毕业设计--综合防雷设计论文.doc

1 绪论1.1 研究背景雷电这一自然现象，瞬变万千。自古以来，以阴阳平衡之理论来认识这一自然现象，其理论与之千年的实践，同现代实证性科学相比，有着相当深刻的科学内涵。随着人类社会的进步和科学技术的发展，人们对雷电这一自然现象有了新的认识，其理论和防雷实践都在不断的完善。据有关研究统计，地球上任一时刻平均有2000多个雷暴在进行着，平均每秒有100次闪电，每个闪电强度可高达10亿伏，足见其能量之大，产生的危害可想而知，所以雷电灾害一直存在。雷电是自然界中一种激烈的放电现象，由此引起的雷击灾害被联合国列为十大自然灾害之一。近20年来，雷电灾害造成的经济损失和人员伤亡事故呈现出发生频次多、范围广、危害严重、社会影响大的特点。据统计，现今全球平均每年因雷电灾害造成的直接经济损失就超过10亿美元，死亡人数在三千人以上。我国根据气象部门和劳动部门的估算，每年雷击伤亡人数均超过1万，其中死亡3000多人。雷电灾害已成为危害程度仅次于暴雨、洪涝滑坡塌方的第三大气象灾害。雷电对现代社会生活的严重危害引起了社会各界对防雷工作的极大关注，以国家气象局为主管部门的各省市防雷中心高度重视，加强了防雷减灾法规宣传和防雷设施安装推广力度，有效的降低了雷击造成的设备损失和人员伤亡。据不完全统计，2008年19月全国共发生雷电灾害3164起，造成288人死亡，比07年同期减少409人；因雷电造成直接经济损失约8000万元，比07年同期减少2.9亿元，防灾减灾成效十分显著。尽管如此，雷电的危害并没有消弱。重庆开县兴业村小学的雷击伤亡、茂名石化由雷击引起的爆炸等恶性事故的发生，使人们认识到防雷工作不能有丝毫的松懈。随着人类对电子信息技术的依赖性日益增强，越来越多的企业和大型社会机构为保证以计算机网络为基础的信息系统的安全运行，不断加大对雷电防护的投入，各行业的专业防雷、接地工程业务迅速增长，并在基础建设中的总包、分包项目中大量呈现，防雷接地的独立的行业性特征愈加显现，产业群体已经形成。从上面的叙述可以看出，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、复杂性大大增加了。各行各业有关部门均应给予重视。雷电的防御已从直击雷、感应雷防护发展到了整体的系统防护。必须站在新高度来认识和研究现代防雷技术，提高人类对雷灾防御的综合能力。尤其是电气设计人员，在进行建筑物的防雷设计时，一定要严格按照我国建筑物防雷设计规范（GB5005794 2000）强制性国家标准来进行设计。我国的雷电活动规律：南方多于北方；山区多于平原；内地多于沿海；在其他条件相同时，突然电阻率较高的地区雷电活动也较弱；我国雷电活动移动的方向，在华北多于西北向东南；华中和西南是由东向西，华南方向比较不定。2 雷电的产生2.1 雷电的产生机理及特点大气中的饱和水蒸气遇冷结成水滴，该水滴在强烈的上升气流冲击下，被分裂成带有不同电荷的水滴，一般说来，小水滴带负电，大水滴带正电，而且小水滴容易被气流带走，于是形成了两种带不同电荷的水气团，这就是雷云。当不同电荷的雷云把空气间隙击穿放电时即为雷。如果大气中的雷电接近地面时，则在地面上会感应出与雷云相反的异性电荷，若雷云再继续接近以至把空气间隙击穿时，便形成雷云对地面放电。雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30KV/cm），开始游离放电，我们称之为先导放电。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。3. 雷电的种类按放电性状，雷电分为线状、片状和球状雷。从预防雷电危害角度考虑可分为直击雷、感应雷、雷电波侵入等。1. 按放电性状（1）线状雷线状雷是最常见的闪电，多数是云对地的放电，其形状是线状或树枝状。线状雷有特别大的电流强度，平均可以达到几万安培，在少数情况下可达到20万安培。这么大的电流强度，可以毁坏和摇动大树，有时还能伤人。当它接触到建筑物的时候，常常引起火灾。（2）片状雷片状雷也是一种比较常见的闪电，多数是云中放电，其形状看起来像是在云面上的一片闪电。片状雷可能是云后面看不见的火花放电的回光，或者是云内闪电被云滴遮挡而造成的漫射光，也可能是出现在云上部的一种丛集的或闪烁的独立放电现象。片状雷经常在降雨趋于停止时出现。（3）球状雷球状雷是发红光、橙光、白光或其他颜色光的一种特殊雷电现象，民间俗称“滚地雷”。球状雷的火球多数直径为10100cm，极端情况下直径可达数米。球状雷出现的概率约为雷电放电次数的2%，运动速度约为1-2m/s或更高一些，存在时间为数秒钟到数分钟。球状雷通常沿地面滚动或在空中飘行，能从门、窗、烟囱等通道侵入室内，能够造成人员伤亡、火灾和爆炸事故。关于球状雷的产生机理，各国研究者进行了大量的研究，提出了几十个球状雷产生模型，能够解释球状雷的部分性质，但都不够完善。2. 按预防雷电危害（1） 直击雷带电积云与地面目标之间的强烈放电称为直击雷。带电积云接近地面时，在地面凸出物顶部感应出异性电荷，当积云与地面凸出物之间的电场强度达到25-30kv/cm时，即发生由带电积云向大地发展的跳跃式先导放电，持续时间约为5-10ms，平均速度为100-1000km/s，每次跳跃前进约50m，并停顿30-50s当先导放电达到地面凸出物时，即发生从地面凸出物向积云发展的极明亮的主放电，其放电时间仅50-100s，放电速度约为光速的1/5-1/3，即约为60000-100000km/s。主放电向上发展，至云端即告结束。主放电结束后继续有微弱的余光，持续时间约为30-150ms。（2） 感应雷感应雷也称为雷电感应或感应过电压。感应雷分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是雷电的静电感应效应产生的。当带电积云接近地面时，由于静电感应，在架空线路导线、金属架空管道、金属储罐、建筑物金属屋顶及其他导电凸出物顶部，可感应出大量与带电积云下端电荷异号的电荷。这时，地面的架空金属管线、屋面及导电突出物顶部所带的电荷是被束缚住的。一旦带电积云放电，带电积云下端的电荷消失，地面的架空金属管线、屋面及导电突出物所带的电荷失去束缚，可以自由移动，它与地面物之间的电场就可以产生对地面物之间的高电压，可能造成闪络，被称为二次雷效应，因起因于静电感应，也被称为静电感应雷。此外，带电积云的梯级式先导放电向大地方向伸展时，先导通道里的大量电荷也会在架空长导线上感应积聚大量异号电荷，在地面产生回击放电后，主放电通道的电荷迅速消失，使长导线上的电荷顿时失去束缚，也会产生感应过电压波。电磁感应雷是雷电的电磁感应效应引起的。雷电放电时，无论是闪电在空间的先导通道还是回击通道，其电流均会在空间一定范围内产生电磁作用。它可以在闭合的金属回路中感应产生很大的冲击电流，也可以在不闭合的导体回路产生感应电动势，由于迅变时间极短，感应的电压可以很高，以致产生电火花。在闪电通过的避雷装置附近，会产生强烈的迅变脉冲电磁场，形成一种干扰源，称作雷电电磁脉冲或雷击电磁脉冲。电子信息设备系统和设备能耗极小、灵敏度极高、体积很小，能够耐受雷电电磁脉冲的能力很低，雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应会对系统和设备造成干扰或永久性损坏。（3）雷电波侵入雷电波侵入是直击雷和感应雷在架空线路或空中金属管道上产生沿线路或管道的两个方向迅速传播。静电感应现象发生在架空线路和电信电缆等金属长导体上时，长导线上聚积的电荷一旦可以自由移动，其产生的高电压以光速向导线两端传播，形成被称为感应过电压波的一种脉冲波。感应过电压波沿输电线或电信线路传播，所到之处会击穿绝缘，损坏电气和电子设备，产生电火花和电弧，引起火灾，造成人员伤害。雷电侵入波的传播速度在架空线路中约为300m/s，在电缆中约为150m/s。当雷击作用在架空线路或金属管道上时，会产生很高的冲击电压并会沿线路或管道迅速侵入室内，可造成配电装置和电器线路绝缘层击穿，产生短路或使建筑物内易燃易爆物品燃烧和爆炸。雷电波侵入造成的危害事故占雷电事故的70%左右。当然，这种事故多发生在线路和管道没有良好避雷措施的情况下。4 雷电参数4.1 雷暴日为了统计雷电活动的频繁程度，经常采用年平均雷暴日数来衡量。只要一天之内能听到雷声的就算一个雷暴日。通常说的雷暴日都是指的一年内的平均雷暴日数，即年平均雷暴日。雷暴日数愈大，说明雷电活动愈频繁。除雷暴日外，也有用雷暴小时来衡量雷电活动的。我国大部分地区一个雷暴日约折合三个雷电小时。山地雷电活动较平原频繁，山地雷暴日约为平原的三倍。我国广东省的雷州半岛和海南岛一带是雷电活动最为频繁的地区，平均雷暴日高达100-133日；广东、广西、云南等省部分地区雷暴日在80日以上；长江流域以南地区雷暴日约40-80日；长江以北地区雷暴日约20-40日；西北地区雷暴日多在20日一下；西藏地区因印度洋暖流沿雅鲁藏布江上溯，很多地方雷暴日高达50-80日。就几个大城市来说，广州、昆明、南宁约为70-80日；重庆、长沙、贵阳、福州约为50日；北京、上海、武汉、南京、成都、呼和浩特约为40日；天津，沈阳，郑州，太原、济南约为30日等。我国把年平均雷暴日不超过15日的地区叫少雷区，超过40日的叫多雷区。做防雷设计时，应考虑到当地雷暴日的条件。我国各地雷雨季节相差也很大：南方大约从二月开始，长江流域一般从三月开始，华北和东北迟至四月开始，西北更延迟至五月开始。防雷准备工作均应在雷雨季节前做好。4.2 雷电流幅值雷电流幅值即放电时雷电流的最大值，可达数十至数百千安。做防雷设计时，可按100kA考虑。4.3 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/s，平均陡度约为30 kA/s。雷电流陡度与雷电流幅值和雷电流波头时间的长短有关，雷电流波头时间仅数微秒。做防雷设计时，一般取波头形状为斜角波，时间按2.6s考虑。雷电流陡度越大，对电气设备造成的危害也越大。因此，在防雷要求较高的场合，波头形状宜取为半余弦波 ( 见图 4-1)。这时，式中 : t雷电流波头时间 , t = / 。不难证明，半余弦波波头的最大陡度为斜角波陡度的/2倍。按余弦波波头考虑的防雷设计显然是偏于安全的。图4-1 雷电流波形4.4 雷电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：式中 UD直击雷冲击过电压 ，i雷电流，kV ；RIE 防雷接地装置的冲击接地电阻 ，； 雷电流陡度，kV / s；L 雷电流通路的电感， H。如通路长度l以 m 为单位，则 L =1.3l 显然，直击雷冲击过电压由两部分组成。前一部分决定于雷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。5 雷电危害5.1电性质的破坏作用电性质的破坏作用表现为数百万伏乃至更高的冲击电压，可能毁坏发电机、电力变压、断路器、绝缘子等电气设备的绝缘，烧断电线或劈裂电杆，造成大规模停电；绝缘损坏可引起短路，导致火灾或爆炸事故；二次放电的电火花也可能引起火灾或爆炸，二次放电也能造成电击。绝缘损坏后，可能导致高压窜入低压，在大范围内带来触电的危险。数十至百千安的雷电流流入地下，会在雷击点及其连接的金属部分产生极高的对地电压，可能直导致接触电压电击和跨步电压的触电事故。5.2 热性质的破坏作用热性质的破坏作用表现在直击雷放电的高温电弧能直接引燃邻近的可燃物，从而造成火灾。巨大的雷电流通过导体，在极短的时间内转换出大量的热能，可能烧毁导体，并导致燃品的燃烧和金属熔化、飞溅，从而引起火灾或爆炸。球雷侵入可引起火灾。5.3 机械性质的破坏作用机械性质的破坏作用表现为被击物遭到破坏，甚至爆裂成碎片。这是由于巨大的雷电通过被击物时，在被击物缝隙中的气体剧烈膨胀，缝隙中的水分也急剧蒸发为大量气体，致使被击物破坏和爆炸。此外，同性电荷之间的静电斥力、同方向电流或电流转弯处的电磁作用力也有很强的破坏力，雷电时的气浪也有一定的破坏作用。当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现的特点和以往有极大地不通，可以概括为：1、受灾面不断的扩大。从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有的行业。特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国邮电通信、计算机、电子行业、石油化工、金融证券等。2、从二维空间入侵变为从三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无孔不入的造成灾害，因而防雷工程已从传统防直击雷、感应雷进入现代的防雷电电磁脉冲（LEMP）阶段。前面的指雷电的受灾行业面扩大了，这里是指雷电灾害的空间范围扩大了。3、雷灾的经济损失和危害程度大大增加了。被袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的简介经济损失和影响却难以估计。6 雷电防护设计6.1 防雷装置设计避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器都是经常采用的防雷装置。上述针、线、网、带实际上都只是接闪器，而避雷器是一种专门的防雷装置。一套完整的防雷装置包括接闪器、避雷器、引下线和接地装置。避雷针主要用来防直击雷击，保护露天变配设备、建筑物和构筑物；避雷线主要用来保护电力线路防直击雷击；避雷网和避雷带主要用来保护建筑物防直击雷击，同时也起屏蔽作用，有防止感应雷击的作用；避雷器主要用来保护电力设备防雷电侵入波的危害。6.1.1 接闪器避雷针、避雷线、避雷网和避雷带都可作为接闪器，建筑物的金属屋面可作为第一类工业建筑物以外其他各类建筑物的接闪器。这些接闪器都是利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。6.1.2 避雷器避雷器并联在被保护设备或设施上，正常时处在不通的状态。出现雷击过电压时，击穿放电，切断过电压，发挥保护作用。过电压终止后，避雷器迅速恢复不通状态，恢复正常工作。避雷器主要用来保护电力设备和电力线路，也用作防止高电压侵入室内的安全措施。避雷器有保护间隙、管型避雷器和阀型避雷器之分，应用最多的是阀型避雷器。6.1.3 引下线防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。 引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸和防腐蚀要求与避雷网、避雷带相同。用钢绞线作引下线，其截面积不得小于25mm2。用有色金属导线做引下线时，应采用截面积不小于16mm2 的铜导线。引下线应沿建筑物外墙敷设，并应避免弯曲，经最短途径接地。建筑艺术要求高者可以暗敷设，但截面积应加大一级。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。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1.8m处设断接卡。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12m和18m；第三类防雷建筑物周长超过25m或高度超过40m时，也应有两条引下线，其间距离不得大于25m 。在易受机械损伤的地方，地面以下0.3m至地面以上1.7m的一段引下线应加竹管、角钢或钢管保护。采用角钢或钢管保护时，应与引下线连接起来，以减小通过雷电流时的电抗。引下线截面锈蚀30%以上者应予以更换。6.1.4 接地装置设计接地装置是防雷装置的重要组成部分。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，防雷接地装置可以与其他接地装置共用。当雷电流经引下线到达接地装置时，由于引下线本身和接地装置都有干扰，因而会产生较高的电压降，可达几万伏甚至几十万伏，这时如有人接触，就会受接触电压危害，必须引起注意。为了防止跨步电压伤人，防直击雷的接地装置距建筑物和构筑物出入口和人行道的距离应不小于3m。当小于3m时，应采取接地体局部深埋或隔以沥青绝缘层，或者敷设地下均压条等安全措施。防雷装置的接地电阻，一般系指冲击接地电阻。同一个接地装置的冲击接地电阻，一般不等于该装置的工频接地电阻。这是因为巨大的雷电流自接地体流入土壤时，接地体附近会形成很强的电场，而将土壤击穿并产生火花。这相当于增加了接地体截面，增加了泄露面积，减小了接地电阻；在强电场的作用下，土壤电阻率也有所减低，这样也减小了接地电阻。另一方面，由于雷电流陡度很大，具有高频特性，使接地体本身的电抗增大，如接地体较长，其电抗就更大，泄放电流会受到更大的影响，接地电阻有可能增大。一般情况下，前一方面的影响较大，后一方面的影响较小，即冲击接地电阻一般都是小于工频接地电阻。土壤电阻率越高，雷电流越大，接地体越短，冲击接地电阻也减小越多，如图6-1。如图6-1 防雷接地图6.1.5 电离消雷装置设计电离消雷是一种新技术，它由顶部的电离装置、地下的地电流收集装置及连接线组成，如图6-2。电离防雷装置不是通过控制雷击点来防止雷击事故，而是利用雷云的感应作用，或采用放射性元素在电离装置附近形成强电场，使空气电离，产生向雷云移动的离子流，使雷云所带电荷得以缓慢中和泄露，从而使空间电场不超过空气的击穿强度，消除落雷条件，抑制雷击发生。电离防雷装置的高度不应低于被保护物高度，并应保持在30m以上。感应式电离装置可以制成不同的形状（如圆盘形、圆锥形），但都必须有多个放电尖端。其有针部分半径愈大，则消雷效果愈好，但该半径与电离防雷装置高度的比值不宜超过0.15。地下的地电流收集装置应采用水平延伸式，以利于收集地电流。雷云电量一般不超过数库仑，电离防雷装置工作时，连接线只通过毫安级的小电流，所以导线只需满足机械强度的要求即可，其在现实中的运用如图6-3。如图6-2 电离消雷装置图如图6-3 电离消雷运用图6.2 防雷技术设计防雷措施可简单地概括为“泄”和“抗”两种方式。“抗”的方式主要适用于需要防雷的电气设备本身，使之具有一定的绝缘水平，或采用其他补救措施，以提高其抵抗雷电破坏的能力；“泄”的方式则使用在各种防雷装置上。例如避雷针、避雷线、避雷网、避雷带和避雷器等，都是把雷电引向自身泄掉，以削减其威力。应当根据建筑物和构筑物、电力设备以及其他保护对象的类别和特征，分别对直击雷、感应雷和雷电侵入波等采取适当的防护措施。6.2.1 建筑物的防雷设计1. 建筑物的防雷等级划分第一类防雷建筑物：（1） 凡制造、使用或储存炸药、火药、起爆药和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20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。第二类防雷建筑物：（1） 国家级重点文物保护的建筑物。（2） 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、国家级档案馆以及大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。（3） 国家级计算中心、国际通信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。（4） 制造、使用或储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。（5） 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者。（6） 具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。（7） 工业企业内有爆炸危险的露天钢制封闭气罐。（8） 预计雷击次数大于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。（9） 预计雷击次数大于0.3次/a的住宅和办公楼等一般性民用建筑物。第三类防雷建筑物（1） 省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。（2） 预计雷击次数大于或等于0.012次/a，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。（3） 预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅和办公楼等一般性民用建筑物。（4） 预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。（5） 根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，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区和23区火灾危险环境。（6） 在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱和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及以上的烟囱和水塔等孤立的高耸建筑物。2.建筑物的防雷设计各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物的第四、五、六款所涉及的建筑物尚应采取防雷电感应的措施。（1）直击雷的防护第一类防雷建筑物、第二类防雷建筑物和第三类防雷建筑物的易受雷击部位应采取防直击雷的防护措施；可能遭受雷击，且一旦遭受雷击后果比较严重的设施或堆料(如装卸油台、露天油罐、露天储气罐等)也应采取防直击雷的措施；高压架空电力线路、发电厂和变电站等也应采取防直击雷的措施。装设避雷针、避雷线、避雷网、避雷带是直击雷防护的主要措施。 避雷针分独立避雷针和附设避雷针。独立避雷针是离开建筑物单独装设的。一般情况下，其接地装置应当单设，接地电阻一般不应超过10，严禁在装有避雷针的构筑物上架设通信线、广播线或低压线。利用照明灯塔作独立避雷针支柱时，为了防止将雷电冲击电压引进室内，照明电源线必须采用铅皮电缆或穿入铁管，并将铅皮电缆或铁管埋入地下(埋深0.50.8m)，经10m以上(水平距离)才能引进室内。独立避雷针不应设在人经常通行的地方。附设避雷针是装设在建筑物或构筑物屋面上的避雷针。如系多支附设避雷针，相互之间应连接起来，有其他接闪器者(包括屋面钢筋和金属屋面)也应相互连接起来，并与建筑物或构筑物的金属结构连接起来。其接地装置可以与其他接地装置共用，宜沿建筑物或构筑物四周敷设，其接地电阻不宜超过12。如利用自然接地体，为了可靠起见，还应装设人工接地体。人工接地体的接地电阻不宜超过5。装设在建筑物屋面上的接闪器应当互相连接起来，并与建筑物或构筑物的金属结构连接起来。建筑物混凝土内用于连接的单一钢筋的直径不得小于10mm。露天装设的有爆炸危险的金属储罐和工艺装置，当其壁厚不小于4mm时，一般不再装设接闪器，但必须接地。接地点不应少于两处，其间距离不应大于30m，冲击接地电阻不应大于30。如金属储罐和工艺装置击穿后不对周围环境构成危险，则允许其壁厚降低为2.5mm。35kV以下的线路，一般不沿全线架设避雷线；35kV以上的线路，一般沿全线架设避雷线。在多雷地区，110kV以上的线路，宜架设双避雷线；220kV以上的线路， 应架设双避雷线。35kV及以下的高压变配电装置宜采用独立避雷针或避雷线。变压器的门形构架上不得装设避雷针或避雷线。如变配电装置设在钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物内，可在屋顶上装设附设避雷针。利用山势装设的远离被保护物的避雷针或避雷线，不得作为被保护物的主要直击雷防护措施。（2）感应雷的防护雷电感应也能产生很高的冲击电压，在电力系统中应与其他过电压同样考虑；在建筑物和构筑物中，应主要考虑由二次放电引起爆炸和火灾的危险。无火灾和爆炸危险的建筑物及构筑物一般不考虑雷电感应的防护。1) 静电感应防护。为了防止静电感应产生的高电压，应将建筑物内的金属设备、金属管道、金属构架、钢屋架、钢窗、电缆金属外皮以及突出层面的放散管、风管等金属物件与防雷电感应的接地装置相连。屋面结构钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路。根据建筑物的不同屋顶，应采取相应的防止静电感应的措施：对于金属屋顶，应将屋顶妥善接地；对于钢筋混凝土屋顶，应将屋面钢筋焊成边长512m的网格，连成通路并予以接地对于非金属屋顶，宜在屋顶上加装边长512m的金属网格，并予以接地。屋顶或其上金属网格的接地可以与其他接地装置共用。防雷电感应接地干线与接地装置的连接不得少于2处其间距离不得超过1624m。2) 电磁感应防护。为了防止电磁感应，平行敷设的管道、构架、电缆相距不到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。此外，管道接头、弯头、阀门等连接处的过渡电阻大于0.03时，连接处也应用金属线跨接。在非腐蚀环境，对于5根及5根以上螺栓连接的法兰盘，以及对于第二类防雷建筑物可不跨接。防电磁感应的接地装置也可与其他接地装置共用。(3) 雷电侵入波的防护属于雷电冲击波造成的雷害事故很多。在低压系统，这种事故占总雷害事故的70%以上。(1)变配电装置的防护。10KV 变配电站防雷保护接线，FS、FZ为阀型避雷器，L为电抗器。对于310kV配电所(无变压器)，可仅在进线上装设阀型避雷器或管型避雷器。(2)建筑物的防护。雷击低压线路时，雷电侵入波将沿低压线传入用户，进入户内。特别是采用木杆或术横担的低压线路，于其对地冲击绝缘水平很高，会使很高的电压进入户内，酿成大面积雷害事故。除电气线路外,架空金属管道也有引入雷电侵入波的危险。(3)低压线路全线最好采用电缆直埋敷设，并在进户端将电缆外皮与接地装置相接。(4)架空金属管道进入建筑物外，应与防感应雷击的接地装置相连，距离建筑物100m以内的一段管道，每隔25m左右接地一次，其冲击接地电阻不应大于20；埋地或在地间敷设的金属管道，在进入建筑物外也应与防感应雷击的接地装置相连。(5)柱上油开关及隔离开关，应采用阀型避雷器，管型避雷器或保护间隙之一作为保护装置；对于经常闭路运行的开关，可只在电源侧安装避雷器；对于经常开路运行的开关，则应在两侧都安装避雷器。(6)电力电容器应装设阀型避雷器或保护间隙保护。6.2.2 电气设备的防雷设计电气设备要防护来自直击雷、雷电反击和侵入雷电波的危害。变电所的直击雷保护通常采用独立的避雷针或避雷线。此外为了防止发生反击事故，还应使变电所内全部地装置成为一个整体，构成环状接地网，不要出现开口，使接地装置都能够充分地发挥作用，降低跨步电压和接触电压，以保证人身安全。中小型工厂6-10KV变电所通常均较厂房为低，一般不另设直击雷保护。在线路遭受雷击时，由于线路绝缘水平往往较变电所内设备为高，因此沿着线路侵入到变电所来的雷电行波的幅值往往是很高的，如此完善的保护措施，就有可能使变电所内的变压器和其他设备的绝缘损坏。如果是终端变电所，由于反射作用其电压还会升高，危险性更大，因此对于沿进线侵入的雷电行波的危害更应给予高度重视。对线路侵入的雷电波的保护，通常按不同的电压等级和容量采取相应级别的保护接线。变电所的保护接线规定了保护系统的构成以及保护元件与被保护设备间的关系。图6-4为35-110kv电压等级的变电所的标准保护接线，FZ为阀型避雷器，GB为管型避雷器。保护接线中，进线段，架设1-2km避雷线是用来防止进线端遭受雷击和发生雷电感应的，在木杆或钢筋混凝土杆木横担线路进线保护段首端，应装设管型避雷器GB1，用以限制从进线端外沿导线侵入的冲击波幅值，进线保护段末端装设的管型避雷器GB2是用以保护经常开路运行的断路器和隔离开关的，阀型避雷器是用以保护变电所的变压器及所有电气设备的绝缘，对于35-60kv、容量为3150-5000Kv.A的变电所，可根据供电的重要性和当地雷电活动的强弱，适当简化防雷保护接线。这时进线段的避雷线可减少到500-600m,但进线端设管型避雷器或间隙，其接地电阻不应大于5。阀型避雷器到主变压器的距离不应超过40m，其保护接线如图6-5所示。 变电所为3-10kv的配电装置，包括电力变压器，为防止入侵波所采取的保护是在每路进线和每组母线上装设阀型避雷器，接线方式如图6-6所示。阀型避雷器一般应装设在被保护设备的前面，这样才能起到较好的保护作用。但考虑到雷电波的反射作用，阀型避雷器应尽量靠近被保护设备表6-1给出了母线上避雷器与主变压器之间的最大允许电气距离。由于其他电气设备的冲击强度比变压器高，因此阀型避雷器至其他电气设备之间的允许在增加35%。图6-4 未沿全线设避雷线的35-110kv线路变压器的保护接线图6-5 35-60kv、容量3150-5000kv.A变电所进线保护图6-6 3-10kv配电装置的防雷保护接线表6-1 避雷器距变压器的距离（单位：m） 进线回路1234及以上至3-10kv变压器15232730至35kv变压器25354045配电网内的变压器，杆上断路器等都可以采用阀型避雷器、管型避雷器或角型间隙保护。为了提高保护效果，保护设备应与被保护设备装在同一杆塔上，避雷器或保护间隙的接地引下线与被保护设备的外壳及低压零线相连接后共同接地，其工频电阻应小于4。作为变电压器保护时，避雷器一般装在高压熔断器的后面。对于在雷雨季节可能经常开断运行的杆路和杆上隔离开关，则要求在断路器两侧各装一组避雷器。6.3 其他方面防雷设计1.化工设备的防雷（1）当罐顶钢板厚度大于4mm，且装有呼吸阀时，可装设防雷装置。但油罐罐体应做良好的接地，接地点不少于两处，间距不大于30m，其接地装置的冲击接地电阻不大于30。（2）当罐顶钢板厚度小于4mm时，虽装有呼吸阀，也应在罐顶装设避雷针，且避雷针与呼吸阀的水平距离不应小于3m，保护范围高出呼吸阀不应小于2m。（3）浮顶油罐可不设防雷装置，但浮顶与罐体应有可靠的电气连接。（4）非金属易燃液体的储罐应采取独立的避雷针，以防止直接雷击，同时还应有感应雷措施。避雷针冲击接地电阻不应大于30。（5）覆土厚度大于0.5m的地下油罐，可不考虑防雷措施，但呼吸阀、量油孔、采气孔应有良好的接地。接地点不少于两处，冲击接地电阻不大于10。（6）易燃液体的敞开储罐应设独立避雷针，其冲击接地电阻不大于5。（7）户外架空管道的防雷1）户外输送易燃或可燃气体的管道，可在管道的始端、终端、分支处、转角处以及直线部分每隔100m处接地，没处接地电阻不大于30；2）当上述管道与爆炸危险厂房平行敷设而间距小于10m时，在接近厂房的一段，其两端及每隔30-40m应接地，接地电阻不大于20；3）当上述管道连接点（弯头、阀门、法兰盘等），不能保持良好的电气接触时，应用金属线跨接；4) 接地引下线可利用金属支架，若是活动金属支架，在管道与支持物之间必须增设跨接线；若是非金属支架，必须另做引下线；5）接地装置可利用电气设备保护接地的装置。2.人体防雷措施雷电的电压很高，约为108109V，瞬间的电流强度可达几万到几十万安，因此，1次雷电的放电时间虽然只有1%s左右，但其释放出的能量大得惊人，人遭雷击时，电流迅速通过人体，可引起心跳骤停，脑组织缺氧而死亡。所以人体预防雷电的袭击很重要。 （1）在家中遇雷雨时，将收音机、电视机关上，将室外天线的插头拨下，不要使用电话。并关好门窗、防止球状闪电进入室内伤人。 （2）在野外遇到雷电，人体位置要尽量降低两脚尽量靠拢，最好选择干燥处下蹲，以减少暴露面积和触地电位差，千万不要站在大树下躲雨，亦不要穿着湿衣服在电杆下行走。更不要在水面上活动，不应举高金属物体在田野中（3）不要成为至高点。在旷野、屋顶、水面时，尽量降低高度。不要躲在高大的树和铁塔旁边，要躲在山洞、低洼地带，也可以躲在车内、船内。（4）躲雨不要选择易燃的工棚、茅房。这些地方一旦遭雷击，很可能起火，造成二次伤害。（5）雷雨天，如果要拔插头，一定要在打雷前拔。如果听到雷声很大、很近，不要去拔插头，因为不少民房上面都有架空线路，遭雷击后很容易感应过电压。（6）不要在打雷时使用热水器，特别是太阳能热水器。不少住户喜欢在屋顶上安装太阳能热水器，这些热水器很容易超过避雷带，很容易遭电击。3.水塔的防雷利用水塔顶上周围铁栏杆作为接闪器，或装设环形避雷带保护水塔边缘，并在塔顶中心装一支1.5m高的避雷针。冲击接地电阻不大于30，引下线一般不少于两根，间距不大于30m。若水塔周长和高度均不超过40m，可只设一根引下线。为此，可利用铁爬梯作引下线。4.烟囱的防雷砖砌烟囱和钢筋混凝土烟囱，用装设在烟囱上的避雷针或环形避雷带保护，多根避雷针应用避雷带连接成闭合环。冲击接地电阻不大于20-30。当烟囱直径为1.2m以下，高度小于35m的采用一根2.2m高的避雷针；当烟囱直径小于1.7m，高度小于50m时用两根2.2m高的避雷针；当烟囱直径大于1.7m，高度大于60m时用环形避雷带保护。烟囱顶口装设的环形避雷带和烟囱抱箍，应与引下线连接；高100m以上的烟囱，在离地面30m处及以上每隔12m加装一个均压环，并与地下线连接。烟囱高度不超过40m时，只设一根引下线，40m以上应设两根引下线。可利用铁扶梯作引下线，钢筋混凝土烟囱应用两根以上主钢筋做引下线，在烟囱顶部和底部与铁扶梯相连。5.卫星地面站的防雷卫星地面站天线的防雷，可用独立避雷针或在天线反射体抛物面骨架顶端，及副面调整器顶端预留的安装避雷针处，分别安装避雷针。引下线可利用钢筋混凝土构件的钢筋，防雷接地、电子设备接地、保护接地可共用接地装置。接地体围绕建筑物四周敷成闭合环形，接地电阻不大于1。机房防雷与微波站防雷相同。6.广播发射台的防雷中波无线电广播的天线对地是绝缘的，一般在塔基多装设球形或针板形间隙，接地装置采用放射性低电阻水平接地体，接地电阻不大于0.5。发射机房采用避雷针或避雷器防止直击雷。接地装设采用水平接地体围绕建筑物敷设成闭合环形，接地电阻小于10。发射机房内高频、低频工作接地母线用120mm0.35mm的紫铜带，机架用40mm4mm的扁钢接到环形接地体上。短波广播发射台在天线塔上装设避雷针，并将塔体接地，接地电阻不大于10，机房防雷同中波机房。7 综合防雷设计7.1 综合防雷设计的六大因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（保护）、均压、屏蔽、接地、合理布线，统称为综合防雷六大要素。（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。（2）分流（保护）这是现代防雷技术迅猛发展的重点，是保护各种电子设备或电气系统的关键措施。所谓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导线进入机壳前，应进行多级分流。（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）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。（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