防雷技术论文
防雷技术论文
采取有效的防雷措施对防止建筑物损坏、电气线路停电及电气设备损坏具有重要意义。学习啦小编整理的防雷技术论文，希望你能从中得到感悟!
防雷技术论文篇一
浅谈防雷技术
【摘 要】本文针对雷电的主要特征、雷击规律、 避雷针的设置等环节的技术进行了阐述， 并对防雷技术方面的问题提出了一些看法。
【关键词】防雷技术;避雷;雷击规律;避雷针
0 引言
雷电是自然界中一种常见的放电现象。关于雷电的产生有多种解释理论，通常我们认为由于大气中热空气上升，与高空冷空气产生摩擦，从而形成了带有正负电荷的小水滴。当正负电荷累积达到一定的电荷值时，会在带有不同极性的云团之间以及云团对地之间形成强大的电场，从而产生云团对云团和云团对地的放电过程，这就是通常所说的闪电和响雷。
近年来，随着我国现代社会的快速发展，高大建筑和大型厂站的兴建，雷电灾害的发生越来越频繁，损失也越来越大。因此在建筑物施工中必须有足够小的接地电阻值和安全可靠的接地装置，使电路运行稳定、质量可靠，保证设备和工作人员的安全，保护建筑物及强、弱电设备的安全运行。
1 雷电的主要特征
(1)放电时间短，一般约50-100微秒。
(2)冲击电流大，其电流可高达几万到几十万安培。
(3)冲击电压高，感应电压可高达万伏。
(4)释放热能大，瞬间能使局部空气温度升高至数千度以上。
(5)产生的冲击压力大，空气的压强可高达几十个大气压。
此雷电极具破坏力。
2 雷击规律
雷击规律的影响因素。大量雷害事故统计资料和试验研究证明，雷击的地点和建筑物遭受雷击的部位是有一定规律的，这些规律称为雷击规律。地面上建筑物的性质、形状，以及建筑物的结构、内部设备情况对雷击的选择都会产生影响。当雷电先驱发展到离地面不远的空中时，地面上的电场不断增强，在高大建筑物的尖顶和边缘上场强最大，构成雷电发展的良好条件。雷电先驱就自然被吸引到这些地方，因此高大建筑物就容易遭雷击。
3 避雷针的设置
3.1 安装避雷针是防止直击雷的主要措施
当施工现场位于山区或多雷地区，变电所、配电所应装设独立避雷针。正在施工建造的建筑物，当高度在20m以上应装设避雷针。施工现场内的塔式起重机，井字架及脚手架机械设备，若在相邻建筑物、构筑物的防雷设置的保护范围以外，且在表1中规定范围内，则应安装避雷针。若最高机械设备上的避雷针，且应保证最后退出现场，则其他设备可不设避雷针。
3.2 施工现场机械设备需安装避雷针的规定
避雷针的接闪器一般选用?椎16mm圆钢，长度为1～2m，其顶端应车制成锥尖。接闪器须热镀锌。
机械设备上的避雷针的防雷引下线可利用该设备的金属结构体，但应保证电气联接。机械设备所有的动力、控制、照明、信号及通信等线路，应采用钢管敷设。钢管与机械设备的金属结构体作焊接以保证其接地通道的电气连接。
3.3 避雷带的设置
一般民用建筑都采用屋面女儿墙顶敷设避雷带的方式，只要用直径8mm以上镀锌圆钢与避雷带焊接即可，注意焊接处做防锈处理。为适应这种屋面后装修的需要，可在这种暗式防雷系统的设计、施工中，先在屋面适当位置布置若干外露的防雷接线柱头。
独立避雷针的接地装置应单独安装，与其他保护的接地装置的安装分开，且保持有3m以上的安全距离。
3.4 接地装置
除独立避雷针外，在接地电阻满足要求的前提下，防雷接地装置可以和其他接地装置共用。接地极宜选用角钢，其规格为40mm×40mm×4mm及以上;若选用钢管，直径应不小于50mm，其壁厚不应小于3.5mm。垂直接地极的长度应为2.5m;接地极间的距离为5m;接地极埋入地下深度，接地极顶端要在地下0.8m以下。接地极之间的连接是通过规格为40mm×4mm的扁钢焊接。焊接位置距接地极顶端50mm。焊接采用搭接焊。扁钢搭接长度为宽度的2倍，且至少有3个棱边焊接。扁钢与角钢(或钢管)焊接时，为了保证连接可靠，应事先在接触部位将扁钢弯成直角形(或弧形)，再与角钢(或钢管)焊接。
4 防雷接地一些常见质量问题及预防措施
4.1 防雷接地常见以下质量问题
4.1.1 带间及引下线采用对焊或单面焊接，在接地引线中电线的质量不过关，搭接长度不足，焊接口锈蚀现象严重;支架问距太大，带形变形、支架脱落，弯角及引下角呈锐角，引下点间距偏大。
4.1.2 屋面金属物未做作防雷接地，在屋面的设计中没有安装雷电接受装置。
4.2 预防措施
4.2.1 带间引下线及接地线焊接必须采用双面焊接，电线在安装过程中必须按照国家规定标准检查其质量问题。搭接长度按国家规范要必须大于6dl3]，焊口处应做防腐处理。支架安装距离应在1.0m～1.5m之间，一至三类防雷建筑物防雷引下点间距分别小于12m、18m、25m。
4.2.2 屋面金属物必须与防雷系统做电焊焊接连通，在屋顶必须直接或者间接的雷电接受系统。
5 结语
随着人们生活水平的提高，人们对电气安装工程的防雷接地安装质量有了更高的要求。防雷与接地是关系建筑物及人身生命安全的头等大事，在建筑物遭受雷击的过程中，会产生高压电流，不但破坏建筑的质量问题，更对人体造成伤害。雷击时有强大电流通过，产生机械力和热效应，破坏建(构)筑物和电气设备。但是在施工过程中施工人员对防雷接地重视不够，认为其技术性不强，工艺较简单，范围又窄小，在以往的施工过程中由于施工的不规范和作业纰漏而忽视了防雷设计问题。现在防雷问题中主要存在的问题有防雷接地系统设计的不合理。电气安装关键在于它的安全性、可信性、维修性及可实施性，建筑物的防雷接地系统是电气安装中的非常重要的一项。
【参考文献】
[1]99D501-1建筑物防雷设置安装[S].
[2]关象石.建筑物防雷装置中的接闪器可否暗敷[Z].
[3]张小青.建筑防雷与接地技术[M].
防雷技术论文篇二
建筑防雷技术应用
【摘要】采取有效的防雷措施对防止建筑物损坏、电气线路停电及电气设备损坏具有重要意义。根据建筑物所处的环境和受雷电影响的程度确定建筑物的防雷等级，采取了综合防雷保护措施。采用避雷针完成直击雷保护并确定了保护范围，采用电涌保护器完成建筑物内部防雷保护并确定了接线形式，具有应用价值。
【关键词】建筑;雷电;避雷针;电涌保护器
Abstract：It is of significance to use effective lightning protection technology to avoid building damages，power wiring outage and electrical equipment damages. The determination of lightning protection level is made on the basis of the environment of the buildings and the lightning influence，and in the same way are the comprehensive lightning protection methods taken. The thesis is of practical value in accomplishing direct lightning protection and determining protection domain through lightning conductor as well as in accomplishing internal lightning protection of buildings and determining wiring forms through surge protection device.
Key words：buildings;lightning;lightning conductor;surge protection device
雷电是一门古老而有神秘色彩的科学，人类和雷电斗争的历史悠久。
自从富兰克林(Benjamin Franklin，1706-1790)研究大气物理建立雷电理论并发明了避雷针以来，人类同雷电的斗争进入了新的领域。1972年日本日立公司研制成功了配电用无间隙避雷器，防雷科学得到了大的发展，高电压雷电保护技术基本成熟。
工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等问题都有待进一步研究和解决。近年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术，但这些理论、技术和设备并未得到很好的推广。因此，增强防雷意识成为全社会应该关注的问题。
按GB50057-1994规定，各类防雷建筑物应装设防直击雷的接闪器，接闪器应沿图1所示的屋角、屋脊和屋檐等易受雷击的部位敷设[1]。
(1)不同屋顶坡度(0°、15°、30°、45°)建筑物的雷击部位见图1。
图1 建筑物易受雷击的部位
说明：(a)(b)檐角、女儿墙、屋檐;(c)屋角、屋脊、檐角、屋檐;(d)屋角、屋脊、檐角
(2)屋角与檐角雷击率最高。
(3)屋顶的坡度越大，屋脊的雷击率也就越大，当坡度大于40°时，屋檐一般不易遭受雷击。
(4)当屋面坡度小于27°、长度小于30m时，雷击多发生在山墙，而屋脊和屋檐一般不易遭受雷击。在进行防雷设计时，应对易遭受雷击的部位进行重点保护。
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，或者击穿对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，在未实行等电位联结的导线回路中，可能诱发高电位而产生火花放电。
建筑物(包括构筑物)防雷的目的在于防止或最大限度减少雷击建筑物而造成损失。其意义可概括为以下几点：
(1)当建筑物遭受直击雷或雷电波侵入时，可保护建筑物内部的人身安全。
(2)当建筑物遭受直击雷时，防止建筑物遭到破坏。
(3)保护建筑物内部存放的危险品，不会因为雷击和雷电感应而引起燃烧和爆炸。
(4)保护建筑物内部的重要设备和电气线路，使之不受损坏并能正常工作。
针对直击雷、雷电波侵入、感应雷、地电位反击以及由此引起的灾害，应采取相应的保护措施。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，在做好直击雷防护的同时还必须对雷电电磁脉冲的防护加以重视[2]。
在进行建筑物防雷设计时，首先是要确定建筑物的防雷等级。《建筑物防雷设计规范》中，对建筑物防雷等级的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的年预计雷击次数N。
建筑物年预计雷击次数应按下式计算：
式中：N――建筑物年预计雷击次数(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，以及特别潮湿环境建筑物取1.5;Ng――建筑物所处地区雷击大地的年平均密度[次/(km2・a)];Ae――与建筑物具有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：
式中：Td――年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定(d/a)。
建筑物等效面积Ae是其实际平面积向外扩大后的面积，其计算方法如下：
(1)当建筑物的高H小于100m时，其等效面积按以下公式计算：
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：
(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。
目前我国《建筑物防雷设计规范》以“滚球法”确定避雷针(针高h)的保护范围。所谓“滚球法”，就是选择一个半径为(滚球半径)的球体，沿需要防护直击雷的部位滚动，如果球体只接触到避雷针(线)或避雷针(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。滚球半径按建筑物的防雷类别而取不同值[2]。
(1)当避雷针高度时，避雷针在被保护物高度的平面上的保护半径：
(2)当避雷针高度时，在避雷针上取高度的一点代替单支避雷针的针尖做圆心，其余与上述时的算法相同。
避雷针一般用圆钢或焊接钢管制成。针长1m以下时，圆钢直径不得小于12mm，钢管直径不得小于20mm;针长1～2m时，圆钢直径不得小于16mm，钢管直径不得小于25mm;装在烟囱上方时，因为烟气有腐蚀作用，故宜采用直径20mm以上的圆钢或直径不小于40mm的钢管。
建筑物内部防雷工程涉及面宽，面对的是包括感应雷、雷电波侵入和线路浪涌高电压在内的众多损害，归纳起来危害最大的主要方面是高电压的引入。
高电压引入主要有三种：一是雷直接击中金属导线，高压雷电以波的形式沿着导线传播进入室内，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范围，造成大面积的危害。内部防雷系统可安装防雷器SPD。
SPD中文简称电涌保护器，又称浪涌保护器。IEC标准规定，电涌保护器是一种抑制线路过电压和过电流的装置。依照《建筑物防雷设计规范》和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》，应按照分级保护、逐级泄流的原则设置建筑物防雷保护。
图2 IT(无中性线)系统电涌保护器的装设
图3 TT、TN-S、IT(引出中性线)系统电涌保护器的装设
在建筑物电源的总进线处安装放电电流较大的电压开关型SPD;在重要楼层或重要设备电源的进线处加装限压型SPD;在末端配电处安装限压型SPD。安装点之间的距离要大于10m，为了避免间距不够，造成二级或三级电涌保护器首先遭受雷击而损坏，可以采用带电磁线圈的防雷箱。
在安装时有三个问题需要注意：一是电涌保护器与母线连接的导线要短而直，长度不能超过0.5m，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被烧毁;二是为了防止绝缘老化而造成短路、保护各级的SPD及SPD的检修方便，在SPD安装线路上应该装有过电流保护器。
对于不同的系统采取不同的电涌保护器接线方式：
(1)供电系统中性线与PE(保护线)直接连接或没有中性线时按图2所示接线。
(2)供电系统中性线与PE(保护线)不直接相连时，有两种接线形式，如图3所示。接在每一相线与接地端子或总保护线之间和接在中性线与接地端子或总保护线之间，取其路径最短者;接在每一相线与中性线之间和接在中性线与总保护端子或总保护线之间，取其路径最短者。
严格按照防雷设计规范，应用现代防雷技术和设备完成对建筑物的各种雷电过电压及其衍生的过电压防护，对确保建筑物安全意义重大。
参考文献
[1]建筑物防雷设计规范(GB50057-94)[M].北京：中华人民共和国建设部，2000.
[2]北京市建筑设计研究院.建筑电气专业设计技术措施[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.
[3]李英姿.建筑电气施工技术[M].北京：机械工业出版社，2007.
[4]国家标准GB50034-2004.建筑物电子信息系统防雷技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社.
作者简介：邢天石(1992―)，男，大学本科，现就读于四川大学商学院。
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