建筑物的避雷塔综合防雷技术及应用

建筑物的避雷塔综合防雷技术及应用

雷击是一种自然现象，它的巨大能量众所周知。几个世纪来，人类对雷击的破

坏性的研究、探索和采取预防的措施，已经有了一套比较成熟的理论。从EMC （电磁兼容）的观点来看，防雷保护由外到内应划分多级保护区。最外层为0级，是直接雷击区域，危险性最高，主要是由外部（建筑）防雷系统保护，越

往里则危险程度越底。保护区的界面划分主要通过防雷系统、钢筋混凝土及金

属管道等构成的屏蔽层而形成，从0级保护区到最内层保护区，必须实行分层

多级保护，从而将过电压降到设备能承受的水平。一般而言，雷电流经传统避

雷装置后约有50%是直接泄入大地，还有50%将平均流入各电气通道。

总体防雷原则是：

1.将绝大部分雷电流直接接闪引入地下泄散（外部保护）；

2.阻塞沿电源线或数据、信号线引入的过电压波（内部保护及过电压保护）；

3.限制被保护设备上浪涌过压幅值（过电压保护）。

这三道防线，相互配合，各行其责，缺一不可。

一、建筑物的综合防雷技术应用

（一）铁路站场

铁路站场直击雷防护重点区域是通信楼、信号楼和户外岔群咽喉区设备。

1.通信楼直击雷防护

利用通信楼附近的高约45米微波塔，在塔顶上安装IF3避雷针，避雷针安装高度超出塔顶2.5米。经计算，避雷针对地面的保护半径可达119米。引下

线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于1欧。

2. 信号楼直击雷防护

利用被保护建筑物信号楼，高度约为10米，在信号楼顶部安装IF3避雷针，针的安装高度超出楼顶5米。经计算，保护半径可达109米。楼顶预埋

350mm×350mm×10mm厚钢板，便于焊接避雷针底座，从底座延相反方向焊接引

出两条引下线，引下线采用大于8mm的圆钢沿楼外墙引下入地，与楼的接地环

相连。防雷接地装置接地电阻小于1欧，将避雷针与接地装置贯通。

3.户外岔群咽喉区直击雷防护

铁路站场岔群咽喉区的特点是设备分布较为集中，岔群咽喉区段长度约145米，在岔群咽喉区附近各建立12米高的铁塔，塔顶安装IF3避雷针。经计算，保护半径可达111米。引下线采用截面大于12mm×4mm的镀锌扁钢。防雷接地装置接地电阻小于10欧。

（二）民用机场

民用机场的防雷和防雷击电磁脉冲和内部过电压的保护的设计与施工既要可靠地设计建筑物外部的防雷击装置，又要完善考虑建筑物内部的大量电子信息设备的防雷击电磁脉冲和内部过电压的保护。下面讨论设计中的一些要点。

1．外部避雷系统

在机场重要的第一类和第二类防雷建筑物的接闪器以普通针、带、网相结合为主。如建筑物本身无法实施普通的避雷技术措施，可采用国外先进的E．S．E提前放电避雷针。在防雷建筑物的外防雷系统的设计时，应实现总等电位连接和联合接地。考虑实际应用效果，引下线可考虑使用焊接的主承重柱内的钢筋引下线逐点检查核实。

2. 建筑物内部防雷击电磁脉冲和内部过电压保护的设计

应特别重视对由低压电缆引入的雷击电磁脉冲的防护，依据 GB50057．94《建筑物防雷设计规范》和 IEC61312—1《防雷电电磁脉冲设计的一般原则》以及相关国家、行业标准，对于安装有大量电子设备(引入PE线的金属外壳 I 类耐过压水平用电设备，依据IEC664-1)的低压配电系统，根据防雷分区的定义结合等电位连接的作法，对其防雷电电磁脉冲进行分级设计[4]。

二、测报工作中防雷技术的应用

（一）水文测报系统

水文报汛是在规定的时间内进行，在时间上没有选择的余地。水文缆道架设地野处，加之缆道的主索、工作索等均是钢材，属导电体，易受雷击，为不影响水文测验，必须对缆道进行防雷避雷设施建设。

1.水文缆道设施防雷避雷

水文缆道跨度较小，可采用避雷针防雷；跨度较大时，避雷针则无法兼顾整个跨度缆道，采取避雷线的方式避雷。在缆道主杆上端架设一个高3m以上的

避雷塔，然后在避雷塔安装避雷线，使避雷线、钢支架用扁钢与地网连接。要

求避雷线采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线；引下线优先采用直径不小于

8mm的圆钢，地网电阻不大于4Ω。缆道感应雷的防护主要是依靠电源防雷，信号防雷，合理的地网铺设等措施可减少或杜绝感应雷的影响。长江委水文局上

游局的大多水文站均采用在左右岸钢支架上端架设一个高3～5m的避雷塔，安

装避雷线，并与地网连接，防雷避雷效果明显。

2.水位、雨量仪器防雷避雷

采用防雷针、引下线、地网的防雷系统来防止水位、雨量仪器直接雷击。

由于水位、雨量观测在野外进行，其观测的设备——雨量筒、卫星天线、太阳

能板都安装在自记井顶部(自记井顶部最大直径不超过2m),因此，避雷针也只

能安装在自记井顶部。假如卫星天线的高度为 1.0m，当避雷针高度则为 2.7m 时，可将天线置于以避雷针为圆心、半径约 3m的有效保护范围内(避雷针的保

护角度按60°算，避雷针最好安装在海事卫星天线的东北方向，因西南方向为

卫星登陆方向)。

为避免电源线将感应雷传入仪器，采用太阳能电池浮充供电。水位、雨量

信息传输的信号线采用屏蔽线，将信号线通过PVC套管从地下引入报汛站，报

汛站通过PSTN或网络将水位、雨量信息传送至水情分中心，报汛站还可通过备用信道——海事卫星（或北斗卫星）直接将水位、雨量信息发送至水情分中心。

3.水情分中心防雷系统

水情分中心一般都建设在大、中城市。地理、地质条件都给地网的布设增

加了困难，但避雷针的安装严格按照60度保护角的要求安排避雷针与卫星天线、太阳能板的距离。

（二）天气雷达

天气测报系统雷达的施工建设工作中同样需要考虑防雷避雷,科学工作者在建设思茅新一代天气雷达中应用了特别的综合防雷技术,并对具体设计工作做了报道与分析。

1.接闪

采取了避雷针、带组合保护的方式：既在雷达探测楼顶部距天线罩外缘

3.5m处等圆周、等间距安装4棵等高10m的玻璃钢避雷针，并沿屋面女儿墙顶