建筑综合防雷设计.doc

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1、四川信息职业技术学院 毕业设计说明书(论文) 设计(论文)题目: 建筑综合防雷设计 专 业: 建筑电气工程技术 班 级: 学 号: 姓 名: 指导教师: 二二一二年十二月十日一二年十二月十日 四川信息职业技术学院毕业设计任务书 学 生 姓 名 学 号 班 级 专业 设计（或论文）题目建筑综合防雷设计 指导教师姓名职 称工作单位及所从事专业联系方式备 注 设计（论文）内容： （1）建筑防雷分类； （2）建筑防雷等级计算； （3）综合防雷系统设计； （4）外部防雷系统设计； （5）内部防雷系统设计。 进度安排： 第 49 周：查找资料选择参考方案； 第 10、11 周：确定方案撰写论文； 第 12

2、、13 周：修改论文、确定初稿； 第 14、15 周：检查定稿； 第 16、17 周：答辩。 主要参考文献、资料(写清楚参考文献名称、作者、出版单位)： 1王时煦.建筑物防雷设计 中国建筑工业出版社 2林维勇.建筑防雷系统 雷电水利电力出版社 3朱林根.建筑电气设计手册下册 中国建筑出版社 4金 磊.雷电电磁脉冲的防护 中国建筑出版社 5朱吕通.建筑防雷系统安全手册 中国计划出版社 6郑 强.智能建筑设计与施工系列图集消防系统 中国建筑出版社 7查仁柏.半导体消雷器的设计 中国建筑工业出版社 审 批 意 见 教研室负责人： 年 月 日 目 录 摘 要 .5 第 1 章 绪论 .6 1.1 建筑

3、物防雷的发展历史 6 1.2 建筑防雷设计的概述 6 第 2 章 建筑物防雷分类及防雷等级计算 .7 2.1 第一类防雷建筑物 7 2.2 第二类防雷建筑物 7 2.3 第三类防雷建筑物 7 2.4 建筑物的预计年雷击次数计算 8 第 3 章 雷击的分类及危害 10 3.1 直击雷 10 3.2 雷电波侵入 10 3.3 感应过电压 10 3.4 地电位反击 10 第 4 章 综合防雷系统设计 12 4.1 综合防雷设计的六大要素 .12 4.1.1 接闪 12 4.1.2 分流 12 4.1.3 均压 12 4.1.4 屏蔽 13 4.1.5 接地 13 4.1.6 合理布线 14 4.2

4、综合防雷设计分类 14 4.3 外部防雷系统及其设计 14 4.3.1 接闪器 15 4.3.2 引下线17 4.3.3 接地体18 4.4 内部防雷系统及其设计 .18 4.4.1 防雷器 SPD 设计安装19 4.4.2 等电位连接 20 结 论 .22 参考文献 .23 附 录 .24 附录一：建筑综合防雷系统图 .24 第 0 页 摘摘 要要 在人类生存的环境中有许多自然灾害，如地震、暴雨、冰雹、水灾、旱灾、火灾、雷击 等等。对此，人们总是想方设法进行防御，或减轻它们所造成的损失。雷击就是严重的自然 灾害之一。但就我国而言，过去防雷设计在整个建筑设计中所占的比重很小。电气设计人员 不重

5、视，其他专业的设计人员更不重视，但雷击所造成的损失却无法轻视。如 1989 年山东 黄岛油库遭受雷击并引起大火，损失惨重。高大的建筑物很容易吸引落雷，从而使本身所在 建筑及附近建筑遭到破坏。另外，随着微电子技术高度发展及广泛应用到各个领域， 使雷害对象也从对建筑物本身的损害转移到对室内的电器、电子设备的损害，以 至发生人身伤亡事故。随之防雷对象也由强电转移到弱电，雷电产生的电磁脉冲 超过直接雷击而成为主要危害。 随着电子技术的飞速发展，电子计算机早已步入社会的各行各业。建筑物内 几乎无不设有复杂程度不同的微电子设备和计算机系统，民用建筑也不例外。雷 电电磁脉冲干扰日益成为频发事故。面对这种挑战

6、，设计人必须转变观念，把雷电电 磁脉冲防护当作防雷设计的重点。这不只是电气一个专业的事，因为它涉及到电子设备的位 置和管线的布置等问题。各个专业应充分协商，从整体上解决防雷设计上的问题。否则，建 筑物设计得再好，也无法正常使用。 关键词 建筑防雷；防雷装置；安全隔离距离；等电位连接 第 1 页 第 1 章 绪 论 1.1 建筑物防雷的发展历史 70 年代以前，人们听到的雷击事故多是击中建筑物或大树，严重的造成了 建筑物烧毁或人员伤亡。那时被雷击的建筑物绝大多数是没有安装防雷装置（避 雷针、避雷带或避雷网）。现在听到的雷击事故相对少了，其原因是，六层以上 的多层建筑物和高层建筑物都安装了防雷装置

7、。有时，接闪器接闪后，即使是微 电子设备因雷电电磁脉冲感应受损，局外人也不知道，本单位做些局部修理也就 完事了。其实，现在的雷击事故并不算少。雷击建筑物对某一栋楼而言可能是百 年不遇的事，但防雷装置接闪则是较常见的，这也是正常的。 1.2 建筑防雷设计的概述 本文从建筑物防雷分类及防雷等级计算开始，再从雷电对建筑物产生危害的 四个方面入手，先叙述了直击雷、雷电波侵入、感应过电压和地电位提高等对建 筑及其内部设备的损害，再介绍建筑物防雷等级确定的方法，然后阐述目前针对 这四种雷电危害的电气综合防雷系统的设计外部防雷和室内防护所用的避雷针、 避雷带或避雷网是否与建筑物的立面相配以及低矮建筑物能否由

8、高大建筑物或高 大烟囱上的避雷装置所保护等等。 第 2 页 第 2 章 建筑物防雷分类及防雷等级计算 2.1 第一类防雷建筑物 1.凡制造、使用、贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑 物，因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和人身伤亡者。 2.具有 0 区或 10 区爆炸危险环境的建筑物。 3.具有 1 区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸会造成巨大破坏和 人身伤亡者。 2.2 第二类防雷建筑物 1.制造、使用、贮存爆炸物物资的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造 成巨大破坏和人身伤亡者。 2.具有 1 区爆炸危险环境的建筑物，且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大 破坏和人身伤亡

9、者。 3.具有 2 区或 11 区爆炸危险环境的建筑物。 4.预计雷击次数大于 0.06 次/a（a 表示年）的部、省级办公建筑物及其他 重要活人员密集的公共建筑物；预计雷击次数大于 0.03 次/a 的住宅、办公楼等 一般性民用建筑物。 5.工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。 6.国家级重要建筑物。 2.3 第三类防雷建筑物 1.根据雷击后对工业生产的影响据产生的后果，并结合当地气象、地形、地 质及周围环境等因素，确定需要防雷的 21 区、22 区、23 区火灾危险环境。 2.预计雷击次数大于或等于 0.06 次/a 的一般工业建筑物。 3.预计雷击次数大于或等于 0.012 次/a

10、且小于或等于 0.06 次/a 的部、省级 办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；预计雷击次数大于 0.06 次/a 且小于或等于 0.3 次/a 的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 4.在平均雷暴日大于 15d/a(d 表示天）的地区，高度为 15m 及以上的烟囱、 第 3 页 水塔等孤立高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于 15d/a 的地区，高度 20m 及以 上的烟囱、水塔等孤立高耸建筑物。 5.省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。 2.4 建筑物的预计年雷击次数计算 建筑物年预计雷击次数应按下式计算： N= k * Ng * Ae （2-1） 式中：N 建筑物年预计雷击次数（次

11、a） ； K校正系数，在一般情况下取 1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤的 建筑物取 2；金属屋面的砖木结构建筑物取 1.7；位于河边、湖边、 山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山 谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取 1.5； Ng建筑物所处地区雷击大地的年平均密度次（km2a） ； Ae与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2） 。 雷击大地的年平均密度应按下式计算： Ng 0.024T d 1.3 (2-2) 式中：T d年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（da） 。 建筑物等效面积Ae是其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法分以下 三个方面：

12、1.当建筑物的高 H 小于 100m 时，其等效面积按以下公式计算： （2- 6 10)200()200( )(2 HHHHWLLWAe 3） 式中： L、W、H分别为建筑物的长、宽、高（m） 。 2.当建筑物的高 H 等于或大于 100m 时，建筑物的等效面积按下式计算： Ae LW2 H（LW）H2 10-6 （2-4） 3.当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其 等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。 )200(HHD 第 4 页 （2-5） 按以上公式计算得到 N 后就可以确定防雷等级了。一般先把建筑物按其重要 性和使用性质分为部、省级

13、办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物和住 宅、办公楼等一般性民用建筑物两类。 第 5 页 第 3 章 雷击的分类及危害 3.1 直击雷 电的云层对大地上的某一点发生猛烈的放电现象，称为直击雷。它的破坏力 十分巨大，若不能迅速将其泻放入大地，将导致放电通道内的物体、建筑物、设 施、人畜遭受严重的破坏或损害火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚 至危及人畜的生命安全。 3.2 雷电波侵入 雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。 线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内电子设 备和自动化控制等各个系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备

14、、控 制系统等可能已经损坏。 3.3 感应过电压 雷击在设备设或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层 之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支 架上感应生成过电压。 雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑 物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针） 、引下线泄放到大地的过程 中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢 失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系 统陷于瘫痪。 3.4 地电位反击 如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或设施，接地网的地电位会在数微 秒之内被抬高数万或

15、数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分， 流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系 统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害电子设备。同时，在未实行等电位 连接的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花放电的危险。 第 6 页 如图 3-1 当 10KA 的雷电流通过下导体入地时，假设接电阻为 10 欧姆,根据 欧姆定律,可知在入地点 A 处电压为 100KV。因 A 点与 C 点、D 点相连，所以这几 点电压都为 100KV。而 E 点接地，其电压值为 0，设备的 D 点与 E 点间有 100KV 的电压差，足以将设备损坏。 图 3-1 以上四方面中雷电

16、对建筑物的危害主要以后雷电波侵入、感应过电压与地电 位反击三者居多，这三者统称为雷电电磁脉冲。据有关统计资料，直击雷的损坏 仅占 15%，而雷电电磁脉冲的损坏占 85%。因此，现代建筑的防雷设计已不同以 往，对雷电电磁脉冲的防护必须要加以重视。 第 7 页 第第 4 章章 综合防雷系统设计综合防雷系统设计 4.1 综合防雷设计的六大要素 防雷设计是一个很复杂的问题，不可能依靠一、二种先进的防雷设备和防 雷措施就能完全消除雷击过电压和感应过电压的影响，必须针对雷害入侵途径， 对各类可能产生雷击危害的因素进行综合防护，才能将雷害减少到最低限度。 这种综合防护主要包括接闪、分流、均压、屏蔽、接地、合

17、理布线，统称为综 合防雷六大要素。 4.1.1 接闪 接闪就是让在一定程度范围内出现的闪电放电不能任意地选择放电通道， 而只能按照人们事先设计的防雷系统的规定通道，将雷电能量泄放到大地中去。 4.1.2 分流 分流就是在一切从室外来的导体（包括电力电源线、数据线、电话线或天 馈线等信号线）与防雷接地装置或接地线之间并联一种适当的避雷器 SPD，当 直击雷或雷击效应在线路上产生的过电压波沿这些导线进入室内或设备时，避 雷器的电阻突然降到低值，近于短路状态，雷电电流就由此处分流入地了。雷 电流在分流之后，仍会有少部份沿导线进入设备，这对于一些不耐高压的微电 子设备来说是很危险的，所以对于这类设备在

18、导线进入机壳前，应进行多级分 流（即不少于三级防雷保护） 。 4.1.3 均压 指使建筑物内的各个部位都形成一个相等的电位，即等电位。若建筑物内 的结构钢筋与各种金属设置及金属管线都能连接成统一的导电体，建筑物内当 然就不会产生不同的电位，这样就可保证建筑物内不会产生反击和危及人身安 全的接触电压或跨步电压，对防止雷电电磁脉冲干扰微电子设备也有很大的好 处。钢筋混凝土结构的建筑物最具备实现等电位的条件，因为其内部结构钢筋 第 8 页 的大部分都是自然而然地焊接或绑扎在一起的。 为满足防雷装置的要求，应有目的地把接闪装置与梁、板、柱和基础可靠 地焊接、绑扎或搭接在一起，同时再把各种金属设备和金属

19、管线与之焊接或卡 接在一起，这就使整个建筑物成为良好的等电位体。 4.1.4 屏蔽 屏蔽的主要目的是使建筑物内的通信设备、电子计算机、精密仪器以及自 动控制系统免遭雷电电磁脉冲的危害。建筑物内的这些设施，不仅在防雷装置 接闪时会受到电磁干扰，而且由于它们本身灵敏性高且耐压水平低，有时附近 打雷或接闪时，也会受到雷电波的电磁辐射的影响，甚至在其他建筑物接闪时， 还会受到从该处传来的电磁波的影响。因此，我们应尽量利用钢筋混凝土结构 内的钢筋，即建筑物内地板、顶板、墙面、及梁、柱内的钢筋，使其构成一个 网笼，从而实现屏蔽。由于结构构造的不同，墙内和楼板内的钢筋有疏有密， 钢筋密度不够时，设计人员应按

20、各种设备的不同需要增加网格的密度。良好的 屏蔽不仅使等电位和分流这两个问题迎刃而解，而且对防御雷电电磁脉冲也是 最有效的措施。此外，建筑物的整体屏蔽还能防球雷、侧击和绕击雷的袭击。 4.1.5 接地 接地就是让已经流入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地，而不能让雷电 能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用，良好的接地才能有效 地泄放雷电能量，降低引下线上的电压，避免发生反击。 过去的一些旧规范要求电子设备单独接地，目的是防止电网中杂散电流干 扰设备的正常工作。但现在，防雷工程设计已不提倡单独接地，而是更多的与 防雷接地系统共用接地装置，但接地电阻要由原来的小于 4 减少到 1。我 国的

21、现用的规范规定，如果电子设备接地装置采用专用的接地系统，则其与防 雷接地系统的地中距离要大于 20m。防雷接地是防雷系统中最基础的环节，也 是防雷安装验收规范中最基本的安全要求。接地不好，所有防雷措施的防雷效 果都不能发挥出来。 4.1.6 合理布线 指如何布线才能获得最好的综合效果。现代化的建筑物都离不开照明、动力、 第 9 页 电话、电视和计算机等设备的管线，在防雷设计中，必须考虑防雷系统与这些 管线的关系。为了保证在防雷装置接闪时这些管线不受影响，首先，应该将这 些电线穿于金属管内，以实现可靠的屏蔽；其次，应该把这些线路的主干线的 垂直部分设置在建筑物的中心部位，且避免靠近用作引下线的柱

22、筋，以尽量缩 小被感应的范围。除考虑布线的部位和屏蔽外，还应在需要的线路上加装避雷 器、压敏电阻等浪涌保护器。因此，设计室内各种管线时，必须与防雷系统统 一考虑。 4.2 综合防雷设计分类 传统的防雷方法主要就是直击雷的防护，其技术措施可分为接闪器、引下 线、接地体等。其中接闪器可以根据建筑物的地理位置、现有结构、重要程度 等，决定是否采用避雷针、避雷带、避雷网或其联合接闪方式。但随着微电子 技术高度发展及广泛应用，传统的防雷设计方法已难以满足现代建筑防雷的需 要。 根据以上综合防雷六要素可以把现代防雷保护分为外部防雷保护(建筑物或 设施的直击雷防护)和内部防雷保护(雷电电磁脉冲的防护)两部份

23、，外部防雷系 统主要是为了保护建筑物免受直接雷击引起火灾事故及人身安全事故，而内部 防雷系统则是防止雷电波侵入、雷击感应过电压以及地电位反击电压侵入设备 造成的毁坏，这是外部防雷系统无法保证的。 4.3 外部防雷系统及其设计 外部防雷主要是指防止建筑物或设施（室外独立电子设备）免遭直击雷的 危害，其技术措施有接闪器、引下线、接地体等几种。 4.3.1 接闪器 接闪器是避雷针、避雷带、避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件等 的总称。功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置向大地中泄放，以 保护建筑物免受雷害。现在常用的接闪器有避雷针、避雷带、避雷网等几种。 1.避雷针 避雷针是靠把雷雨云所

24、带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装 置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击的一种金属装置。 第 10 页 避雷针的工作原理： 当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云 相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近。由于它 与建筑物的钢筋网有良好的电气连接，再通过引下线与基础接地连接，所以它 与大地有相同的电位，因此避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电 先驱，使主放电都集中到它的上面，从而使附近比它低的物体遭受雷击的几率 大大减少，而避雷针被雷击的几率却大大的提高。由于避雷针与大地有良好的 电气连接，能把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大

25、地中泄放，使因雷击而造 成的过电压时间大大的缩短，所以从很大程度上降低了雷击的危害性。以上就 是避雷针的工作原理。但需要说明，避雷针必须有足够可靠和接地电阻尽量小 的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击 的损害程度。避雷针不但不能避雷反而是引雷，它是使自身多受雷击而保护周 围免受雷击。 避雷针保护范围的计算方法： 折线法：即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。 曲线法：即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。 直线法：是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物 用 45角，对一般建筑物采用 60角，实质上保护范围为一直线圆锥体。 避雷针的制作规格： 由许

26、多实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的 关系。所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。避雷针大 多采用圆钢或钢管制成，其直径要求如下： 针长 1m 以下： 圆钢为 12mm 钢管为 20mm； 针长 1-2m： 圆钢为 16mm 钢管为 25mm； 烟囱顶上的针： 圆钢为 20mm 钢管为 40mm 。 近来国内市场上经销一种叫主动式避雷针的产品，主要来自法国和澳大利 亚。据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到 某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成 一条人工向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更

27、早的于雷雨云向下 第 11 页 的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，雷雨云靠该避雷针放电的几率就增 加了，相当于避雷针的保护范围加大了，或者相当于将避雷针加高了。 2.避雷带 在房屋建筑屋顶周围，用扁平的金属带做接闪的方法称之为避雷带，它是 由避雷线改进而来。在建筑物屋顶上，使用避雷带比避雷针有较多的优点，它 可以与楼房顶的装饰结合起来，可以与房屋的外形较好的配合，即美观防雷效 果又好。特别是大面积的建筑，它的保护范围大而有效，这是避雷针所无法比 的。 避雷带一般采用扁钢制作，其截面积不小于 48mm2，厚度不应小于 4mm，现 今的一般做法是不管建筑物属于几类防雷建筑，都采用 4X40 的

28、镀锌扁钢制作避 雷带。根据规定二类防雷建筑避雷带应在整个屋面组成不大于 10m10m 或 12m8m 的网格。三类防雷建筑避雷带应在整个屋面组成不大于 20m20m 或 24ml6m 的网格。如果同时还有避雷针，则避雷针应用避雷带相互连接。 3.避雷网 避雷网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电保护的方法，也叫做 暗装避雷网。暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据一般建筑物的结 构，钢筋距面层只有 6-7cm，面层愈薄，雷击点的洞愈小。但有些建筑物的防 水层和隔热层较厚，入彀钢筋距面层厚度大于 20cm，最好另装辅助避雷网。辅 助避雷网一般可用直径为 6mm 或以上的镀锌圆钢，网格大小

29、可根据建筑物重要 性，分别采用 5mX5m 或 10mX10m 的圆钢制成。建筑物顶上往往有许多突出物， 如金属旗杆、透气管、钢爬梯、金属烟囱、风窗、金属天沟等，都必须与避雷 网焊成一体做接闪装置。 4.安装避雷带和避雷网注意事项 避雷带及其连接线经过沉降缝（沉降缝：一座较长的多层建筑物，往往在 横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段因下沉不一致 而引起建筑物损坏）时，应留有 10-20cm 以上余量的跨越线。 房屋面坡度为 27-35且长度不超过 75m 时，只需沿屋脊敷设避雷带。 四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短 第 12 页 避雷针或

30、将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于 12m，且长度 大于 75m 时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带。 当屋顶面积非常大时，应在屋顶上敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明 网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度可视建筑物重要程度而定，重 要建筑物采用 5X5m 的网格，一般建筑物用 20X20m 的网格即可。 4.3.2 引下线 连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线。现代建筑多利用建筑物的 柱筋作避雷引下线。因为雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地 的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击，而实践证明这种方法可以 减少和避免这种反击。它还比专门引下线有更多的优点

31、，因为柱钢筋与梁、楼 板的钢筋都是连接在一起的，和接地网络形成了一个整体的“法拉第“笼，它们 处于等电位状态，雷电流会很快被分散掉，可以避免反击和旁侧闪击的现象发 生。 规范对引下线的设计有如下要求如表 3-1： 表 3-1 另外，普通引下线采用圆钢时，其直径为不应小于 16mm；采用扁钢时，其 截面积最小为 48mm2；厚度不小于 4mm。装在烟囱上的引下线其尺寸是：圆钢直 径大于 24mm；扁钢截面积不小于 100mm2，厚度为 4mm。 为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻，要在建筑 物四周的引下线上做断接卡子，断接卡子距地面最高为 1.8M。当利用混凝土柱 钢筋做引下

32、线时，因为是从上而下连接一体，因此不能设置断接卡子测试接地 电阻。需在柱内做为引下线的钢筋上，距室外地面 0.5m 处的柱子外侧，另焊一 根圆钢(10)引至柱外侧的墙体上，做为防雷测试点。每根引下线处的冲击 接地电阻不能大于 5。 建筑物防雷等级引下线数量引下线间距离 一类防雷建筑2 根 12m 二类防雷建筑2 根 18m 三类防雷建筑2 根 25m 第 13 页 4.3.3 接地体 接地装置应优先利用建筑物钢筋混凝土基础内的钢筋。有钢筋混凝土地梁 时，应将地梁内钢筋连成环形接地装置；没有钢筋混凝土地梁时，也可在建筑 物周边无钢筋的闭合条形混凝土基础内，用 40x4mm 镀锌扁钢直接敷设在槽坑

33、外 沿，形成环形接地。 当将变压器和柴油发电机的中性点工作接地、电气保护接地和弱电系统工 作接地等共用接地装置时，接地电阻值应不大于 1。 采用共用接地装置时， 弱电系统应将各自设备机房内与建筑物绝缘的接地端子，用 25mm2以上的铜芯 电缆或导线穿焊接钢管做单独的引下线，在建筑物基础处与接地板相连。弱电 系统一般要求接地电阻不大于 4，如若设独立的接地系统，其与防雷接地系 统的距离要大于 20m。 4.4 内部防雷系统及其设计 构筑和作用于建筑物内部的防雷工程称为内部防雷工程，其系统就是内部 防雷系统。建筑物内部防雷工程涉及面较宽，面对的是包括感应雷、传导雷和 因线路上浪涌高电压所造成电网波

34、动在内的众多损害，归纳起来危害最大的主 要方面是高电压的引入。 高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到室内或其他地方造成破坏的 雷害现象。高电压引入的电源有三种：其一是直击雷直接击中金属导线，让高 压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内，即雷电波侵入；第二种是来 自感应雷的高电压脉冲，即感应过电压；第三是地电位反击，这种反击会沿着 电力系统的零线，保护接地线和各种形式的接地线，以波的形式传入室内或传 播到更大的室内范围，造成大面积的危害。 针对以上三种雷害内部防雷系统主要有屏蔽、安装防雷器 SPD 和等电位连 接等三种措施。屏蔽措施已经在防雷设计六大要素中有所阐述，下面主要阐述 防雷器

35、SPD 设计安装和等电位连接。 4.4.1 防雷器 SPD 设计安装 SPD 中文简称电涌保护器，又称浪涌保护器。根据 IEC 标准规定，电涌保 护器主要是指抑制传导来的线路过电压和过电流的装置。它的组成器件主要包 第 14 页 括放电间隙、压敏电阻、二极管、滤波器等。根据构成组件和使用部位的不同， 电涌保护器可分为电压开关型 SPD、限压型 SPD 和组合型 SPD。而根据应用场合 分类，电涌保护器又可分成电力系统 SPD 和信息系统 SPD。一般信息系统 SPD 由信息系统设计者负责设计选型。 这里主要阐述一下电涌保护器在建筑物电力系统防雷设计中的应用。电力 系统防雷主要是为了防止雷电波通

36、过电源线路而对计算机及相关设备造成危害。 为避免高电压经过避雷器对地泄放后的残压过大，或因更大的雷电流在击毁避 雷器后继续毁坏后续设备，以及防止线缆遭受二次感应，依照建筑物防雷设 计规范 （GB50057-94 2000）和建筑物电子信息系统防雷技术规范 GB50343-2004，应采取分级保护、逐级泄流的原则。其具体设计做法： 一是在大楼电源的总进线处安装放电电流较大的一级电源避雷器，这里一 般要用三相电压开关型 SPD；二是在重要楼层或重要设备电源的进线处加装二 或三级电源避雷器，一般用限压型 SPD；三是在末端配电处安装四级或称为末 端电源避雷器，一般用限压型 SPD。究竟要使用几级 S

37、PD，可以有建筑防雷等级 确定。一般一类防雷建筑需要四级；二类需要三级；三类需要二级。为了确保 遭受雷击时，高电压首先经过一级电源避雷器，然后再经过二、三级或末级电 源避雷器，一级电源避雷器和二级电源避雷器之间的距离要大于 10 米，如果两 者间距不够，可采用带线圈的防雷箱，这样可以避免二级或三级电源避雷器首 先遭受雷击而损坏。 这里有三个需要注意的地方：一是电涌保护器与母排连接的导线要短而直， 长度不能超过 5m，连接线过长可能导致上级 SPD 还没分流，电涌就串到下级 SPD 处，导致下级 SPD 一下子被烧毁；二是 SPD 安装线路上应该装有过电流保 护器，原因是为了防止因 SPD 老化

38、而造成短路。这里的过电流保护器主要使用 断路器，按一般经验做法，二级 SPD 上的断路器整定电流选 40A，三级 SPD 上 的断路器整定电流选 32A，末级 SPD 上的断路器整定电流选 25A，而一级 SPD 无 需装设，因为一级 SPD 使用电压开关型 SPD，其内部已有自带的过电流保护器。 三是各个 SPD 都需要与接地装置之间进行等电位连接。 4.4.2 等电位连接 等电位连接是综合防雷系统中的最重要的一项基本措施。GB5005794 第 15 页 2000 版里强调了等电位连接在内部防雷中的作用。等电位连接是为减小在需要 防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险的一项很重要的措施，特别

39、是在建筑 物内部防雷空间防止发生生命危险的最重要的措施。 建筑物的等电位连接设计主要有以下几种： 1.总等电位连接和局部等电位连接 总等电位连接 MEB 的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件 间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电 压的危害，它主要通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下 列导电部分互相连通：进线配电箱的 PE(PEN)母排；公用设施的金属管道，如 上、下水、煤气等管道；建筑物金属结构；如果做了人工接地，也包括其接地 极引线。 建筑物每一电源进线都应做总等电位连接，各个总等电位连接端子板 应互相连通。 局部等电位连接 LE

40、B 是指当电气装置或电气装置的某一部分的接地故障保 护不能满足切断故障回路的时间要求时，应在局部范围内做的等电位连接。它 包括 PE 母线或 PE 干线；公用设施的金属管道；如果可能，也包括建筑物金属 结构。 2.建筑物内部导电部件的等电位连接 等电位连接不仅仅是针对雷电暂态过电压的，还包括其它如工作过电压、 操作过电压等暂态过电压的防护，特别是在有过电压的瞬间对人身和设备的安 全防护。因此，有必要将建筑物内的设备外壳、水管、暖气片、金属梯、金属 构架和其他金属外露部分与共用接地系统做等电位连接。而且需要注意的是， 绝不能因检修等原因切断这些连接。但是，对于燃气管道，只在进入建筑物处 与接地系

41、统相连，但在每个接头处要有辅助跨接线。因为燃气管道本身不容许 有多个接地连接，使其成为接地系统的一部分。 3.信息系统的等电位连接 对信息系统的各个外露可导电部件也要建立等电位连接网络，并与共用接 地系统相连。接至共用接地系统的等电位连接网络有两种结构：S 型（星型） 结构和 M 型（网格型）结构。对于工作频率小于 0.1MHZ 的电子设备，一般采用 S 型（星型）结构；对于频率大于 10MHZ 的电路，一般采用 M 型（网格型）结 第 16 页 构。 4.各楼层的等电位连接 将每个楼层的等电位连接与建筑物内的主钢筋相连，并在每个房间或区域 设置接地端子，由于每层的所有接地端子彼此相连，而且又

42、与建筑物主钢筋相 连，这就使每个楼层成了等电位面。再将建筑物所有接地极、接地端子连接形 成等电位空间。最后，将屋顶上的设备和避雷针等与避雷带连接形成屋面上的 等电位。 5.接地网的等电位连接 在某中意义上说，建筑物的共用接地系统在大范围内即为等电位连接，比 如我们常见的计算机房的工作接地、屏蔽接地和防雷接地等采用同一接地系统 的原理就是避免各接地间产生的瞬态过电压差对设备造成影响。因此，钢筋混 凝土结构建筑物利用基础钢筋网做接地体，一般要围绕建筑物四周增设环形接 地体，并与建筑物被柱内用作引下线的柱筋焊接，这样就大大降低了接地网由 于雷电流造成地电位不均衡的概率。 综上所述，楼层下部有接地网，

43、楼层里有等电位均压网，楼顶物体与避雷 装置连接在一起形成等电位，这样就在电气上成为法拉第笼式结构，人和设备 在此环境中绝无雷击危险。因此，等电位连接在建筑物及其电子信息系统中是 最重要的一项电气安全措施。 第 17 页 结 论 防雷是建筑物必不可少的一个措施，现代建筑因为其内部越来越多的电子 设备的使用，使其受到雷击危害的概率大大增加，形式也越来越多。可以这样 说，雷电并没有改变，变的是建筑的使用环境。因此现时的电气防雷设计要求 已大大不同于以往，雷电电磁脉冲对建筑及其内部设备的损害已大大超过以往 直击雷对建筑物的损害。 所以，现代的建筑防雷设计应该全面考虑雷击危害的各种因素，应采用综 合防雷

44、系统设计，由外部防直击雷，内部防雷电电磁脉冲，用外部防雷和内部 防雷的各种措施保护建筑、设备、人员的安全。 我国外部的防雷措施已相对完善，但内部防雷措施还存在着各种缺陷，因 此我们的电气设计人员要积极学习国外的内部防雷设计经验，把国内的内部防 雷设计也逐渐完善。 第 18 页 参考文献 1王时煦.建筑物防雷设计 中国建筑工业出版社,1997 2林维勇.建筑防雷系统 雷电水利电力出版社,1983 3朱林根.建筑电气设计手册下册 中国建筑出版社,2001 4金 磊.雷电电磁脉冲的防护 中国建筑出版社,1997 5朱吕通.建筑防雷系统安全手册 中国计划出版社,1996 6郑 强.智能建筑设计与施工系列图集消防系统 中国建筑出版社, 2002 7查仁柏.半导体消雷器的设计 中国建筑工业出版社,1997 第 19 页 附 录 附录一：建筑综合防雷系统图