防雷系统的作用实质上是将雷云电荷或建筑物上的感应电荷迅速引导入地，以保护建筑物、电气设备和人身不受雷电损害。防雷系统主要由防雷装置（如接闪器、引下线等）和接地装置等组成。防雷系统的组成及在建筑物上安装的示意图如图9-14所示。其中接闪器是直接用来引导雷电流的装置，设置在易受雷击的部位，根据所防护的雷电类型不同，有避雷针、避雷线、避雷网和避雷器等型式。引下线的作用是将接闪器接收到的雷电流导入地下，如果像图9-14a中所示的，利用构造柱内的钢筋或金属管道等作为引下线，就称为自然引下线；如果采用镀锌扁钢或圆钢等另行敷设的，如图9-14b所示，就称为人工引下线。
系统中另外一个重要部分就是接地装置，接地装置是承担泄入地下雷电流的导体，包括接地体和接地线。其中埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体，称为接地体，可垂直埋入地下或水平埋入地下。同样，如果利用构筑物中的钢筋或管道等作为接地体，称之为自然接地体；需要另行敷设的，就称为人工接地体，人工接地体有时也称为接地极。为了使雷电流顺利快速泄入地下，一般规定接地电阻值不大于10Ω。断接卡子的作用是接地电阻测量接口，从断接卡子向下连接接地体的导体称为接地线，接地线应与接地体截面面积相同。
图9-14 避雷装置组成示意图
a）自然引下线和接地体 b）人工引下线和接地体
1.避雷针及直击雷的防护
为了防止直接雷击，可将避雷针安装在建筑物及构筑物顶端或四角，也可在建筑物或电气设备一旁安装独立避雷针。因避雷针要高出建筑物很多且呈尖状，当带电云团靠近建筑物时，首先对避雷针形成尖端放电，可以保护建筑物和电气设备等免受雷击。避雷针适合用于高耸的、屋顶面积较小的建筑物或构筑物。
施工现场中，在施工时应提前考虑防雷施工程序，为了节约钢材，应按照正式设计图样的要求，首先做好全部的接地装置。在开始架设结构骨架时，就应按图样规定，随时将混凝土柱子内的主筋与接地装置连接起来，以备施工期间，柱顶遭遇雷击时，雷电流能够安全流入地下。另外，沿着建筑物四角和四边竖起的脚手架上，可用直径25～32mm、壁厚不小于3mm的镀锌钢管，或直径不小于12mm的镀锌圆钢制作，可设置在房屋四角的脚手架立杆上，高度不小于1m，并应将最上层所有的横杆连通，形成等电位联结。在垂直运输架上装设避雷针时，应将一侧的中间立杆接高，要求高出运输架顶端至少2m，然后在该立杆下设置接地线，并将卷扬机外壳接地，接地线应尽可能采用钢材。并将其连接到接地装置上，使其能够保护全部施工面积。图9-15给出了安装在楼顶墙角部位的、运行中的避雷针。图9-16是一些不同形式避雷针的实物照片。
图9-15 运行中的避雷针
图9-16 常用避雷针实物照片
a）普通避雷针 b）球形单针避雷针 c）球形多针避雷针
2.避雷网（带）及感应雷的防护
避雷网（带）是指在建筑物顶部沿四周或屋脊、屋檐安装的金属网带，用作接闪器可防止感应雷击。由于避雷网接闪面积大，更容易吸引雷电先导，使附近的尤其是比它低的物体受到雷击概率大为减小。采用避雷网（带）时，屋顶上任何一点距离避雷网（带）不应大于10m。避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面面积不应小于48mm2，厚度不小于4mm。避雷网（带）适用于对建筑物的屋脊、屋檐或屋顶边缘及女儿墙上等易受雷击部位进行重点保护。表9-5给出了不同防雷等级建筑物、构筑物上的避雷网规格。
表9-5 各类建筑物和构筑物避雷网规格
图9-17a为预制女儿墙挑檐上避雷带的做法示意图，扁钢支架在安装时要与土建密切配合，对于成排的支架，其水平度、垂直度要拉线逐个检查，这样才能保证安装后整齐美观，图9-17b是安装好的避雷带实物照片，避雷带支架应布设均匀，平直部分间距不大于1.5m，弯曲部分间距为0.3～0.5m，支架安装高度为100～200mm。
图9-17 屋顶避雷带做法及实物图片
a）女儿墙挑檐上避雷带做法示意图 b）避雷带实物照片
如果屋顶面积较大，则需要安装避雷网，如图9-18所示。避雷网与避雷线类似，如果在屋顶明敷避雷网时可以按照设计要求，使用预制的混凝土避雷墩来支撑，圆圈内局部放大的就是避雷墩上避雷网线的安装情况。
图9-18 屋顶避雷网安装实物图片
另外还需要注意，避雷带或避雷网经过变形缝、沉降缝时，应做好补偿措施。避雷带通过建筑物伸缩、沉降缝时，应向侧面或向下弯曲成半径为100mm的弧形，且支持卡子中心距建筑物边缘距离不大于400mm，做法如图9-19所示，补偿线可采用螺栓连接或搭接焊。
3.引下线及其安装(www.xing528.com)
现代高层建筑物，一般都是钢筋混凝土浇筑而成，或者用预制装配式壁板装配而成，结构的梁、柱、墙以及地下的结构中都有着相当数量的钢筋，通常可以采用自然接地引下线和接地体。可以把这些钢筋从上到下全部连接成电气通路，并把室内的上、下水管道、热力管道、钢筋网等全部金属物体连接成一个整体，就构成了一个笼式暗装避雷网。这样，整个建筑物就成为一个与大地可靠连接的等电位体，能够有效防止雷击。高层建筑防雷的综合做法可参照图9-14a。由图可见，施工中充分利用了结构中的钢筋，在施工前就考虑了防雷接地问题，在开始架设结构绑扎骨架时，按照图样规定，随时将混凝土柱子内的主筋与接地装置连接起来，使得施工现场正在绑扎钢筋的各层地面，构成一个等电位面，以避免遭受雷击时形成跨步电压危及操作人员安全。
除了需提前考虑防雷接地的问题，还需要考虑引下线的设置。引下线的作用是将雷电流引入大地，如果建筑结构内的钢筋或金属结构之间能够保证电气连接时，防雷引下线可以利用该金属结构代替，一般可以利用柱筋作为引下线。利用建筑物钢筋作引下线时，钢筋直径为ϕ16mm及以上时，应利用绑扎或焊接的两根钢筋作为一组引下线；当钢筋直径为ϕ10mm及以上但不足ϕ16mm时，应利用绑扎或焊接的四根钢筋作为一组引下线。利用结构内钢筋作为引下线，就需要在土建施工同时考虑引下线和测试点的设置问题。图9-20所示就是利用柱筋作为引下线时，在绑扎钢筋时就预留好测试点。
如果建筑结构中金属结构体无法满足要求，则应单独设置引下线。引下线可以采用镀锌扁钢或圆钢制作，优先采用圆钢。引下线可以明敷也可以暗敷，截面面积应符合下列规定：圆钢直径不应小于8mm，扁钢截面面积不应小于48mm2，厚度不应小于4mm。引下线采用暗敷时，圆钢直径不应小于10mm，扁钢截面面积不应小于80mm2，厚度不应小于4mm。
图9-19 避雷带过变形缝做法
图9-20 引下线和测试点做法
测试点也称为断接卡子，是用于测试接地电阻值的接口。宜装设在各引下线距地面0.3～1.8m之间的位置。接地装置中自然接地体与人工接地体连接处以及每根引下线都应设置断接卡子，断接卡子应有保护措施，以免受到机械损坏，也能防止人身误接触，通常在地面上2.0m至地下0.2m的一段引下线应使用圆钢、硬质塑料管加以保护。同时引下线敷设连接应可靠，引下处和测试点标识清楚规范，如图9-21和图9-22所示。
4.避雷阀及雷电波的防护方法
上述两种避雷装置，对于防止雷电波的侵入是无法奏效的，工程上用避雷器来防护雷电沿线路侵入建筑物内，以免电气设备受到雷击损坏。避雷器通常接于带电导线和地之间，与被保护设备并联，如图9-23所示。正常时，避雷器阀片呈现高电阻状态；当线路上过电压值达到规定的动作电压时，避雷器立即动作，变为导通状态，线路上的雷电电荷流过避雷器，从而限制了过电压幅值，保护设备绝缘免被过电压破坏；当雷电电荷泄掉后，线路电压值正常后，避雷器又迅速恢复原来的高电阻状态，以保证系统正常供电。
图9-21 避雷引下处标识清楚
图9-22 接地测试点标志
图9-23 避雷器接法示意图
常用的避雷器型式有阀式避雷器、管式避雷器（保护间隙）和击穿保险器等，常用避雷器实物照片如图9-24所示。其中阀式避雷器是用来保护发、变电设备的主要元件，常用的有碳化硅阀式避雷器和金属氧化物避雷器。当有较高幅值的雷电波侵入被保护装置时，避雷器中的间隙首先放电，限制了电气设备上的过电压幅值，常用于配电变压器和线路的防雷电保护。管式避雷器的工作原理是，当线路上有雷电过电压时，会使管内、外间隙放电，内间隙电弧高温使产气材料产生气体，管内气压迅速增加，高压气体从喷口喷出灭弧。管式避雷器具有较大的冲击通流能力，可用在雷电流幅值很大的地方；但管式避雷器由于放电电压较高且分散性大，保护性能较差。主要用于变电所、发电厂的进线保护和线路绝缘弱点的保护。
图9-24 不同类型的避雷器实物图片
a）碳化硅避雷器 b）金属氧化物避雷器 c）管式避雷器 d）低压击穿保险器
中性点接地的变压器，防雷保护一般使用阀式避雷器。使用时将避雷器的接地线、变压器的外壳和低压侧的中性点接地线连接在一起后，统一接到接地装置上。如果变压器低压侧为中性点不接地系统，则应在中性点装设图9-24所示的击穿保险器。图9-25是工人正在给变压器安装阀式避雷器。
3～10kV架空线路防雷保护一般采用装设避雷器和避雷线的方法，同时架空线路杆塔上固定的金属构件要接地。
低压接户线为了防止雷电波沿着线路侵入建筑物内，应该将接户线入户端的绝缘子铁脚接地，并保证接地电阻不大于30Ω。变配电室的防雷主要采用避雷针来防止直击雷，并装设阀式避雷器防止雷电波侵入。
图9-25 在变压器上安装阀式避雷器
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