浅议建筑物防雷电保护措施

摘要：本文浅议了雷电的危害性、防雷分类、常用雷电防护主要技术措施，达到全面防护，提前预防目的。

关键词：雷电；雷电感应；接地系统；等电位连接；屏蔽 接闪器

引言：

雷电放电电压高，电流幅值大，电流变化快，电流波形陡度大，放电过程时间短，功率高、距离长，有巨大的破坏性。做好雷电预防是保护建筑物及设备的必要措施。

1雷电危害

雷电放电电压高（可高达500kV），电流幅值大（可高达400kA），电流变化快，电流波形陡度大，放电过程时间短，功率高、距离长，有巨大的破坏性。雷电灾害被联合国列为“最严重的十种自然灾害之一”，已成为仅次于暴雨洪涝、滑坡塌方的第三大气象灾害，严重威胁着人类的生命财产安全。

2建筑物防雷分类

建筑物根据其重要性、使用性质和类别、发生雷电事故的可能性和造成的后果分为三类。

凡制造、使用或贮存炸药、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；具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物；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为第一类防雷建筑物。

国家级重点文物保护的建筑物；国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水 水泵房等特别重要的建筑物；国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物；制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，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；具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物；工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐等为第二类防雷建筑物。

省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物等为第三类防雷建筑物。

3建筑物的雷装置措施

3.1一类建筑物的防雷措施

3.1.1直击雷措施

1）应装设独立接闪杆或架空接闪线或网，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。

2）排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内。

3）独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端不和架空避雷网的各支柱处至少设一根引下线。对金属制成的或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱利用其作为引下线。

4）独立接闪杆和架空接闪线或网的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的间隔距离不得小于3m。

5）架空避雷线（网）至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离≥3米。

6）独立避雷针、架空避雷线或者架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻≤10Ω。在土壤电阻率高的地区，可增大接地电阻。

3.1.2雷电感应措施

1）建筑物内的设备、管道、架构、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防

雷电感应的接地装置上。金属屋面每隔18～24m应采用引下线接地一次。混凝土屋面其钢筋绑扎或焊接成闭合回路，每隔18～24m引下线一次。

2）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处也应跨接。

当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺栓連接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。

3）防雷电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置共用，其工频接地电阻不宜大于10Ω。

当屋内设有等电位连接的接地干线时，其与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。

3.1.3雷电波侵入的措施

1）低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户处应将电缆的金属外皮、钢管接到等电位连接带或防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度≥15m。

2）架空金属管道，在进出建筑物处应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100米以内的管道，每隔25米接地一次，其冲击接地电阻不应大于20Ω，并利用金属支架或者钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋作为引下线，其钢筋混凝土基础做为接地装置。

3）防侧击雷措施。从30米奇每隔≤6米沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连；30米及以上外墙上的栏杆、门窗等较大金属物语防雷装置相连。

3.2第二类建筑物的防雷措施

3.2.1防直击雷措施

1）应采用装设在建筑物上的避雷带（网）或避雷针或由其组合的接闪器、别离网、沿着屋角、屋脊、屋檐和檐角等部位敷设，应整个组成10m*10m或12*8的网格，所有的避雷针应采用避雷带相互连接。

2）突出屋面的放散管、风管、烟囱等物体，保护方式要符合排放爆炸危险气体、蒸气或者粉尘的设计要求，排放无危险气体的金属可以不设避雷器，但必须与面避雷装置连接。

3）引下线不少于2根，沿建筑物四周均匀和对称布置，间距≤18米。当利用建筑物四周的钢柱作为引下线时，按跨度设引下线，其间距≤18米。

4）每根引下线的冲击接地电阻≤10Ω。防直击雷和防雷电感应，电气设备的能共用同一接地装置，并与接地金属管到相连接；当不共用、不相连接时，两者的地中的距离符合Se2≥0.3KcRi，但≥2米。

5）建筑物利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线；利用基础内的钢筋作为接地装置；构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋，其箍筋与钢筋的连接，钢筋与钢筋的连接，应采用土建施工的绑扎法或螺丝扣连接，或对焊或搭焊连接。单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。

3.2.2防雷电感应措施

1）建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接到防雷装置或共用接地装置上，可以不另外设接地装置。

2）平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合设计要求，但长金属物连接处可不跨接。

3）建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。

4）防止雷电流经引下线和接地装置时产生的高电位对附近金属物或电气线路的反击，应符合下列要求：

①当金属物或者电气线路与防雷的接地装置之间不相连接时，其引下线之间的距离按照《建筑物防雷设计规范》要求确定。

②当金属物或者线路引下线之间有自然接地或者人工接地的钢筋混凝土构建，金属板，金属网等静电屏蔽物隔开时，金属物或线路与引下线之间的距离不收限制。

③当金属物或线路与引下线之间有混凝土墙、砖墙隔开时，混凝土墙的击穿强度应与空气击穿强度相同；砖墙的击穿强度应为空气击穿强度的1/2.当距离不能满足设计要求时，金属物或线路应与引下线直接相连接或者通过过电压保护器相连。

④在电气接地装置与防雷的接地装置共用的情况下，当低电源线路用全长电缆或者监控线换电缆引入时，宜在电源线路的总配电箱处装设过电压保护器；当变压器的接线方式为Yyn0或Dyn11时，配电变压器设在本建筑物内或辐射与外墙时，在高压侧采用电缆进线时，在变压器的高低压各相上装设避雷器；在高压侧采用架空线路进线的情况下，按照国家规范规定在高压侧装设避雷器外，在低压侧各相上装设避雷器。

3.2.3防雷电波侵入的措施.

1）当低压线路全长采用埋地电缆或者敷设则架空金属槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地；对建筑物上述金属物应与防雷的接地装置相连。

2）架空线路和直埋地的金属管道在进出建筑物处就近与防雷装置连接；当不相连接时，监控管道应接地，其冲击接地电阻≤10Ω。建筑物引入、引出该建筑物的金属管道在进出处于防雷接地装置连接；

3）对架空金属管道应在距离建筑物约25米处接地一次，其冲击接地电阻≤10Ω。

4）防侧击雷的措施。高度超过45米的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，应采取：钢结构和混凝土结构应相互连接，钢筋的连接符合《建筑物防雷设计规范》第3.3.5条规定；应利用钢筋或柱子钢筋作为防雷装置引下线；应将45米以上外墙上的栏杆、门窗等较大家属物与防雷装置连接；树脂敷设的金属管道及金属物的顶端和低端与防雷装置连接。

3.3第三类防雷建筑物的防雷措施

3.3.1第三类防雷建筑物外部防雷的措施。

1）宜采用装设在建筑物上的避雷网（带）或者避雷针或由其组合的接闪器、接闪网、接闪带或接闪杆。避雷带（网）沿着屋角、屋脊、屋檐等易受到雷击的部位敷设，并应该在整个屋面组成网格。

2）专设引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周和内庭院四周均匀对称布置，其间距沿周长计算不宜大于25m。当建筑物的跨度较大，无法在跨距中间设引下线，应在跨距两端设引下线并减小其他引下线的间距，宜使专设引下线的平均间距不大于25m。每个引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，对要求较高的建筑物则不大于10Ω。防雷装置的接地应与电气和电子系统等接地共用接地装置，并应与引入的金属管线做等电位连接。外部防雷装置的专设接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。当不共用、不相连接时，两者间在地中的距离不小于2米。

3）建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线和接地裝置

4）当土壤电阻率 ρ≤3000Ω.m时，在防雷的接地装置同其他接地装置和进出建筑物的管道相连接情况下，防雷接地装置可以不计及接地电阻值，其接地符合设计要求。钢筋表面积总和≥0.37m2

5）突出屋面的物体的保护方式应符合设计要求。

6）筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线和贯通连接的金属爬梯相连。高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线，超过40m时应设两根引下线。可利用螺栓或焊接连接的一座金属爬梯作为两根引下线用。金属烟囱应作为接闪器和引下线。

3.4 其他建筑物防雷措施

1）当一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷分类和防雷措施宜按要求综和设计。

2）当一座建筑物中仅有一部分为第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷措施宜符合下列规定：①当防雷建筑物部分可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。②当防雷建筑物部分不可能遭直接雷击时，可不采取防直击雷措施，可仅按各自类别采取防雷电感应和防雷电波侵入的措施。③当防雷建筑物部分的面积占建筑物总面积的50%以上时，该建筑物宜按规定采取防雷措施。

3）当采用接闪器保护建筑物、封闭气罐时，其外表面外的2区爆炸危险场所可不在滚球法确定的保护范围内。

4）固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其他用电设备和线路，应根据建筑物的防雷类别采取相应的防止雷电波侵入的措施并符合要求。

5）粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，当其年预计雷击次数大于或等于0.05（原为0.06）时，应采用独立接闪杆或架空接闪线防直击雷。独立接闪杆和架空接闪线保护范围的滚球半径可取100m。

6）在建筑物外引下线附近保护人身安全而要防接触电压和跨步电压的措施是：a）利用建筑物金属构架和建筑物互相连接的钢筋在电气上是贯通且不少于10根柱子组成的自然引下线。b）引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于50kΩ.m。c）外露引下线，其距地面2.7m以下的导体用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离。d）用护栏、警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。

4.建筑防雷电装置

防雷装置是接闪器、引下线、接地装置（接地体和接地线）、电涌保护器及其连接导体的总和。

下面就介绍工矿企业用来直接接受直击雷的金属物体—接闪器，包括避雷针、避雷带或线、避雷网，以及用作接闪的金属屋面和金属构件等。接闪器中常见的就是避雷针，功能是引雷作用，它能对雷电场产生一个附加电场使雷电场畸变。从而将雷云放电的通道由可能向被保护物体发展方向，吸引到避雷针本身，然后经过与避雷针相连的引下线和接地装置，将雷电流泄放到大地中去，从而保护物体免受雷击。英国标准《构筑物避雷的实用规程》BS6651中明确推荐，被保护的空间应采用"滚球法"予以测定。"滚球法"是国际电工委员会（IEC）推荐的接闪器保护范围计算方法之一，我国目前正在实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010采纳了"滚球法"如图1所示。

“滚球法”就是选择一个半径为Hr（滚球半径）的球体，沿着需要保护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针（线）或者避雷针（线）与地面，而不触及需要保护的部位，则该部位就在避雷针（线）的保护范围之内。滚球半径Hr按照建筑的防雷级别不同而取不同数值，如表1。

5雷击保护的基本原则

欲使建筑和设备得到很好的防雷保护，应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律，以及被保护物所处的环境、受雷电影响的程度的基础上，按照GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》结合建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，做好防雷设计。

然后从基建、施工、安装、检测、验收等环节加强技术管理。防雷工程大多是隐蔽工程，只有扎实落实过程管理，才能做到全面防护，提前预防。

参考文献

[1]GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》.

[2]《工厂供电》机械工业出版社.

[4]《电气安全工程》并经经济学院出版社.

[5]GB50054-95《低压配电设计规范》.

[6]JGJ/T16-92《民用建筑电气设计规范》.

[7]GBJ64-83《工業与民用电力装置的过电压保护设计规范》.

[8]《电力工业标准》中国电力出版社

[9]《建筑物防雷与电气安全技术》中国建筑工业出版社

作者简介：党玲灵，女，（1975-6），工程师，国家注册安全工程师，大专学历，电气自动化专业，主要从事电气安全管理方面的工作。

（作者单位：陕西法士特汽车传动集团有限责任公司）