建筑物防雷接地综合设计毕业设计

毕业设计报告书题目：建筑物防雷接地综合设计

专业机电一体化

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目录

第一部分设计任务与调研 (3)

1.1毕业设计的主要任务 (3)

1.2.设计的思路、方法 (3)

1.3.建筑综合防雷的相关资料 (5)

1.4综合防雷设计要素及总结 (7)

第二部分设计说明 (11)

2.1.设计内容 (11)

2.2高层建筑物防雷设计 (11)

2.3防直击雷设计 (13)

2.4防侧击雷和感应雷的措施 (17)

2.5防雷接地的设计 (19)

第三部分设计成果 (21)

3.1防雷接地系统设计蓝图 (21)

第四部分结束语 (24)

第五部分致谢 (26)

第六部分参考文献 (27)

第一部分设计任务与调研

1.1毕业设计的主要任务

针对设计的选题，查阅大量的相关资料和文献，充分了解建筑物防雷与接地设施的设计与安装，深入研究防雷设施和接地现阶段的优势和劣势.进而提出对现阶段防雷技术提出一些有价值的建议.

1.2.设计的思路、方法.

现代防雷技的技术原则强调全方位防护，综合治理，多层设防，把防雷作为一个系统工程。由于雷电的危害无孔不入，在整个空间范围侵袭微电子设备，给安全防范带来一定困难。有效利用建筑物基础接地体、钢筋混凝土柱筋作为引下线、每层钢筋和各种金属架构相互焊接成网，做好笼氏屏蔽和等电位处理。这种设计不仅经济实惠，而且符合现代综合防雷的思路，为电气和电子设备防止雷电电磁脉冲[LEMP]破坏提供基础条件。《建筑防雷设计规范》和IEC/TC-81.1024均肯定和推荐这种防雷技术，其技术可靠性及优异性，已被实践证明.

当雷电直接击中建筑时，由于雷电短时间内释放出巨大能量，以致坏毁建筑，若直接击中建筑内的电力线或设备，会产生极高的雷电过电压，现今任何电压等级的系统绝缘都难以耐受，以致损坏设备[2]。为防止雷电直接击中建筑本体及内部设备，人类发明了避雷针、避雷

带等防直击雷的措施：

避雷针：避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击的一种金属装置。

避雷针的工作原理：当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近。由于它与建筑物的钢筋网有良好的电气连接，再通过引下线与基础接地连接，所以它与大地有相同的电位，因此避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而使附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少，而避雷针被雷击的几率却大大的提高。由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使因雷击而造成的过电压时间大大的缩短，所以从很大程度上降低了雷击的危害性。以上就是避雷针的工作原理。但需要说明，避雷针必须有足够可靠和接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。避雷针不但不能避雷反而是引雷，它是使自身多受雷击而保护周围免受雷击。

避雷针保护范围的计算方法：目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同[3]。大体上有如下几种计算方法：折线法，即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。曲线法，即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。直线法，是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°

角，实质上保护范围为一直线圆锥体。

避雷针的规格：

由许多实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的关系。所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。避雷针大多采用圆钢或钢管制成。

近来国内市场上经销一种叫主动式避雷针的产品，主要来自法国和澳大利亚。据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，雷雨云靠该避雷针放电的几率就增加了，相当于避雷针的保护范围加大了，或者相当于将避雷针加高了。

1.3.建筑综合防雷的相关资料

防雷等级分类计算：

我们在着手建筑物防雷设计的第一步时，首先是要确定建筑物的防雷等级[7]。建筑物防雷设计规范(GB50057－94)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，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。

建筑物年预计雷击次数应按下式计算：

N=kN A

g e

（2-1）

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，以及特别潮湿的建筑物取1.5。

g N ——建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／

（km 2 ·a ）］。

e A ——与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km 2）

。 雷击大地的年平均密度应按下式计算：

1.3g d 0.024N T ＝

（2-2）

式中：d T ──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d ／

a ）。

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：

-6e A [LW+2H(L+W)+H]10 π

（2-3）

式中： L 、W 、H──分别为建筑物的长、宽、高（m ）。

按以上公式计算得到N 后就可以确定防雷等级了。一般先把建筑物按其重要性和使用性质分为部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物和住宅、办公楼等一般性民用建筑物两类。