建筑防雷措施及施工工艺

（一）雷电的形成及其危害

雷电是由雷云对地面建筑物及大地的自然放电引起的，它会对建筑物或设备产生严重破坏。因此对雷电的形成过程及放电条件应有所了解，从而采取适当的措施，保护建筑物不受雷击。

在天气闷热潮湿的时候，地面上的水受热变为蒸汽并且上升，在空中与冷空气相遇，使蒸汽凝结成小水滴，形成积云。云中水滴受到强烈气流吹袭，分裂为一些小水滴和大水滴，小水滴带负电荷，大水滴带正电荷。负电荷形成雷云，正电荷形成雨。带负电的雷云由于静电感应与大地形成一个大的电容器。当电场强度很大，超过大气的击穿强度时，即发生了雷云与大地间的放电，就是一般所说的雷击。

雷电造成的破坏作用，一般可分为直接雷和间接雷两大类。直接雷是指雷云对地面直接放电；间接雷是雷云的二次作用（静电感应效应和电磁效应）造成的危害。无论是直接雷还是间接雷，都可能演变成雷电的第三种作用形式--- 高电位侵入，即很高的电压（可达数十万伏）沿着供电线路和金属管道，高速侵入变电所、用电户等建筑内部。

雷电的危害总括为如下几点。

1.静电感应

当线路或设备附近发生雷云放电时，虽然雷电流没有直接击中线路，但在导线上会感应出大量和雷云极性相反的束缚电荷。当雷云对大地上其他目标放电，雷云中所带电荷迅速消失，导线上的感应电荷就会失去雷云电荷的束缚而成为自由电，并以光速向导线两端急速涌去，从而出现过电压，这种过电压称为静电感应过电压。

一般由雷电引起局部地区感应过电压，在架空线路上可达300—400kV，在低压架空线上可达100kv，在通信线路上可达40—60kV。由静电感应产生的过电压对接地不良的电气系统有破坏作用，使建筑物内部金属构架与金属器件之间容易发生火花，引起火灾。

2.磁感应

由于雷电流有极大的峰值和陡度，在它周围有强大的交变电磁场，处在此场中的导体会感应出极高的电动势，在有气隙的导体之间放电，产生火花，引起火灾。

由雷电引起的静电感应和电磁感应统称为感应雷（又叫二次雷）。解决的办法是将建筑金属屋顶、建筑物内的大型金属物品等做良好的接地处理，使感应电荷能迅速流向地下，防止在缺口处形成高电压和放电火花。

3.直击雷过电压

带电的雷云与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，如称作直击雷，当雷云通过线路或电气设备放电时，放电瞬间线路或电气设备将流过数十万安的巨大雷电流，此电流以光速向线路两端涌去，大量电荷将使线路发生很高的过电压，势必将绝缘薄弱处击穿而将雷电流导入大地，这种过电压为直击雷过电压。直击雷电流（在短时间内以脉冲的形式通过）的峰值有几十千安，甚至上百千安。一次雷电放电时间（从雷电流上升到峰值开始，到下降到峰值一半为止的时间间隔）通常有几十微秒。

当雷电流通过被雷击的物体时会发热，引起火灾。同时在空气中会引起雷电冲击波和次声波，对人和牲畜带来危害。此外，雷电流还有电动力的破坏作用，使物体变形、折断。防止直击雷的措施主要采取避雷针、避雷带、避雷线、避雷网作为接闪器，把雷电流通过接地引下线和接地装置，将雷电流迅速而安全地送到大地，保证建筑物、人身和电气设备的安全。

4.雷电波的侵入

雷电波的侵入主要是指直击雷或感应雷从输电线路、通信光缆、无线天线等金属引入建筑物内，对人和设备发生闪击和雷击事故。此外，由于直击雷在建筑物或建筑物附近入地，通过接地网入地时，接地网上会有数百千伏的高电位，这些高电位可以通过系统中的零线、保护接地线或通信系统传入室内，沿着导线的传播方向扩大范围。

防止雷电波侵入的主要措施是对输电线路等能够引起雷电波侵入的设备，在进入建筑物前装设避雷器等保护装置，它可以将雷电高电压限制在一定的范围内，保证用电设备不被高电波冲击击穿。

（二）建筑物的防雷

建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。

1.第一类防雷建筑物的防雷

（1）防直击雷的措施。装设独立避雷针或架空避雷线（网），使被保护的建筑物的风帽等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内，架空避雷网的网格尺寸不应大于1Om×1Om。

独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。

独立避雷针和架空避雷线（网）的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离不得小于3m。

架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽等物体之间的距离不得小于3m。

独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻。

（2）防雷电感应的措施。建筑物内的设备、管道、构架、电缆的金属外皮、钢屋架、钢窗等金属物均应接到防雷电感应的接地装置上。金属屋面周边每18—24m 以内应采用引下线接地一次。

平行敷设的管道、构架、电缆的金属外皮等长金属物，其净距小于1OOmm 时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于1OOmm 时，其交叉处应跨接。

防雷电感应的接地装置应和电气设备的接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接不应少于两处。

（3）防止雷电波侵入的措施。低压线路宜全线采用电缆直接埋地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。架空线应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度不应小于15m。在电缆与架空线连接处，应装设避雷器，避雷器、电缆的金属外皮、钢管和绝缘子的铁脚、金具等连在一起接地，冲击接地电阻不宜大于1OΩ。(www.xing528.com)

架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔25m 左右接地一次，冲击接地电阻不宜大于20Ω，宜利用金属支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置相连。

（4）当建筑物高于30m 时，应采取防侧击的措施。

①从30m 起每隔不大于6m，沿建筑物四周设水平避雷带并与引下线相连。

②30m 及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

③在电源引入的总配电箱处装设过电压保护器。

2.第二类防雷建筑物的防雷

在屋角、屋脊、女儿墙或屋檐上装设环状避雷带，并在屋面上装设不大于1Om×1Om的网络；突出屋面的物体，应沿其顶部四周装设避雷带。

引下线应优先利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋。当专设引下线时，其数量不应少于两根，间距不应大于18m。当利用建筑物钢筋混凝土柱中的钢筋作为防雷装置的引下线时，其引下线的数量不做具体规定，间距不应大于18m，但建筑物外廓各个角上柱中的钢筋应被利用。

3.第三类防雷建筑物的防雷

在建筑物的屋角、屋脊、女儿墙或屋檐上应装设环状避雷带或避雷针。当采用避雷带保护时，应在屋面上装设不大于20m×20m 的网格，引下线间距不应大于25m。

（三）防雷装置

建筑物防雷主要采用接闪器系统，由接闪器、引下线和接地装置三大部分组成。

1.接闪器

（1）避雷针。接闪避雷针是建筑物最突出的良导体。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。避雷针结构一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成，圆钢截面不得小于1OOmm2，钢管厚度不得小于3mm。避雷针的直径，在针长1m 以下时圆钢直径为12mm，钢管直径不得小于20mm；对针长1～2m 时圆钢直径不得小于16mm，钢管直径不得小于25mm；烟囱顶上的圆钢直径不小于20mm。

避雷针顶端形状可做成尖形、圆形或扇形。对于砖木结构房屋，可把避雷针敷设于山墙顶部瓦屋脊上。可利用木杆做支持物，针尖需高出木杆30cm。避雷针应考虑防腐蚀，除应镀锌或涂漆外，在腐蚀性较强的场所，还应适当加大截面积或采取其他防腐措施。

（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。屋顶坡度越大，则屋脊的雷击率越大。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。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。当建筑物较高、屋顶面积较大但坡度不大时，可采用避雷网作为局面保护的接闪装置。

（4）结构避雷网（带）。分明装和暗装两种。明装避雷网（带）一般可用直径8mm 的圆钢或截面为（12×4）mm2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0.8～1.Om，应注意美观和伸缩问题。暗装时可利用直径为不小于3mm的钢筋。

2.引下线

引下线可分明装和暗装两种。

明装时一般采用直径为8mm 的圆钢或截面为（12×4）mm2的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。建筑物的金属构件，如消防梯、铁爬梯等均可作为引下线。但应注意将各部件连成电气通路。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面15mm，固定支架间距不应大于2m，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。若必须弯曲时，弯角应大于90°。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下0.3m 到地上1.7m 的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏。

暗装时引下线的截面应加大一级，而且应注意与墙内其他金属构件的距离。若利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。

3.接地装置

（1）自然接地体。利用有其他功能的金属物体埋于地下，作为防雷保护的接地装置。比如：直埋铠装电缆金属外皮，直埋金属水管或工艺管道等。

（2）基础接地。利用建筑物基础中的结构钢筋作为接地装置，既可达到防雷接地又可节省造价。筏形基础最为理想。独立基础，则应根据具体情况确定，以确保电位均衡，消除接触电压和跨步电压的危害。

（3）人工接地体。专门用于防雷保护的接地装置。分垂直接地体和水平接地体两类。垂直接地体可采用直径为20～50mm 的钢管（壁厚为3.5mm）、直径为19mm 的圆钢、L50×5的角钢做成。长度均为2.5m 一段，间隔5m 埋一根，顶端埋深为0.5～1.Om，用接地连接条或水平接地体将其连成一体。

水平接地体和接地连接条可采用截面为25mm×4mm～40mm×4mm 的扁钢、截面1Omm×1Omm 的方钢或直径为8～14mm 的圆钢做成。埋深一般为0.5～1.Om。

埋接地线时，应将周围填土夯实，不得回填砖石、灰渣等各类杂土。接地体通常均应采用镀锌钢材，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，各焊点必须刷樟丹油或沥青油，以加强防腐。接地电阻的数值应符合规范要求。