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雷电安全防护

		点击数：	更新时间： 2022年01月23日
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任一时刻，全球表面连续发展着大约1000个雷暴。地球上每天约发生800万次云对地的闪电，平均每秒钟有100次。
雷  电  危  害
雷击引发的爆炸事故图例
2001年5月8日，惠州市秋长镇元翔化工厂遭雷击引发爆炸，死6人，伤14人，厂房基本全毁。
雷击引起的火灾
建筑物被烧毁
加油站遭雷击烧毁的图例
2000年8月26日，高州市根子镇加油站因建成后防雷设施未经验收便投入使用，且历年来拒绝检测，终致遭遇雷击，导致3个储油罐毁坏变形，3台加油机烧毁。
易燃易爆仓储设施遭雷击后变形图例
2001年9月6日，江门市农药厂4号甲醇罐遭雷击后变形。
雷电波侵入造成的危害图例
雷电波沿电力和通讯线路侵入的危害
电路板及元器件损坏
配电柜被损坏
配电柜遭雷电波侵入被损坏
雷电波侵入造成的危害图例
雷击建筑的现场图例
广东惠阳市元祥制品厂遭雷击现场图
    雷电是一种自然现象。关于雷云起电的学说有很多，近年来较为常见的一种说法是：地面湿气因受热而上升，或空中不同冷、热气团相遇，凝成水滴或水晶，在其运动过程中水滴受湿气流碰撞而破碎分裂，并形成一部分水滴带正电、一部分水滴带负电，这种分裂可能在具有强烈涡流的气流中发生，上升气流将带负电的水滴集中在雷云的上部，或沿水平方向集中到相当远的地方，形成大块带负电的雷云；带正电的水滴以雨的形式降落到地面，或保持悬浮状态，形成带正电的雷云。 
雷电成因
    由于电荷的不断积累，不同极性的云块之间的电场强度不断增大，当某处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时，就形成了云间放电。不同极性的电荷通过一定的电离通道互相中和，产生强烈的光和热。放电通道所发出的这种强光，即称之为“闪”；而放电通道所发出的热，使附近的空气突然膨胀，发出霹雳的轰鸣，即称之为“雷”。
电场强度值约为120V/m，站在地面的人在头与脚之间约有200V的电势差;
雷电的特征：雷电现象是自然界中一种瞬间放电现象，同时伴随有雷声，具有高电流（约数十至数百千安 ）、高电压（几百万到几千万伏 ）、变化快、放电时间短、辐射强等特征。
雷  击 ：当天空中有雷云的时候，因雷云带有大量电荷，由于静电感应作用，雷云下方的地面和地面上的物体都带上与雷云相反的电荷。雷云与其下方的地面就成为一个已充电的电容器，当雷云与地面之间的电压高到一定的时候，地面上突出的物体会放电  
尖端放电（实验演示）

雷电的种类
1．直击雷 2．球形雷 3．雷电感应  4．雷电侵入波 　　
　                                          直击雷
       是云层与地面凸出物之间放电形成的。直击雷可在瞬间击伤击毙人畜。
     是一种球形，发红光或极亮白光的火球。球形雷能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，极其危险。 
球形雷
球状闪电---通常都在雷暴之下发生，它十分光亮，略呈圆球形，直径大约是20至50 cm。通常它只会维持数秒，但也有维持了1-2分钟的纪录。更神奇的是它可以在空气中独立而缓慢地移动。有的目击者看见它像火球掉地上又弹回空中消失。有少数目击者说它会随着金属物品走，例如电话线，但多数人都说它的路径不定。绝大部份目击者都说它是横向移动的。在它短短几秒的生命中，它的光度、形状和大小都保持不变。
惨痛教训
2007年5月23日下午4:34分，重庆市开县义和镇兴业村小学突然遭遇雷击。目前已查明，本次雷击共造成该小学四、六年级学生伤亡46人，其中，死亡7人，重伤19人，轻伤20人。　　兴业村小学位于开县义和镇兴业村5组（距开县县城50公里），共有二年级、四年级、六年级3个教学班，学生总人数152人。5月23日下午4时许，开县电闪雷鸣，突降雷阵雨，正在上课的兴业村小学四、六年级两个教学班95名学生遭到雷击。通过核实，该学校教室为砖石墙体的四合院平房，教室楼顶没有安装避雷设施。
遭雷击的开县义和镇兴业村小学教室
遭雷击坏的教室窗台口
惨痛教训
惨痛教训
遭遇雷击后的教室（室内）
惨痛教训
惨痛教训
惨痛教训
      5月23日下午16:00-16:30，义和镇兴业村小学教室多次遭受雷电闪击，并伴有球形雷的发生，当雷电直接击中教室金属窗时，由于该金属窗未做接地处理，雷电流无处泄放，靠近窗户的学生就成了雷电流泄放入地的通道，雷电流的热效应和机械效应导致学生出现伤亡。教室旁边的钢质旗杆无明显雷击痕迹，可排除引雷的可能。
多次雷电闪击、球形雷是“元凶”
    对雷击产生的原因，专家分析的结果是：该校位置特殊，位于一山包上，位置相对突出；学校附近的水田、堰塘是可能吸引雷电的诱因；开县，特别是义和镇兴业村一直是雷电多发区；距离教室约2米左右有一排3棵大树，由于该排大树的存在，增加了教室遭受雷击的概率。
     针对该小学是否应该有防雷设施的疑问，气象专家介绍，参照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-94，2000年）附录一，义和镇兴业村小学遭受雷击的教室的年预计雷击次数为?0.0118次/a，少于0.06次/a。同时该建筑物高度不足15米，因此根据《建筑物防雷设计规范》第2.0.4条、第3.1.1条规定，该教室可不做强制性的防雷处理。 
感应雷电:分为静电感应和电磁感应两种。
静电感应是由于雷云接近地面，在地面凸出物顶部感应出大量异性电荷所致。在雷云与其他部位放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚，以雷电波形式，沿突出物极快地传播。
电磁感应是由于雷击后，巨大雷电流在周围空间产生迅速变化的强大磁场所致。这种磁场能在附近的金属导体上感应出很高的电压，造成对人体的二次放电，从而损坏电气设备。 
1. 雷暴日
二、雷电参数
    雷电参数是防雷设计的重要依据之一。雷电参数系指雷暴日、雷电流幅值、雷电流陡度、冲击过电压等电气参数。
郑州市 21.4 开封市 28.2 洛阳市 24.8 平顶山市 28.9 
焦作市 26.4 安阳市 28.6 濮阳市 28.0 信阳市 28.8 
南阳市 30.6 卢氏   25.4 驻马店 31.4固始 36.3
商丘市 25.0 三门峡 24.3 新乡   24.1 许昌 25.5 
栾川   25.2 鲁山   31.1 淮阳   24.1 西峡 40.0 汝南 28.9 泌阳 32.3 
    年平均雷暴日数  凡有雷电活动的日子，包括见到闪电和听到雷声，由当地气象台统计的，多年雷暴日的年平均值称为年平均雷暴日数。年平均雷暴日数不超过15天的地区称为少雷区，多于40天的地区称为多雷区。
我国的雷暴总体呈南多北少的特点，雷暴活动多发地集中在华南、西南南部以及青藏高原中东部地区，年雷暴日数在70 天以上，其中云南、海南、广西3 省(区)的部分地区超过100 天，相当于一年有接近1/3 天数都有雷电活动，可见云南、海南、广西是我国雷暴发生最多的地方。雷暴活动中等的地区主要集中在江南、西南东部、西藏、华北北部、西北部分地区，年雷暴日数在40~70 天之间。东北、华北、江淮、黄淮、江汉、西北东部及内蒙古中部和东部的雷暴活动较少，年平均20~40 天，西北地区大部、内蒙古中西部更少，不足20 天。
2. 雷电流幅值
   雷电流幅值是指主放电时冲击电流的最大值。 
    年平均雷暴日为20 d/a以上地区的雷电流幅值的概率表达：
式中：P-雷电流幅值的概率，%；
        ISM-雷电流幅值，kA。
    年平均雷暴日为20 d/a以下的地区，雷电流幅值的概率可用下式表达：
    雷电流是一个幅值很大、陡度很高的冲击波电流，如图所示。成半余弦波形的雷电波可分为波头和波尾两部分，一般在主放电阶段1～4μs内即可达到雷电流幅值。雷电流从0上升到幅值的波形部分，称为波头；雷电流从下降到1/2的波形部分，称为波尾。 
雷电流波形示意图 
3. 雷电流陡度

3. 雷电流陡度
    雷电流陡度是指雷电流随时间上升的速度。雷电流冲击波波头陡度可达到50kA/μs，平均陡度约为30 kA/μs。
雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。
    由于雷电流具有极大的幅值和陡度（雷电流升高的速度），在它周围的空间里，会产生强大的变化的电磁场。处在这一电磁场中的导体会感应出很高的电动势，它可以使构成闭合回路的金属物体产生强大的感应电流。若回路中有些地方接触不良，就会产生局部发热，若回路中有间隙就会产生火花放电。这对于存放易燃或易爆物品的建筑物是十分危险的。为了防止电磁感应引起的不良后果，应将所有互相靠近的金属物体进行等电位联结接。

4．雷击冲击过电压
     雷击时的冲击过电压很高，直击雷冲击过电压可用下式表达：
     前一部分决定于雷电流的大小和雷电流通道的电阻；
     后一部分决定于雷电流通道的电感。
     直击雷冲击过电压可高达数千千伏。
    雷电感应过电压决定于被感应导体的空间位置及其与带电积云之间的几何关系。雷电感应过电压可达数百千伏。
雷电破坏效应
 1、电流的热效应：
       闪电时电流强度高达几万安培，历时约数十微秒，通道高温可达6000-10000℃，在接触点所产生的热量可使3.8毫米厚的铁板熔化，极易引起火灾； 
2、热效应带来冲击波效应（爆炸效应 ）；
      雷电放电时能使物体产生数万度高温，空气急剧膨胀扩散，产生冲击波，具有一定的破坏力；
雷电破坏效应
3、电流的电动力效应；
雷击爆炸作用和静电作用能引起树林、电杆、房屋等物体被劈裂倒塌；
雷电流在周围空间形成强大电磁场。电磁感应能使导体的开口处产生火花放电，如有易燃，易爆物品就会引起爆炸或燃烧。而在闭路导体中，因强大的感应电流也会引起燃烧。
放电前，地面金属物感应出大量异号电荷，放电后，感生的电荷来不及立即消失，产生几万伏的高电压，会对周围放电而出现感应雷的雷击现象
放电时，闪电通道周围的导体上有强大的感应电动势产生，在导体间隙处，强电场可导致空气击穿放电
直击雷、感应过电压沿导电线路窜入室内，危及人身安全，毁坏电器设备
4、雷电感应危害
4、雷电场的静电感应效应
5、电流的电磁感应效应
由于雷电流有极大的陡度和强度，di/dt值极大，因此电磁的效应特别明显；
依据电磁定感应律，瞬间变化的磁场会在附近的回路中感应电压（如图）。
假如一个5m*5m的开口金属框（如图），在雷电流烽值为100kA时，距离雷击点200米处也可以感应到1KV左右的电压；
5、电流的电磁感应效应；
往往可通过不合理的布线形成的回路、并行附设的线路以及一些构成更大空间回路的线路的引入（因为线路本身也有自感抗的存在）。
6、地电位反击和旁侧闪络
雷电落地点由于巨大的电流使得地电位升高，从而使接地的设备外壳与附近的导电部分之间产生高电压，达到一定的值就会产生反击放电，给设备或人身造成危害.
      当这种高电压在不采用共用地网的地网之间或设备内部发生的闪击称地电位反击
7、雷电侵入波 
雷电冲击波是由于雷击而在架空线路上或空中金属管道上产生的冲击电压沿线或管道迅速传播的雷电波。雷电侵入波可毁坏电气设备的绝缘，使高压窜人低压，造成严重的触电事故。
7、引入高电压
雷电引入高电位，主要是指直接雷击或通过雷电感应从电源线路、数据传送线路、信号线路、金属管道引入高电压到建筑内，发生闪击而造成的雷击事故。
注：架空或埋地引入的线路都有可能引入。
（地电位引入，线路因电磁感应引入，直接接闪引入）。
雷电的高电位反击通常是指受直接雷击的金属体（包括避雷针、引下线、接地体），由于本身阻抗的存在，在接闪的瞬间，会引起接闪点对地或其他部位的电位瞬间抬升很高并与附近的其他金属体发生的闪击现象，有称旁侧闪络。 
8、雷电对建筑的危害
建筑物在遭受雷击时，雷电流将沿建筑的防雷装置系统的各引下线和几地体汇如大地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电位（多种形式的过电压），这些高电压会对一些没有作等电位连接的进出建筑物的各种金属线路或管道以及其他接地的金属体、等可导电的人、物发生闪击。
建筑物和构筑物防雷等级分类：
工业建筑物和构筑物分类
第一类：使用和储存大量爆炸危险物，电火花会引起强烈爆炸，造成巨大破坏和人身伤害。如火药制造、乙炔站、电石库、油气提炼车间等；
第二类：使用和储存大量爆炸危险物，但电火花不会引起强烈爆炸，或不致造成巨大破坏和人身伤害。如油漆制造车间、氧气站、易燃品库等；
第三类：除一、二类以外，其他需要防雷的。
建筑物和构筑物防雷等级分类：
民用建筑物和构筑物分类
第一类：具有生大政治意义的建筑物。如国家重要机关办公楼、国际机杨、大会堂、大型火车站、大型体育馆、大型展览馆等；
(1) 国家级重点文物保护的建筑物；
(2) 国家级的会堂、办公楼、档案馆、大型展览馆、国际机场、大型火车站、国际港口客运站、国宾馆、大型旅游建筑和大型体育场等。
(3) 国家级计算中心、通信枢纽，以及对国民经济有重要意义的装有大量电子设备的建筑物。
第二类：重要的公共建筑物、以及与第三类工业建筑物和构筑物相当的民用建筑物和构筑物。
(4) 年预计雷击次数大于 0.06 次的部、省级办公楼及其他重要的或人员密集的公共建筑物。
(5) 年预计雷击次数大于 0.3 次的住宅、办公楼等
3. 第三类防雷建筑物
下列建筑物应划为第三类防雷建筑物：
(1) 省级重点文物保护的建筑物和省级档案馆。
(2) 年预计雷击次数等于和大于 0.012 次，小于和等于 0.06 次的部、省级办公楼及其他重要的或人员密集的公共建筑物。
(3) 年预计雷击次数大于和等于 0.06 次，小于和等于 0.3 次的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
(4) 年预计雷击次数大于和等于 0.06 次的一般性工业建筑物。
(5) 考虑到雷击后果和周围条件等因素，确定需要放雷的 21 区、22 区、23 区火灾危险环境的建筑物。
(6) 年平均雷暴日 15d/a 以上地区，高度为 15m 及其以上的烟囱、水塔等孤立高耸的建筑物。年平均雷暴日 15d/a 及 15d/a 以下地区，高度为 20m 及 20m 以上的烟囱、水塔等孤立高耸的建筑物。
⒋ 建筑物的防雷保护 
（1）建筑物防雷分类及防雷要求 
第一类防雷建筑：
     应有防直接雷、感应雷和雷电侵入波措施。 
第三类建筑物
    应有防直接雷和雷电侵入波措施。 
第二类防雷建筑。
     应有防直接雷和雷电侵入波措施，有爆炸危险的也应有防感应雷措施。 
五、防雷装置
    避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都是经常采用的防直击雷的各类装置。一套完整的防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置三个组成部分。避雷器也是防雷装置的一种，但它是一种专门的防雷装置，主要用来保护电力设施和防止雷电波沿架空线侵入建筑物内的安全措施。
避雷系统
避雷系统
防雷系统
防雷装置
1、组成：
                 接闪器、引下线和接地装置
2、原理：
将雷电引向自身并安全导入地中，从而保护了附近建筑物免遭雷击。
    a、接闪器是用来吸引雷电的，是直接遭受雷击的部分，所以它是用良导体材料制成，并且安装在建筑物的顶部。接闪器的结构有避雷带、避雷网、避雷针等以及兼作接闪器的金属屋面、金属构件等，接闪器采取镀锌或涂漆等防腐处理。接闪器通过引下线与接地装置相连。
    b、引下线作用是将接闪器“接”来的雷电流引入大地。它应能保证雷电流通过而不被熔化，一般用圆钢或扁钢制成，其截面应能满足通过的大电流；也可利用建筑物的金属构件，如梁、板、柱以及基础等钢筋混凝土内的钢筋作为防雷引下线，作为防雷引下线的金属构件必须焊接成电气通路，其电阻值应满足接地要求。
防雷装置
    c、接地装置是接地体和接地线的统称。接地体的作用是使雷电流迅速流散到大地中去，因此，接地体的接地电阻要小，其长度、截面、埋设深度等都有一定的要求。接地体分人工接地体和自然接地体，无论是哪种，都要满足技术规范要求。如人工接地体的长度、截面、埋设深度以及周围土壤的电阻率等都有要求。
防雷设备
1、接闪器
避雷针
避雷线
避雷带
避雷网
2、避雷器
3、消雷器
功能实质是引雷作用。
3、接闪器及其保护范围       接闪器：专门用来直接接受雷击(雷电闪击)的金属物体。
避雷针
避雷针是一根耸立在建筑物顶上的金属棒与金属引下线和金属接地体等三部分组成的防雷装置。
它的作用是使可能会袭击建筑物的闪电吸引到它上面，再进入地下，借以保护建筑物。
       避雷针是一种引雷装置，它改变了空间电场，改变了先导发展的路径，引雷于自身，使周围被保护物受到保护。一百五十多年前发明的避雷针今天仍被广泛使用 。
避雷针工作原理
保护原理：当雷云放电时使地面电场畸变，在避雷针顶端形成局部场强集中的空间以影响雷电先导放电的发展方向，使雷电对避雷针放电，再经过接地装置将雷电流引入大地从而使被保护物体免遭雷击
避雷针的保护范围，以它能防护直接雷击的空间来表示。新颁国家标准GB50057—1994《建筑物防雷设计规范》则规定采用IEC推荐的 “滚球法” 来确定。
    滚球法：是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物），或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，则该部分就得到接闪器的保护。
“滚球法” ：
        选择一个半径为hr (滚球半径)的球体, 沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器或只触及接闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则认为该部位就得到接闪器的保护。
滚球法保护范围
(1) 当避雷针高度h≤hr时：1）距地面hr处画一平行于地面的平行线。2）以避雷针的针尖为圆心， 以hr为半径， 作弧线交于平行线的A、B两点。3）以A、B为圆心，为半hr径作弧线, 该弧线与针尖相交并与地面相切。从该弧线起到地面上的整个锥行空间，就是避雷针的保护范围。避雷针在被保护物高度hx的xx平面上的保护半径。
（1）避雷针在地面上的保护半径, 按下式计算:
（2） xx平面上的保护半径    
当避雷针高度h＞hr时：       在避雷针上取高度hr的一点代替单只避雷针的针尖作圆心，其余的作法与h≤hr的作法相同。
单只避雷针的保护范围：
建筑物防雷类别

第一类

第二类

第三类

滚球半径hr（m）

避雷网络尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

据GB50057—1994，下表按建筑物防雷类别规定滚球半径和避雷网格尺寸：
例某厂一座高30m的水塔旁边，建有一水泵房(属第三类防雷建筑物)， 尺寸如图所示。水塔上面安装有一支高2m的避雷针。试问此避雷针能否保护这一水泵房。
解  查表得滚球半径hr=60m，而h=30m+2m=32m， hx =6m。故hx高度水平面上的保护半径为

现水泵房在hx=6m高度上最远一角距离避雷针的水平距离为：
避雷针保护范围
由此可见，水塔上的避雷针完全能保护这一水泵房。
5
5
双支等高避雷针的保护范围
双支不等高避雷针的保护范围
四支等高避雷针的保护范围
（2）避雷线    避雷线一般采用截面不小于35mm2的镀锌钢绞线，架设在架空线路的上边，以保护架空线路或其他物体(包括建筑物)免遭直接雷击。由于避雷线既是架空，又要接地，因此又称为 “架空地线”。
       由于重力的作用，避雷线是一段垂弧。其保护效果等同于在垂弧上的每一点都是一根等高避雷针
注意? 确定架空避雷线的高度时，应考虑弧垂。在无法确定弧垂的情况下，等高支柱间的档距小于120m时，其避雷线中点的弧垂宜选用2m；档距为120～150m时宜选用3m。 
（3）避雷带和避雷网的保护范围 
避雷带和避雷网的保护范围应是其所处的整幢高层建筑，为了达到保护的目的，避雷网的网格尺寸有具体的要求。 
避雷带和避雷网宜采用圆钢和扁钢,优先采用圆钢。圆钢直径应不小于8mm；扁钢截面应不小于48mm2，其厚度应不小于4mm。当烟囱上采用避雷环时，其圆钢直径应不小于12mm；扁钢截面应不小于100mm2，其厚度应不小于4mm。
建筑物防雷类别

第一类

第二类

第三类

滚球半径hr（m）

避雷网络尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

避雷带和避雷网
3．避雷器
（1）阀型避雷器 :由火花间隙和阀片组成
　阀型避雷器
(a)结构图   1-间隙  2－可变电阻  3－瓷瓶
(b)接线图   1－避雷器  2－变压器
     正常电压时，阀片的电阻很大，过电压时，阀片的电阻变得很小。因此，阀型避雷器在线路上出现雷电过电压时，其火花间隙击穿，阀片能使雷电流迅速对大地泄放。但雷电过电压一消失，线路上回复工频电压时，阀片便呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘迅速恢复而切断工频续流，从而保证线路回复正常运行。 
(2)压敏避雷器——氧化锌避雷器 
     主要由氧化锌压敏电阻构成。每一块压敏电阻从制成时就有它的一定开关电压（叫压敏电压），在正常的工作电压下（即小于压敏电压）压敏电阻值很大，相当于绝缘状态，但在冲击电压作用下（大于压敏电压），压敏电阻呈低值被击穿，相当于短路状态。然而压敏电阻被击状态，是可以恢复的；当高于压敏电压的电压撤销后，它又恢复了高阻状态。因此，在电力线上如安装氧化锌避雷器后，当雷击时，雷电波的高电压使压敏电阻击穿，雷电流通过压敏电阻流入大地，使电源线上的电压控制在安全范围内，从而保护了电器设备的安全。
??   灭弧能力较小，只适用于无重要负荷的线路上。
角形保护间隙结构与接线
正常运行时，避雷器内部隔离工作电压
过电压作用时，避雷器先于被保护电力设备放电，
(3)保护间隙
引下线：
1、引下线宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。
引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。    
设计注意事项
2、引下线应沿建筑物外墙明敷，并经最短的路径接地，建筑艺术要求较高者可暗敷但其圆钢直径应不小于10mm，扁钢截面应不小于80mm2。
3、建筑物的金属构件（如消防梯等）可用作引下线，但所有金属构件之间均应连成电气通路，并且连接可靠。
4、采用多条引下线时，为了便于接地电阻和检查引下线、接地线的连接情况，宜在各引下线距地面高约1.8 m处设断接卡。
5、采用多条引下线时，第一类和第二类防雷建筑物至少应有两条引下线，其间距离分别不得大于12 m和18 m；第三类防雷建筑物周长超过25 m或高度超过40 m时也应有两条引下线，其间距离不得大于25 m。
6、在易受机械损伤的地方，地面以下0.3 m至地面以上1.7 m的一段引下线应加竹管、角钢或钢管保护。
引下线：
设计注意事项
防雷接地装置
      向大地泄放雷电流，限制防雷装置对地电压不致过高。
     除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。
1、 防雷装置接地的要求 
防雷接地装置所用材料热稳定性应大于一般接地装置。
接地电阻一般指冲击接地电阻，与防雷种类和建筑物类别有关
   独立避雷针：一般不应大于10 Ω；附设接闪器每一引下线：一般也不应大于10 Ω 。防感应雷装置的工频接地电阻不应大于10 Ω 。防雷电侵入波的接地电阻不应大于5-30 Ω ，其中，阀型避雷器的接地电阻不应大于5-10 Ω 。
冲击接地电阻一般都小于工频接地电阻
跨步电压的抑制。    
   为了防止跨步电压伤人，防直击雷接地装置距建筑物和构筑物出入口和人行横道的距离不应小于3m。
加装均压带的接地网 
防雷接地装置
可利用以下自然导体：
建筑物金属结构(梁、柱、桁架等)；
生产用金属结构(轨道、设备金属外壳等)；
配线的钢管；
电缆的铝包皮；
上、下水管、暖气管道等各种金属管道。
   在设计和装设接地装置时，首先应考虑自然接地体的利用，以节约投资，节约钢材。 
人工接地体的要求 
（1） 垂直接地体采用Φ50mm的钢管或50×50×5的角钢，长度=2.5～3m较合适，排列间距一般不宜小于5m，棒顶距地面以0.7～0.9m为合适。 
（2） 水平接地体采用40×4mm的扁钢，或Φ12～Φ16的圆钢；埋设深度以0.9～1.0m为合适；连接时要用搭接，搭接长度要为扁钢宽度二倍或圆钢直径的4倍，所有扁钢与扁钢的连接或扁钢与圆钢的连接，均要采用电焊或气焊可靠连接。 
（3） 接地装置至少要有两处以上引至地面或室内，穿墙处对引接接地线要穿钢管加以保护。室内接地干线采用25×4mm的扁钢，或用Φ6～Φ12的圆钢。

雷 云

1
2
3
4
消雷器的防雷原理
   1——离子化装置
   2——联接线
   3——接地装置
   4——被保护物
5．消雷装置      
   由顶部的电离装置、地下的电荷收集装置和中间的连接线组成。 
     消雷装置是设法在高空产生大量的正离子和负离子，与带电积云之间形成离子流，缓慢地中和积云电荷，并使带电积云受到屏蔽，消除落雷条件。
大量雷害事故的统计资料和实验研究证明，雷电的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这些规律称为雷电的选择性。雷击通常受下列因素影响：
 （1）与地质结构有关：即与土壤电阻率有关。土壤电阻率小的地方，在不同电阻率的土壤交界地段易受雷击。雷击经常发生在有金属矿床的地区，河岸、地下水出口处，山坡和稻田接壤的地区。
影响建筑物遭受雷击的因素 
   （2）与地面上的设施情况有关：凡是有利于雷云与大地建立良好的放电通道者易受雷击。在旷野中，即使建筑物并不高，但由于它比较孤立、突出，因此也比较容易遭受雷击。从烟囱中冒出的热气柱和烟气有时含有少量的导电质和游离的气团。它们比一般空气更易于导电，等于加高了烟囱的高度，这也是烟囱易于遭受雷击的原因之一。金属结构的建筑物或内部有大型金属物体的厂房，或内部经常潮湿的房屋，由于这些地方具有较好的导电性能因此比较容易遭受雷击。此外，还应注意到：大树、古树、输电线、高架天线及其它高架金属管道等都易遭受雷击。 
（3）雷电的大小和多少以及活动情况，与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。
  1）不同屋顶坡度（0°、15°、30°、45°）建筑物的雷击部位
  2）屋角与檐角的雷击率最高。
  3）屋顶的坡度愈大，屋脊的雷击率也愈大；当坡度大于40°时，屋檐一般不会再遭受雷击。；
  4）当屋檐坡度小于27°，长度小于30米时，雷击点多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不在遭受雷击。
  5）雷击屋面的几率甚少。
  在进行建筑物的防雷设计时，可对易受雷击的部位，重点进行防雷保护。
建筑物易受雷击的部位
○雷击率最高的部位　　――――可能遭受雷击的部位
　不同屋顶坡度建筑物的雷击部位
雷击具有一定的规律 
雷击其实与带电体发生电火花相似，都是电场击穿空气而发生的放电现象。物体的尖端处，就较容易击穿空气出现放电火花。因此，突出地面越高的物体和导电性能越好的物体就越容易受到雷击。
雷电的大小和多少以及活动情况，与各个地区的地形、气象条件及所处的纬度有关。一般山地雷电比平原多；建筑越高，遭雷击的机会越多。
防雷技术
    电是电流源，防雷的基本途径就是要提供一条雷电流对地泄放的合理的阻抗路径，而不能让其随机性选择放电通道，简言之就是要控制雷电能量的泄 放与转换。
德国专家希曼斯基在《过电压保护理论与实践中》提出了现代防雷保护的三道防线： 
外部保护---将绝大部分雷电流直接引入地下泄散； 
内部保护及过电压保护----阻塞沿电源线或数据线、信号线引入的侵入波危害设备； 
过电压保护----限制被保护设备上雷电过电压幅值。 
 1、对于第一、二类民用建筑，应有防直接雷击和防雷电波侵入的措施；
2、对于第三类民用建筑，应有防止雷电被沿低压架空线路侵入的措施。
原则上是以防止直击雷为主要目的。
建筑物的防雷措施
防直击雷的方法：
（1） 装设独立的避雷针；
（2） 在建筑物上装设避雷针或避雷线；
（3）在建筑物屋面铺设避雷带或避雷网。 
  所有防雷装置都须有可靠的引下线与合格的接地装置相焊连。除独立的避雷针外，建筑物上的防雷引下线应不少于两根。这既是为了可靠，又是对雷电流进行分流，防止引下线上产生过高的电位。避雷针与被保护物（如建筑物和配电装置）之间在空气中的间距，一般不小于5m；为在地下的接地装置之间的距离，一般不小于2m。 
    防直击雷一般采用装设避雷网或避雷带，对面积较大的屋顶装设避雷网，网格宽度不应大于10米，屋面上的任意一点距避雷网均不得大于5米。当有三条以上平行避雷带时，每隔24米处需加设相互跨接线，突出屋面的电梯机房、水箱间等可沿屋顶的四周装设避雷带。突出屋面的砖砌通风道可装设环状避雷带；金属透气管应与避雷带（网）联结。  
建筑物防雷类别

第一类

第二类

第三类

滚球半径hr（m）

避雷网络尺寸
(不大于) （m）

5×5或6×4

10×10或12×8

20×20或24×16

2、?感应雷的防御
1、在建筑物屋面沿周边装设避雷带，每隔20米左右引出接地线一根。
2、 建筑物内所有金属物如设备外壳、管道、构架等均应接地，混凝土内的钢筋应绑扎或焊成闭合回路。
3、 将突出屋面的金属物接地；
防御感应雷的方法如下：
4、与引下线平行敷设的管道、构架、电缆等，且相距不到100mm时，须用金属线跨接；跨接点之间的距离不应超过30m；交叉相距不到100mm时，交叉处也应用金属线跨接。
    3.防雷电波侵入的措施
    发生雷电时，雷电波可能会沿着金属管道和架空线路侵入室内，危及人身安全或设备损坏的现象称为雷电波侵入。
    a、将进入建筑物的各种线路和金属管道宜全部埋地引入，并在入户处将其有关部分与接地装置相连接。当低压线全线埋地有困难时，可采用一段长度不小于50米的铠装电缆直接埋地引入，并在入户处把电缆的金属外皮与接地装置相连接。
    b、当电源采用架空线入户时，应在入户处装设阀型避雷器，该避雷器的接地引下线应与进户线的绝缘子铁脚、电气设备的接地装置连接在一起。避雷是防止雷电波侵入的有效措施
防止雷电波侵入的措施为：
1）对6～10kV架空线，如有条件就采用30～50m的电缆段埋地引入，在架空线终端杆装避雷器，避雷器的接地线应与电缆金属外壳相连后直接接地，并连入公共地网。
2）对没有电缆引入的6～10kV架空线，在终端杆处装避雷器，在避雷器附近除了装设集中接地线外，还应连入公共地网。
 3）对低压进出线，应尽量用电缆线，至少应有50m的电缆段经埋地引入，在进户端将电缆金属外壳架相连后直接接地，并连入公共地网。 
架空线防止雷电波侵入
2）3～10kV高压配电装置及车间变配电所的变压器  要求它在每路进线终端和各段母线上都装有避雷器。避雷器的接地端与电缆头的外壳相连后须可靠接地。
阀式避雷器至3～10kV主变压器的最大电气距离
雷雨季节经常运行的进线路数

≥4

避雷器至主变压器的最大电气距离（m）

1）在电源进线处  主变压器高压侧装设避雷器。要求避雷器与主变压器尽量靠近安装，相互间最大电气距离不超过下表的规定，同时，避雷器的接地端与变压器的低压侧中性点及金属外壳均应可靠接地。 
变配电所防止雷电波侵入
防止雷电反击的措施有两种：
    一种是将建筑物的金属物体与防雷装置的接闪器、引下线分隔开，并且保持有一定的距离；
    另一种是当防雷装置不易与建筑物内的钢筋、金属管道分隔开时，则将建筑物内的金属管道系统，在其主干管道处与靠近的防雷装置相连接，有条件时宜将建筑物每层的钢筋与所有的引下线相连接。
 4.防止雷电反击的措施
      所谓雷电反击，是指当防雷装置接受到雷击时，在接闪器、引下线和接地体上会产生很高的电位，若防雷装置与建筑物内外的电气设备、电线或其它金属管线之间绝缘距离不够，它们之间发生放电的现象。反击也会造成电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿，甚至引起火灾和爆炸。
    现代民用建筑大多是钢筋混凝土结构（简称钢混结构），而且建筑内的长金属物和电器设备越来越多，如煤气、天然气、自来水、供热等金属管线和各种家用电器、电子设备等。对于室内的这些设施若不采用适当的防雷措施，雷害事故发生的可能性就会更多。因此，在考虑防雷措施时，不仅要考虑建筑物本身的防雷，还要考虑到建筑物内部设备的防雷。 
现代建筑的防雷特点
     现代建筑除了满足一般的防雷措施外，还应满足：第一、二类民用与工业建、构筑物应有防直击雷、防雷电感应和防雷电波侵入的措施。第三类民用与工业建、构筑物应有防直击雷和防雷电波侵入的措施。具体要满足现行防雷有关规范要求。
  第一、二类建筑中的高层民用建筑，其防雷尤其是防直击雷有特殊的要求和措施。这是因为一方面是建筑物越高，其落雷的次数就越多。高层建筑的落雷次数N与建筑物高度H的平方、雷电日天数n 成正比例关系。
高层建筑防雷
  另一方面由于建筑物很高，有时雷云接近建筑物附近时发生的先导放电，屋面接闪器未起作用；有时雷云随风漂移，使建筑物受到雷电的侧击。当然，不同防雷类别的高层建筑，其防雷措施有所不同。现以第一类防雷高层建筑为例，来说明其防雷措施的特殊性。
  主要是增设防止侧击雷的措施，具体要求和做法如下：
  1）建筑的顶部全部采用避雷网；
  2）自30米及以上，每三层沿建筑物四周腰围设置避雷带；   
  3）自30米及以上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物体，应与防雷装置可靠连接；
  4）每三层沿建筑物周边的水平方向设均压环；所有的引下线，以及建筑物内的金属结构、金属物体都应与均压环可靠连接；
  5）引下线的间距更小（一类建筑不大于18米；二类建筑不大于24 米）。接地装置围绕建筑物构成闭合回路，其接地电阻值要求更小（不大于4欧）；
    6）建筑物内的电气线路全部使用钢管配线，垂直敷设的电气线路，其带电部分与金属外壳之间应装设击穿保护装置。
    7）室内的主干金属管道和电梯轨道，应与防雷装置连接。
    第二、三类高层建筑的防雷措施可参照第一类适当降低要求使用。
    总之，高层建筑为防止侧击雷，应设置许多层避雷带、均压环和在外墙的转角处设引下线。一般在高层建筑的边缘和突起的部分，少用避雷针，多用避雷带以防雷电的侧击。
    目前，高层建筑的防雷设计，是将整个建筑物的梁、板、柱、基础等主要结构的钢筋，通过焊接连成一体。在建筑物的顶部，设避雷网压顶；在建筑物的腰部，多处设置避雷带、均压环。这样，使整个建筑物及每层分别连成一个笼式整体避雷网，对雷电起到均压作用。当雷击时建筑物各处构成了等电位面，对人体和设备都安全。同时由于屏蔽效应，笼内空间电场强度为零，笼体各处电位基本相等，则导体间不会发生反击现象。
    建筑内部的金属管道由于与房屋建筑的结构钢筋作电气连接，也能起到均衡电位的作用。此外，各结构钢筋连成一体并与基础钢筋相连。
    由于高层建筑基础深、面积大，利用钢混基础中的钢筋作为防雷接地体，它的接地电阻一般都能满足4欧以下的要求。
个人雷击的预防 
如果身处树木、楼房等高大物体，就应该马上离开。如果来不及离开高大的物体，应该找些干燥的绝缘物放在地下，坐在上面，采用下蹲的避雷姿势，注意双脚并拢。在雷雨天应远离大树，并尽可能下蹲，双脚并拢。
原则上说，雷电期间应尽量回避未安装避雷设备的高大物体，如高塔、大吊车、开阔地的干草堆和帐蓬等，也不要到山顶或山梁等制高点去。不要靠近避雷设备的任何部分。铁路、延伸很长的金属栏杆和其他庞大的金属物体等也应回避。
个人雷击的预防 
空旷地带和山顶上的孤树和孤立草棚等应该回避，因为它们易遭雷击，这时如在其中避雨是非常危险的，尤其是站在向两旁伸展很远的低枝下面。
雷雨时如果身在空旷的地方，应该马上蹲在地上，这样可减少遭雷击的危险。不要用手撑地，这样会扩大身体与地面接触的范围，增加遭雷击的危险。双手抱膝，胸口紧贴膝盖，尽量低头，因为头部最易遭雷击。
雷电期间最好不要骑马、骑自行车、骑摩托车和开敝蓬拖拉机。
如果你在江、河、湖泊或游泳池中游泳时，遇上雷雨则要赶快上岸离开。因为水面易遭雷击，况且在水中若受到雷击伤害，还增加溺水的危险。
个人雷击的预防 
在家中，卫生间的水管多为金属体，导电性强，所以雷雨天卫生间自然成为家中雷击高发区。并且，市民在楼顶上安装的太阳能热水器绝大多数没有连接避雷设备。一些太阳能热水器，安装时为了采光好，甚至搭建了高的铁架，万一打雷，热水器就有可能成为“引雷器”，造成雷击事件。 
个人雷击的预防 
????
强雷鸣闪电时，一定不要使用手机！
特别要说明的是：最好的就是把手机关掉。在天气特别恶劣的时候，因为手机在正常的时候也会产生微弱的电磁场这样也能引来雷电的袭击。在家充电时，赶上那种天气一定要等到天气好的时候没有雷电时切断电源拿下手机,一般来说这样很容易引起雷电感应!以防万一，还是别充电了。
个人雷击的预防 
5个动作最要命
1、收晾晒在铁丝上的衣物
2、大树下避雨
3、使用手机
4、用花洒冲凉
5、骑自行车或电动自行车或摩托车
2个动作最安全
1、关闭门窗
2、躲进汽车
个人雷击的预防 
习题
一、是非判断题
1 独立避雷针的接地装置应单设，其接地电阻不超过10欧。
2 在空旷地遇雷雨时，应及早躲到大树下避雷。
3 静电接地不能消除绝缘体上的静电，反而可能引起火花放电。
4 对表面不能形成水膜或不易被水润湿的绝缘体，增湿消除静电是无效的。
二、问答题
1 避雷针、避雷线、避雷网和避雷带各适用于什么场合？

2 静电引起爆炸和火灾的充分和必要条件是什么？ 
3 防止和消除生产工艺过程中产生的静电的方法有哪些？
4 雷雨时，怎样防人身雷击？

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