防雷及接地演示文稿1

第九章建筑防雷第一节雷电的基本知识•所谓雷电就是雷云之间或雷云对大地的放电现象。•由于放电时的温度高达26000℃，空气受热急剧膨胀，发生强烈的弧光和声音，这就是闪电和雷鸣。一、雷电的形成天空中的雷云受到地面上升的强烈气流的作用，使带正电的冰晶与带负电的水滴开始分离，形成一部分带正电荷、一部分带负电荷的雷云。由于异性电荷的不断积累，不同极性的云块之间电场强度不断增大；当某一处的电场强度超过空气可能承受的击穿强度时，就形成云间放电。产生强烈的光和热，即“电闪”；使附近空气突然膨胀，发出轰鸣声，即“雷”。雷暴的能量很大，千分之几到十分之几秒的雷电放出的电能，可达到数十亿到上千亿瓦特，温度为1万～2万℃。2、雷电流的特性雷电放电速度很快，雷电流的幅值很大，陡度很高，且其电流的大小与土壤电阻率、雷击点的散流电阻有关。3、雷电的危害雷电的危害作用分为三类直击雷——雷直接击在建筑物和设备上而发生的机械效应和热效应。感应雷——雷电流产生的电磁效应和静电效应。高电位的引入——雷电流沿电气线路和管道引入建筑物的内部。直击雷：是指雷云对大地某点发生的强烈放电。它可以直接击中设备，也可以如图所示，雷电击中架空线，如电力线，电话线等。雷电流便沿着导线进入设备，从而造成损坏。•感应雷：它可以分为静电感应及电磁感应。下图是静电感应的例子。当带电雷云（一般带负电）出现在导线上空时，由于静电感应作用,导线上束缚了大量的相反电荷。一旦雷云对某目标放电,雷云上的负电荷便瞬间消失,此时导线上的大量正电荷依然存在,并以雷电波的形式沿着导线经设备入地，引起设备损坏。•高电位反击：•当10KA的雷电流通过下导体入地时，我们假设接地电阻为10欧姆,根据欧姆定律,我们可知在入地点A处电压为100KV。因A点与B、C、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。•注意：据统计：直击雷的损坏仅占15%，感应雷与高电位反击的损坏占85%。4、感应雷和高电位反击(反击现象通常指遭受直击雷的金属体(包括接闪器、接地引下线和接地体)，在接闪瞬间与大地间存在着很高的电压，这电压对与大地连接的其他金属物品发生放电(又叫闪络)的现象叫反击。5、球形雷6、雷爆日——在一年中，能听到一声（或以上）雷声的总天数。雷暴日用以衡量一个地区雷电活动的的频繁程度，通常用年平均雷暴日来表示，是指一某个地区一年内有雷电放电的天数，一天中只要听到一次以上的雷声，就算一个雷暴日。雷暴日多的地区，遭遇雷击的可能性就较大，年平均雷暴日不足15天的地区叫少雷区，超过40天的地区叫多雷区，大于90天的地区叫强雷区。•习惯使用“雷暴日”，即以一年当中该地区有多少天发生耳朵能听到雷鸣来表示该地区的雷电活动强弱。•地区年平均雷暴日海南岛及广东的雷州半岛100日以上北纬23℃南80日以上长江以南地区＞40日长江以北大部分地区15~40日西北地区＜15日7、耐雷水平电气设备或其他设备能承受的最大雷电流冲击而不至于损坏时的电流，单位一般是kA。8、雷击的选择（1）高耸突出的建筑物（2）排出导电尘埃的厂房和废气管道（3）建筑物突出的地方（4）建筑群中，特别潮湿的建筑物和地下水位比较高的地方（5）屋顶为金属结构，地下埋有金属管道，内部有大量金属设备的厂房。•雷电破坏雷电的能量很大。闪电的平均电流30,000A，最大可达300,000A；闪电中心的空气温度为3000℃；90%以上的闪电是云层对云层放电过程；全球范围内云层对地面的闪电次数100次/s；闪电电压可达1000MV；一个中等强度雷暴的功率有10MW，这相当于一个小型核电站的输出功率。雷击造成的人员伤亡和财产损失是触目惊心的。全球（不含中国的统计）每年因雷击造成的直接损失超过10亿美元，其间接损失更难以计算。•在20世纪末，联合国组织的国际减灾十年活动中，把雷电灾害列为最严重的十大自然灾害之一。美国将雷电列为排名第二的天气杀手。美国平均每年因雷电灾害致死的为73人，伤300多人。我国是雷电灾害频繁发生的地区，每年发生的雷电灾害有近万次，造成的人员伤亡有3000~4000人，直接经济损失达几十亿到上百亿人民币。据中国气象局雷电防护管理办公室的不完全统计，2004年我国共发生雷电灾害8892例；伤亡人数有1829人，其中死亡770人。第二节民用建筑物防雷的基本方法一、建筑物防雷分级按《建筑物防雷设计规范》GB50057-94（2000年版）划分1、一类防雷建筑物一、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。二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。三、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、二级防雷建筑物一、国家级重点文物保护的建筑物。二、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。三、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没备的建筑物。四、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。五、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。六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。九、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。3、三类防雷建筑物一、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆。二、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它重要或人员密集的公共建筑物。三、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、办公楼等一般性民用建筑物。四、预计雷击次数大于或等于0.06次/a的一般性工业建筑物。五、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、23区火灾危险环境。六、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。建筑物年预计雷击次数1．建筑物年预计雷击次数应按下式确定：N=kNgAe式中N--建筑物预计雷击次数（次／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：位于旷野孤立的建筑物取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／（km2·a）］；•Ae－－与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。•2．雷击大地的年平均密度应按下式确定：•Ng＝0.024Td1.3•式中Td－－年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。•3．建筑物等效面积Ae，应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规定：（见规范附录一）三、建筑防直击雷措施和装置由接闪器、引下线、和接地装置三部分组成1、接闪器接闪器有避雷针、线、带、网。（1）避雷针避雷针是人为设立的最突出的良导体。在雷云的感应下，针的顶端形成的电场强度最大，所以最容易把雷电流吸引过来，完成避雷针的接闪作用。避雷针一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成，圆钢截面不得小于100mm2，钢管厚度不得小于3mm。避雷针的直径不得小于下列数值:针长1m以下圆钢12mm，钢管20mm针长1～2m圆钢16mm，钢管25mm烟囱顶上的针圆钢20mm避雷针应考虑防腐蚀，除应镀锌或涂漆外。在腐蚀性铰强的场所。还应适当加大截面或采取其它防腐措施。顶端形状可做成尖形、圆形或扁形。（2）避雷带通过试验发现，不论屋顶坡度多大，都是屋角和檐角的雷击率最高。屋顶坡度愈大。则屋脊的雷击率也大。通过对不同屋顶坡度建筑物的雷击分布情况调查发现，对于那些屋顶平整，又没有突出结构（如烟囱等）的建筑物，雷击部位是有一定规律性的。避雷带就是对建筑物雷击率高的部位，进行重点保护的一种接闪装置。（3）避雷网当建筑物较高。屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为屋面保护的接闪装置。避雷网（带）分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一般可用直径不小于8mm的圆钢或截面不小于12x4mm2的扁钢做成。为避免接闪部位的振动力，宜将网（带）支起10～20cm，支持点间距取1~1.5m，应注意美观和伸缩问题。（4）避雷线（5）接闪器的保护范围2、引下线引下线有人工引下和自然引下。人工引下：分明装和暗装两种,明装:一般采用直径8mm的圆钢或截面l2x4mm2的扁钢。在易受腐蚀部位，截面适当加大。建筑物的金属构件。引下线应沿建筑物外墙敷设。明敷设时应保持一定的松紧度。从接闪器到接地装置;引下线的敷设应尽量短而直。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下0.3～1.8m的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏。暗敷时截面应加大一级,敷设在外墙粉刷层内,在距地0.5～1.8m作断接卡。用于接地电阻测试。自然引下：利用钢筋混凝土柱中的钢筋或建筑物的钢柱作为引下线，若钢筋混凝土柱中的主筋直径在10～16mm每柱（组）中最少应利用四根，大于16mm每柱（组）中至少利用两根主筋。3、接地装置接地体可分为人工接地和自然接地（1）人工接地体：人为地另外埋设接地体1——引下线断接卡；2——接地连接线或水平接地体；3——垂直接地体（2）水平接地体和联接条（3）人工接地体的材料及要求垂直接地体可采用直径50mm的镀锌钢管或50x50x5角钢，长度为2.5m。间隔不小于5m。顶端埋深不小于0.5m。用接地连接线或水平接地体将其连成一体。水平接地体和接地连接线可采用25x4~40x4mm2的镀锌扁钢。埋深不小于0.5m，与垂直接地体顶端焊接。埋接地体时，应将周围填土夯实，不得回填砖石灰渣之类杂土。土壤有腐蚀性时，应适当加大接地体和连接条截面，并加厚镀锌层。接地电阻的数值应符合规范要求。（4）基础自然接地体：利用钢筋混凝土基础梁、柱中两根以上对角主筋，沿通常焊接形成基础接地网，与防雷引下线焊接。对于独立柱基础，可采用人工水平接地体（40x40镀锌扁钢或直径为16mm钢筋）与柱基内两根以上主筋焊接连通形成人工基础接地网。（5）接地的一般要求①所有的电气设备都应采用接地或接零。设计中应首先考虑自然接地。输送易燃易爆物质的金属管道不能做接地体。②在允许不同的电气系统使用一个共同的接地装置时，其接地电阻值应满足其中最小值的要求。③若其他系统不与防雷接地共接地装置,则相互之间的地下距离不应小于3M。④接地电阻的要求：一般应按规范要求，若为单独的防雷接地，其接地电阻一般不大于10欧。若只与供配电的等电位接地共接地装置，则接地电阻不大于4欧。若与弱电系统接地共用接地装置，则接地电阻不大于1欧。（6）接地装置应考虑防跨步电压。当人工接地装置距建筑物入口或人行道小于3m时，应采取防止跨步电压的措施，其做法是：1）局部埋深不小于1m；2）采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80mm厚沥青层，宽度超出接地装置2m。3）水平接地体局部包以绝缘层（穿绝缘管或包50～80mm厚沥青层）。2、防间接（感应）雷雷云通过静电感应效应在建筑物上产生的很高的感应电压，可通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。雷电流通过电磁效应在周围空间产生的强大电磁场，使金属间隙因感应电动势而产生的火花放电，使金属回路因感应电流而产生的发热，可用将相互靠近的金属物体全部可靠地连成一体并加以接地的办法来消除。静电感应雷电磁感应雷3、防高电位侵入雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空