裝置、地下的電荷收集裝置和中間的連接線組成。 
     消雷裝置是設法在高空產生大量的正離子和負離子，與帶電積云之間形成離子流，緩慢地中和積云電荷，并使帶電積云受到屏蔽，消除落雷條件。
大量雷害事故的統計資料和實驗研究證明，雷電的地點和建筑物遭受雷擊的部位是有一定規律的，這些規律稱為雷電的選擇性。雷擊通常受下列因素影響：
 （1）與地質結構有關：即與土壤電阻率有關。土壤電阻率小的地方，在不同電阻率的土壤交界地段易受雷擊。雷擊經常發生在有金屬礦床的地區，河岸、地下水出口處，山坡和稻田接壤的地區。
影響建筑物遭受雷擊的因素 
   （2）與地面上的設施情況有關：凡是有利于雷云與大地建立良好的放電通道者易受雷擊。在曠野中，即使建筑物并不高，但由于它比較孤立、突出，因此也比較容易遭受雷擊。從煙囪中冒出的熱氣柱和煙氣有時含有少量的導電質和游離的氣團。它們比一般空氣更易于導電，等于加高了煙囪的高度，這也是煙囪易于遭受雷擊的原因之一。金屬結構的建筑物或內部有大型金屬物體的廠房，或內部經常潮濕的房屋，由于這些地方具有較好的導電性能因此比較容易遭受雷擊。此外，還應注意到：大樹、古樹、輸電線、高架天線及其它高架金屬管道等都易遭受雷擊。 
（3）雷電的大小和多少以及活動情況，與各個地區的地形、氣象條件及所處的緯度有關。
  1）不同屋頂坡度（0°、15°、30°、45°）建筑物的雷擊部位
  2）屋角與檐角的雷擊率最高。
  3）屋頂的坡度愈大，屋脊的雷擊率也愈大；當坡度大于40°時，屋檐一般不會再遭受雷擊。；
  4）當屋檐坡度小于27°，長度小于30米時，雷擊點多發生在山墻，而屋脊和屋檐一般不在遭受雷擊。
  5）雷擊屋面的幾率甚少。
  在進行建筑物的防雷設計時，可對易受雷擊的部位，重點進行防雷保護。
建筑物易受雷擊的部位
○雷擊率最高的部位　　――――可能遭受雷擊的部位
　不同屋頂坡度建筑物的雷擊部位
雷擊具有一定的規律 
雷擊其實與帶電體發生電火花相似，都是電場擊穿空氣而發生的放電現象。物體的尖端處，就較容易擊穿空氣出現放電火花。因此，突出地面越高的物體和導電性能越好的物體就越容易受到雷擊。
雷電的大小和多少以及活動情況，與各個地區的地形、氣象條件及所處的緯度有關。一般山地雷電比平原多；建筑越高，遭雷擊的機會越多。
防雷技術
    電是電流源，防雷的基本途徑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，簡言之就是要控制雷電能量的泄 放與轉換。
德國專家希曼斯基在《過電壓保護理論與實踐中》提出了現代防雷保護的三道防線： 
外部保護---將絕大部分雷電流直接引入地下泄散； 
內部保護及過電壓保護----阻塞沿電源線或數據線、信號線引入的侵入波危害設備； 
過電壓保護----限制被保護設備上雷電過電壓幅值。 
 1、對于第一、二類民用建筑，應有防直接雷擊和防雷電波侵入的措施；
2、對于第三類民用建筑，應有防止雷電被沿低壓架空線路侵入的措施。
原則上是以防止直擊雷為主要目的。
建筑物的防雷措施
防直擊雷的方法：
（1） 裝設獨立的避雷針；
（2） 在建筑物上裝設避雷針或避雷線；
（3）在建筑物屋面鋪設避雷帶或避雷網。 
  所有防雷裝置都須有可靠的引下線與合格的接地裝置相焊連。除獨立的避雷針外，建筑物上的防雷引下線應不少于兩根。這既是為了可靠，又是對雷電流進行分流，防止引下線上產生過高的電位。避雷針與被保護物（如建筑物和配電裝置）之間在空氣中的間距，一般不小于5m；為在地下的接地裝置之間的距離，一般不小于2m。 
    防直擊雷一般采用裝設避雷網或避雷帶，對面積較大的屋頂裝設避雷網，網格寬度不應大于10米，屋面上的任意一點距避雷網均不得大于5米。當有三條以上平行避雷帶時，每隔24米處需加設相互跨接線，突出屋面的電梯機房、水箱間等可沿屋頂的四周裝設避雷帶。突出屋面的磚砌通風道可裝設環狀避雷帶；金屬透氣管應與避雷帶（網）聯結。  
建筑物防雷類別

第一類

第二類

第三類

滾球半徑hr（m）

避雷網絡尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

2、?感應雷的防御
1、在建筑物屋面沿周邊裝設避雷帶，每隔20米左右引出接地線一根。
2、 建筑物內所有金屬物如設備外殼、管道、構架等均應接地，混凝土內的鋼筋應綁扎或焊成閉合回路。
3、 將突出屋面的金屬物接地；
防御感應雷的方法如下：
4、與引下線平行敷設的管道、構架、電纜等，且相距不到100mm時，須用金屬線跨接；跨接點之間的距離不應超過30m；交叉相距不到100mm時，交叉處也應用金屬線跨接。
    3.防雷電波侵入的措施
    發生雷電時，雷電波可能會沿著金屬管道和架空線路侵入室內，危及人身安全或設備損壞的現象稱為雷電波侵入。
    a、將進入建筑物的各種線路和金屬管道宜全部埋地引入，并在入戶處將其有關部分與接地裝置相連接。當低壓線全線埋地有困難時，可采用一段長度不小于50米的鎧裝電纜直接埋地引入，并在入戶處把電纜的金屬外皮與接地裝置相連接。
    b、當電源采用架空線入戶時，應在入戶處裝設閥型避雷器，該避雷器的接地引下線應與進戶線的絕緣子鐵腳、電氣設備的接地裝置連接在一起。避雷是防止雷電波侵入的有效措施
防止雷電波侵入的措施為：
1）對6～10kV架空線，如有條件就采用30～50m的電纜段埋地引入，在架空線終端桿裝避雷器，避雷器的接地線應與電纜金屬外殼相連后直接接地，并連入公共地網。
2）對沒有電纜引入的6～10kV架空線，在終端桿處裝避雷器，在避雷器附近除了裝設集中接地線外，還應連入公共地網。
 3）對低壓進出線，應盡量用電纜線，至少應有50m的電纜段經埋地引入，在進戶端將電纜金屬外殼架相連后直接接地，并連入公共地網。 
架空線防止雷電波侵入
2）3～10kV高壓配電裝置及車間變配電所的變壓器  要求它在每路進線終端和各段母線上都裝有避雷器。避雷器的接地端與電纜頭的外殼相連后須可靠接地。
閥式避雷器至3～10kV主變壓器的最大電氣距離
雷雨季節經常運行的進線路數

≥4

避雷器至主變壓器的最大電氣距離（m）

1）在電源進線處  主變壓器高壓側裝設避雷器。要求避雷器與主變壓器盡量靠近安裝，相互間最大電氣距離不超過下表的規定，同時，避雷器的接地端與變壓器的低壓側中性點及金屬外殼均應可靠接地。 
變配電所防止雷電波侵入
防止雷電反擊的措施有兩種：
    一種是將建筑物的金屬物體與防雷裝置的接閃器、引下線分隔開，并且保持有一定的距離；
    另一種是當防雷裝置不易與建筑物內的鋼筋、金屬管道分隔開時，則將建筑物內的金屬管道系統，在其主干管道處與靠近的防雷裝置相連接，有條件時宜將建筑物每層的鋼筋與所有的引下線相連接。
 4.防止雷電反擊的措施
      所謂雷電反擊，是指當防雷裝置接受到雷擊時，在接閃器、引下線和接地體上會產生很高的電位，若防雷裝置與建筑物內外的電氣設備、電線或其它金屬管線之間絕緣距離不夠，它們之間發生放電的現象。反擊也會造成電氣設備絕緣破壞，金屬管道燒穿，甚至引起火災和爆炸。
    現代民用建筑大多是鋼筋混凝土結構（簡稱鋼混結構），而且建筑內的長金屬物和電器設備越來越多，如煤氣、天然氣、自來水、供熱等金屬管線和各種家用電器、電子設備等。對于室內的這些設施若不采用適當的防雷措施，雷害事故發生的可能性就會更多。因此，在考慮防雷措施時，不僅要考慮建筑物本身的防雷，還要考慮到建筑物內部設備的防雷。 
現代建筑的防雷特點
     現代建筑除了滿足一般的防雷措施外，還應滿足：第一、二類民用與工業建、構筑物應有防直擊雷、防雷電感應和防雷電波侵入的措施。第三類民用與工業建、構筑物應有防直擊雷和防雷電波侵入的措施。具體要滿足現行防雷有關規范要求。
  第一、二類建筑中的高層民用建筑，其防雷尤其是防直擊雷有特殊的要求和措施。這是因為一方面是建筑物越高，其落雷的次數就越多。高層建筑的落雷次數N與建筑物高度H的平方、雷電日天數n 成正比例關系。
高層建筑防雷
  另一方面由于建筑物很高，有時雷云接近建筑物附近時發生的先導放電，屋面接閃器未起作用；有時雷云隨風漂移，使建筑物受到雷電的側擊。當然，不同防雷類別的高層建筑，其防雷措施有所不同。現以第一類防雷高層建筑為例，來說明其防雷措施的特殊性。
  主要是增設防止側擊雷的措施，具體要求和做法如下：
  1）建筑的頂部全部采用避雷網；
  2）自30米及以上，每三層沿建筑物四周腰圍設置避雷帶；   
  3）自30米及以上的金屬欄桿、金屬門窗等較大的金屬物體，應與防雷裝置可靠連接；
  4）每三層沿建筑物周邊的水平方向設均壓環；所有的引下線，以及建筑物內的金屬結構、金屬物體都應與均壓環可靠連接；
  5）引下線的間距更小（一類建筑不大于18米；二類建筑不大于24 米）。接地裝置圍繞建筑物構成閉合回路，其接地電阻值要求更小（不大于4歐）；
    6）建筑物內的電氣線路全部使用鋼管配線，垂直敷設的電氣線路，其帶電部分與金屬外殼之間應裝設擊穿保護裝置。
    7）室內的主干金屬管道和電梯軌道，應與防雷裝置連接。
    第二、三類高層建筑的防雷措施可參照第一類適當降低要求使用。
    總之，高層建筑為防止側擊雷，應設置許多層避雷帶、均壓環和在外墻的轉角處設引下線。一般在高層建筑的邊緣和突起的部分，少用避雷針，多用避雷帶以防雷電的側擊。
    目前，高層建筑的防雷設計，是將整個建筑物的梁、板、柱、基礎等主要結構的鋼筋，通過焊接連成一體。在建筑物的頂部，設避雷網壓頂；在建筑物的腰部，多處設置避雷帶、均壓環。這樣，使整個建筑物及每層分別連成一個籠式整體避雷網，對雷電起到均壓作用。當雷擊時建筑物各處構成了等電位面，對人體和設備都安全。同時由于屏蔽效應，籠內空間電場強度為零，籠體各處電位基本相等，則導體間不會發生反擊現象。
    建筑內部的金屬管道由于與房屋建筑的結構鋼筋作電氣連接，也能起到均衡電位的作用。此外，各結構鋼筋連成一體并與基礎鋼筋相連。
    由于高層建筑基礎深、面積大，利用鋼混基礎中的鋼筋作為防雷接地體，它的接地電阻一般都能滿足4歐以下的要求。
個人雷擊的預防 
如果身處樹木、樓房等高大物體，就應該馬上離開。如果來不及離開高大的物體，應該找些干燥的絕緣物放在地下，坐在上面，采用下蹲的避雷姿勢，注意雙腳并攏。在雷雨天應遠離大樹，并盡可能下蹲，雙腳并攏。
原則上說，雷電期間應盡量回避未安裝避雷設備的高大物體，如高塔、大吊車、開闊地的干草堆和帳蓬等，也不要到山頂或山梁等制高點去。不要靠近避雷設備的任何部分。鐵路、延伸很長的金屬欄桿和其他龐大的金屬物體等也應回避。
個人雷擊的預防 
空曠地帶和山頂上的孤樹和孤立草棚等應該回避，因為它們易遭雷擊，這時如在其中避雨是非常危險的，尤其是站在向兩旁伸展很遠的低枝下面。
雷雨時如果身在空曠的地方，應該馬上蹲在地上，這樣可減少遭雷擊的危險。不要用手撐地，這樣會擴大身體與地面接觸的范圍，增加遭雷擊的危險。雙手抱膝，胸口緊貼膝蓋，盡量低頭，因為頭部最易遭雷擊。
雷電期間最好不要騎馬、騎自行車、騎摩托車和開敝蓬拖拉機。
如果你在江、河、湖泊或游泳池中游泳時，遇上雷雨則要趕快上岸離開。因為水面易遭雷擊，況且在水中若受到雷擊傷害，還增加溺水的危險。
個人雷擊的預防 
在家中，衛生間的水管多為金屬體，導電性強，所以雷雨天衛生間自然成為家中雷擊高發區。并且，市民在樓頂上安裝的太陽能熱水器絕大多數沒有連接避雷設備。一些太陽能熱水器，安裝時為了采光好，甚至搭建了高的鐵架，萬一打雷，熱水器就有可能成為“引雷器”，造成雷擊事件。 
個人雷擊的預防 
????
強雷鳴閃電時，一定不要使用手機！
特別要說明的是：最好的就是把手機關掉。在天氣特別惡劣的時候，因為手機在正常的時候也會產生微弱的電磁場這樣也能引來雷電的襲擊。在家充電時，趕上那種天氣一定要等到天氣好的時候沒有雷電時切斷電源拿下手機,一般來說這樣很容易引起雷電感應!以防萬一，還是別充電了。
個人雷擊的預防 
5個動作最要命
1、收晾曬在鐵絲上的衣物
2、大樹下避雨
3、使用手機
4、用花灑沖涼
5、騎自行車或電動自行車或摩托車
2個動作最安全
1、關閉門窗
2、躲進汽車
個人雷擊的預防 
習題
一、是非判斷題
1 獨立避雷針的接地裝置應單設，其接地電阻不超過10歐。
2 在空曠地遇雷雨時，應及早躲到大樹下避雷。
3 靜電接地不能消除絕緣體上的靜電，反而可能引起火花放電。
4 對表面不能形成水膜或不易被水潤濕的絕緣體，增濕消除靜電是無效的。
二、問答題
1 避雷針、避雷線、避雷網和避雷帶各適用于什么場合？

2 靜電引起爆炸和火災的充分和必要條件是什么？ 
3 防止和消除生產工藝過程中產生的靜電的方法有哪些？
4 雷雨時，怎樣防人身雷擊？

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