建筑防雷与接地-建筑防雷与接地系统设计

避雷带避雷带和避雷网避雷网和避雷带普遍用来保护高层建筑物免遭直击雷和感应雷的侵害。避雷带采用直径不小于8mm的圆钢或截面不小于48mm2、厚度不小于4mm的扁钢，沿屋顶周围装设，高出屋面100～159mm，支持卡间距为1～1.5m。避雷网则除了沿屋顶周围装设外，屋顶上面还用圆钢或扁钢纵横连接成网状。避雷带、避雷网必须经1～2根引下线与接地装置可靠地连接。2建筑物防雷接闪器避雷带3建筑物防雷接闪器

避雷小针加避雷带400～90010015010001000避雷针避雷带支架避雷针hL≤15h4建筑物防雷等级避雷带网格间距不大于引下线间距距不大于防侧击雷的高度接地电阻小于一类二类三类5×5米或6×4米12米10Ω30米

10×10米或12×8米18米10Ω45米20×20米或24×16米25米30Ω60米5避雷器防雷电波侵入的措施避雷器由前所述，当雷电所产生的感应过电压沿架空线路侵入变配电所或其他建筑物内时，将发生闪络，甚至将电气设备的绝缘击穿。因此，假如在电气设备的电源进线端并联一种保护设备，如图9.6所示，令其放电电压低于被保护设备的绝缘耐压值，当过电压来临时，该保护设备立即对地放电，从而使被保护设备免受雷击。常用避雷器的形式有阀式、管式、保护间隙和金属氧化物等。7图9.11

6～10kV防雷电波侵入接线示意图8图9.12变压器防雷保护9图9.13高压电动机防雷保护的接线示意图10（1）阀式避雷器普通阀式避雷器有FS和FZ两种系列；磁吹阀式避雷器有FCD和FCZ两种系列。（2）保护间隙和管式避雷器（3）金属氧化物避雷器（亦称压敏避雷器）11图9.6避雷器的连接12图9.7阀式避雷器的结构(a)FS-10阀式避雷器；(b)FZ-10阀式避雷器13图9.8保护间隙14图9.9管式避雷器15等电位联结，是“使各外露可导电部分和装置外可导电部分电位基本相等的电气连接”。在具体的实践中，等电位联结就是把建筑物内附近的所有金属物，如建筑物的基础钢筋、自来水管、煤气管及其金属屏蔽层，电力系统的零线、建筑物的接地系统，用电气连接的方法连接起来，使整座建筑物成为一个良好的等电位体。等电位联结概述16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（必要时还可以辅助避雷网），也叫做暗装避雷网。它是根据古典电学中法拉第笼的原理达到雷电保护的金属导电体网络。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，网格大小可根据建筑物重要性，分别采用5m′5m或10m′10m的圆钢制成。避雷网又分明网和暗网，其网格越密可靠性越好。避雷网18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。在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、屋檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网。19建筑物防雷等级避雷带网格间距不大于引下线间距距不大于防侧击雷的高度接地电阻小于一类二类三类5×5米或6×4米12米10Ω30米

10×10米或12×8米18米10Ω45米

20×20米或24×16米25米30Ω60米

20避雷针保护范围图9.4单根避雷针的防护范围避雷针的保护范围根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）采用“滚球法”来计算。22图9.5单根架空避雷线的保护范围(a)当h小于2hr但大于hr时；（b）当h小于或等于hr时23避雷针在hx高度x—x′平面上的保护半径rx按下式确定：24【例9.1】某厂有一座第二类防雷建筑物，高10m，其屋顶最远一角距离高50m的烟囱为15m远，烟囱上装有一根2.5m高的避雷针。试用“滚球法”验算此避雷针能否保护这座建筑物。【解】已知h=50+2.5=52.5m，hx=10m，滚球半径hr=45m（第二类防雷建筑物），所以在rx水平面上避雷针的保护半径为能保护该建筑物。25接地电阻1.独立接地电阻（1）独立的防雷保护接地电阻应≤10Ω。（2）独立的安全保护接地电阻应≤4Ω。（3）独立的交流工作接地电阻应≤4Ω。（4）独立的直流工作接地电阻应≤4Ω。（5）防静电接地电阻一般要求≤10Ω。（6）架空线支架铁脚及埋地引入线保护钢管接地电阻值≤30Ω。接地电阻的设计（7）重复接地接地电阻值≤10Ω。建筑物防雷装置散流电阻、供配电系统强弱电接地共用时，其接地电阻值不大于1Ω。2．共同接地（统一接地体）智能化住宅的供电接地系统宜采用TN—S系统，按规范宜采用一个总的共同接地装置，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引出各种功能接地引线，利用总等电位联结和辅助等电位联结的方式组成一个完整的统一接地系统。具体做法如下：（1）通常情况下，统一接地系统可利用大楼的桩基钢筋，并用40mm×4mm镀锌扁钢将其连成一体，作为自然接地体。（2）根据规范，该系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。若达不到要求，必须增加人工接地体或采用化学降阻法，使接地电阻≤1Ω。（3）在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或底板上的钢筋与统一接地体连接，另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统中的中性线连接，与需要做安全保护接地的各设备连接，与防雷系统连接，与需做直流接地的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。（4）在智能住宅中，因为系统采用计算机参与管理或使用计算机作为工作工具，所以其接地系统宜采用单点接地并宜采取等电位措施。单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为独立系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子，再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起，再用引线接到总等电位铜排上。接地装置（1）垂直接地体的长度宜为2.5m，为了减小相邻接地体的屏蔽效应，垂直接地体间的距离及水平接地体间的距离一般为5m，当受地方限制时，可适当减小。（2）接地体埋设深度不宜小于0．6m，接地体应远离由于高温影响（如烟道等）使土壤电阻率升高的地方。（3）为降低跨步电压，防直击雷的人工接地装置距建筑物入口处及人行道不应小于3m，当小于3m时应采取下列措施之一：接地装置的要求：接地装置①水平接地体局部深埋不应小于lm。②水平接地体局部包以绝缘物（如50～80mm厚的沥青层）。③采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度超过接地装置2m。（4）当基础采用以硅酸盐为基料的水泥和周围土壤的含水量不低于4％以及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时钢筋混凝土基础内的钢筋宜作为接地装置，应符合下列条件：①每根引下线处的冲击接地电阻不宜大于5Ω。②敷设在钢筋混凝土中的单根钢筋或圆钢，其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件被用于箍筋连接的钢筋，其截面积总和不应小于一根直径10mm钢筋的截面积。（5）沿建筑物外面四周敷设成闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边。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。

接闪器

36接闪器所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。37一般用直径为20mm左右的镀锌圆钢或钢管制成，长2500mm左右，端部呈尖状，也可分叉设置，经引下线与接地装置连接；避雷针主要用于保护高耸孤立的建筑物或构筑物及其周围的设施，也常用来保护室外的变配电装置。（1）避雷针3839用镀锌圆钢或扁钢沿屋顶边檐设置避雷线，再用同样钢管制成6×6m或6×10m或10×10m的方格;避雷网主要用于平顶或斜顶屋面且屋顶面积较大的建筑物。（2）避雷网40用镀锌圆钢或扁钢沿建筑物的四周设置。避雷带主要用于保护高层建筑的立侧面免遭雷击，它和屋顶的避雷针或避雷网一起组成完整的避雷系统。（3）避雷带41一般采用截面积不小于35mm2的镀铸钢绞线与架空线路同杆同塔架设，架设方法与垂度要求与架空线路相同，并且在首尾及中间各部位与接地装置相连；避雷线主要用于保护与其同杆架设的架空线路及其周围的设施；接闪器最小尺寸见表。接闪器装设在烟囱上方时，由于烟气有腐蚀作用，应适当加大尺寸。（4）避雷线42类别规格圆钢或钢管扁钢圆钢直径/mm钢管直径/mm截面mm2

厚度mm避雷针针长1m以下1220针长1～2m1625针在烟囱上方20接闪器常用材料的最小尺寸

43类别规格圆钢或钢管扁钢圆钢直径/mm钢管直径/mm截面mm2

厚度mm避雷网和避雷带网格6m×6m至10m×10m8484网格在烟囱上方12100444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

（1）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46（2）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；（3）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；（4）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。

47（5）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。（6）引下线截面锈蚀30%以上者应予以更换。48引下线－连接接闪器和接地装置的金属导体。（1）引下线应沿建筑物的外墙敷设，并经最短路径接地，建筑艺术要求较高的可作暗敷，但截面应加大一级。（2）建筑物的金属构件（如消防梯等）、金属烟囱、烟囱的金属爬梯等可作为引下线，但其所有部件之间均应连成电气通路。1）引下线的要求引下线（3）利用建（构）筑物钢筋混凝土中的钢筋作为防雷引下线时，其上部（屋顶上）应与接闪器焊接，下部在室外地坪下0．8～lm处焊接出一根φ12mm或40mm×4mm镀锌导体，此导体伸向室外距墙外皮的距离不宜小于lm，并符合下列要求：①当钢筋直径为16mm及以上时，应利用两根钢筋（绑扎或焊接）作为一组引下线。②当钢筋直径为10mm及以上时，应利用四根钢筋（绑扎或焊接）作为一组引下线。（4）当建、构筑物钢筋混凝土内的钢筋具有贯通性连接（绑扎或焊接），并满足（3）的要求时，