《建筑防雷》 外部防雷知识点

2008年版本
第三章外部防雷措施部分知识要点
0、何谓外部防雷？何谓内部防雷？
外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成；主要用于直接雷防护。

内部防雷装置：由等电位连接系统、公用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、浪涌保护器等组成，主要用于减小和防止雷电流在需要防护空间内所产生的电磁效应。

1、何谓防雷装置？
GB50057-1994防雷装置定义是：接闪器、引下线、接地装置、过电压保护器（1分）及其连接导体的总合。

2、作为接闪器的避雷网其尺寸有什么规定?
装设在屋顶上的避雷网其尺寸规定如表1所示：
表1 避雷网网格尺寸
建筑物防雷类别避雷网网格尺寸(m)
第一类防雷建筑物≤5×5或≤6×4
第二类防雷建筑物≤10×10或≤12×8
第三类防雷建筑物≤20×20或≤24×16
3、利用建筑物钢筋混凝土中的结构钢筋作防雷网时，为什么要将电气部分的接地和防雷接地连成一体，即采取共同接地方式？
当防雷装置受到雷击时，在接闪器，引下线和接地极上都会产生很高的电位，如果建筑物内的电气设备、电线和其他金属管线与防雷装置的距离不够时，它们之间就会产生放电。

这种现象称之为反击，其结果可能引起电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿，从而引起火灾、爆炸及电击等事故。

为了防止发生反击，建筑物的防雷装置须与建筑物内的电气设备及其他接地导体之间保持一定的距离，但在工程中往往存在许多困难而无法做到。

当利用钢筋混凝土建筑物的结构钢筋作暗装防雷网和引下线时，就更难做到，如电气配管无法与结构钢筋分开到足够的绝缘距离。

当把电气部分的接地和防雷接地连成一体后，使其电位相等就不会受到反击。

4、对独立避雷针的接地装置设置位置有什么要求?
独立避雷针及其接地装置与道路或建筑物的出入口等的距离应大于3m。

当小于3m 时，应采取均压措施或铺设卵石或沥青地面。

独立避雷针的接地装置与接地网的地中距离不应小于3m。

5、明敷防雷引下线近地端为什么要加以保护?
明敷防雷引下线地上1.7m至地下0.3m的一段加保护措施的目的有两个：在易受机械损坏的地方，加保护管后可防止防雷引下线受机械外力而损坏；在人员能接近的地方，加绝缘保护(套硬塑料管或包缠绝缘材料)，一旦雷击时，可减小接触电压。

在工矿企业，防雷引下线设在人员不易接近的地方。

为防止防雷引下线受到机械外力损坏，可用角钢或钢管加以保护，如图7所示。

当用钢管保护时，在钢管两端应把钢管管口和防雷引下线焊成一体，如不焊接，则雷击时的钢管感应电抗大，不利于把雷引到地下；钢管的上口应封口，防止管内积水。

在住宅区，防雷引下线应用硬塑料管保护，塑料管的上口也应封口。

保护管或保护角钢应用铁卡子固定在墙上，铁卡子离地面或离保护管上口的距离为300mm，铁卡子一般用25mm×4mm镀锌扁钢加工。

6、防雷引下线设置断接卡的目的是什么?
GB 50160---92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》2.5.1第三款明文规定：建筑物上的防雷设施采用多根引下线时，宜在各引下线距地面的1.5～1.8m处设置断接卡。

设置断接卡的目的是便于测量引下线的接地电阻，供检查用。

规范指出的设置断接卡是对有多根引下线的场合，当建筑物(如烟囱)只有一组接地极时，不应该设置断接卡；当建筑物(如厂房)有两组及以上的引下线，每根引下线下有一组接地极时，设置断接卡可分别测量每组接地极的接地电阻。

规范未强调“必须”，而用“宜”在各引下线距地面的1.5～1.8m处设置断接卡，这里“宜”有双重含义：
1、有多根引下线时，并不都必须设置断接卡。

例如，利用建筑物柱头内主钢筋作为防雷引下线，并利用混凝土桩内钢筋作为接地极时，不应设置断接卡。

为了测量接地电阻，在混凝土桩打人地下后，测量每根桩的接地电阻，然后把所有桩用圆钢(直径最小为10mm，通常用16mm)或扁钢(最小截面为25mm×4mm，通常用40mm×4mm)连成一体，再测量总接地电阻。

为了在建筑物投入使用后检查接地电阻，可在建筑物近地端引出检测点，即从引下线主钢筋上焊出接地线至检测点，此检测点可为钢板，在上面焊一只接地螺栓。

2、断接卡并非一定要设置在1.5～1.8m处。

一般在公共场合，如住宅区，防雷引下线明敷时，应把断接卡设置在1.5～1.8m处；暗敷时，为不影响建筑物的外观，断接卡可设在近地端的墙内(一般为距地300-400mm)。

当防雷引下线既未设置断接卡，又未设置检测点时，若检查接地电阻，可用导线把建筑物顶上的避雷带或避雷针引至地面进行测量，测量结果需减去导线的电阻。

7、采取联合接地体时，防雷接地引下线为什么不设置断接卡?
防雷接地是减少雷击的基本措施。

要接地可靠，接地电阻测量是一项十分重要的工作。

以往工程建设中，测量防雷接地电阻，采取以下过程：解开防雷引下线的断接卡→放线→打辅助电极→测量→收线→连接断接卡。

断接卡的存在并不是一件好事，一旦断接卡的螺栓发生松动，或者断接卡接触面生锈，就会影响接地的效果，严重时(例如接触面严重接触不良)就会失去防雷接地的作用。

目前高层建筑都采用联合接地体，在这种情况下，包括只有一组接地极的工程(例如烟囱的防雷接地)，不设断接卡，也不必设置断接卡，但要有接地电阻测试点，有人主张设在外墙上，这既影响外墙的美观，又做得不全面，因为作为联合接地体，它是防雷接地、工作接地、弱电接地、保护接地、防静电接等的共用接地体。

这些接地通过相隔一定距离的各自引上的接地线和联合接地体相连。

外墙上设置接地测试点，充其量只和几根(不是全部)防雷接地引上线相连，测出的也只是这几根防雷接地引上线是否符合要求。

而对工作接地的引上线、弱电接地的引上线等是否符合要求，无法通过外墙上的测试点获得结果。

只有把接地电阻测试仪的测量线接在这些接地的引上线上方可测出，而这些接地的引上线都在室内，并且不准和防雷引上线靠近，以免雷击时遭到雷电流的反击。

测量联合接地体的接地电阻，可从任何一根接地引上线测出，不必在外墙上设置测试点。

8、防雷引下线的截面为什么有不同的规定?
用圆钢作为防雷引下线时，其直径量小为8mm；装设在烟囱上的引下线，由于高度高，考虑到维护不方便，为达到延长使用寿命的目的，圆钢的最小直径为12mm；利用建筑物钢筋混凝土中的钢筋作为防雷引下线时，考虑到雷电流的热效应会对混凝土起破坏作用，为此加大截流导体的截面积，用两根直径为16mm及以上的钢筋或四根lOmm及以上的钢筋作为防雷引下线，由于每根混凝土柱子内的主钢筋数量都超过四根，因此加大防雷线下线的截面并不增加工程的材料费用。

9、用混凝土柱子内主钢筋作为防雷引下线时要注意什么?
目前建筑工程中，已广泛采用混凝土柱子内的主钢筋作为防雷引下线，在施工时要注意如下问题：
1、柱子内主钢筋直径为16mm及以上时，应利用两根钢筋作为一组防雷引下线。

2、柱子内主钢筋直径为10mm及以上时，应利用四根钢筋作为一组防雷引下线。

3、柱子内用作防雷引下线的主钢筋应位于建筑物的外侧。

4、主钢筋采用压力熔焊时，主钢筋的连接点不必再焊跨接圆钢；主钢筋若采用绑扎连接，则需用同截面的圆钢进行跨接焊接。

5、利用基础桩作为联合接地体，主钢筋作为防雷引下线时，主钢筋不准设断接卡，也不必在外墙上设置测试点。

10、航空障碍灯如何防雷
航空障碍灯的安装高度通常低于避雷针而高于避雷带，此时航空障碍灯的金属外壳是和通往室内的PE线相连还是和避雷带相连，有人认为应该和通往室内的PE线相连，一旦电源线碰壳，滑电电流通过PE线回到变压PE，此时故障电流最大，自动空气开关很快跳闸，熔丝也容易熔断。

若不接PE线，而接避雷带，一旦发生漏电，漏电电流必须先通过避雷带，到地中再回到变压器，路径加长了，显然不利于自动空气开关的跳闸，也不利于熔丝的熔断，因此航空障碍灯外壳应该接PE线。

另一种观点认为：航空障碍灯不应该和通往室内的PE线相连，因为一旦发生雷击时，雷电流会沿着PE线通往室内，这是不希望发生的情况，因此航空障碍灯的外壳应该接避雷带，而不应该接PE线。

还有一种观点认为：对采取联合接地体的TN制式，避雷带和引下线也可看作PE线，因此在TN制式中，航空障碍灯接避雷带而不接PE线是允许的，也是合理的。

但对单独设置防霄接地体的TN制式，若仅接避雷带而不接PE线，那么航空障碍灯部分就是接地保护，在TN制式中出现接地保护。

就是接零接地混接，这是不允许的。

因此正确做法是，航空障碍灯接避雷带后，还应和PE线相连，即防雷接地体此时成为TN制式中的重复接地。

只有在TT制式中，持上述三种观点的人意见才能统一，即航空障碍灯接避雷带。

在TN制式中如何考虑航空障碍灯的防雷问题，应该在国家标准的基础上加以统一。

GB50169—92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》2.5.3规定：装有避雷针和避雷线的构架上的照明灯电源线，必须采用直埋于土壤中的带金属护层的电缆或穿人金属管的导线。

电缆的金属护层或金属管必须接地，埋人土壤中的长度应在10m以上，方可与配电装置的接地网相连或与电源线、低压配电装置相连。

此规范对置于高层住宅楼顶部的航空障碍灯来说难以执行，尚未见到执行此规范的电气设计图。

对单独建造的烟囱、水塔设置航空障碍灯时应执行GB 50169--92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》2.5.3的规定，而且也很容易执行，这里不再讨论。

JGJ／T16--92《民用建筑电气设计规范》14.2.10有如下内容：在同一低压配电系统中，当全部采取TN系统确有困难时，也可部分采用TT系统接地型式。

但采用TT系统供电部分均应装设能自动切除接地故障的装置(包括漏电电流动作保护装置)或经由隔离变压器供电。

此规范已在很多设计中加以应用，例如采取TN制式的医院，其心电图机等医疗设备，为防止来自电源的于扰，采取专用接地，即保护接地。

工程中电脑采取专用接地也很多，这些都属于接零保护系统中局部采取保护接地的例子。

同样，对采取接零保护系统的大楼，其航空障碍灯采取接地保护也是合理的。

因此为了防止雷电流进入室内，航空障碍灯的外壳可不和通往室内的PE线相连；为了防止电源相线碰壳造成航空障碍灯外壳长期带电，把外壳和避雷带相连是合理的。

航空障碍灯的金属配管应与避雷带相连，且金属配管进入室内后应断开，避免把雷电引流入室内。

若航空障碍灯的电源线需考虑防雷时，只要在电源线上装设避雷器，避雷器的接地端与避雷带相连。

需要指出的是：接地系统中不允许存在接零保护；某些工程中还存在和避雷带相连的同时还与N线相连的情况，这是错误的。

当航空灯采用光导纤维传送光时，则不必采取上述措施。

例如，上海东方明珠广播电视塔的航空灯，强光从下面通过不导电只导光的光导纤维传送到高空，向天空发出强光信号，对这种光导纤维就不必采取避雷措施。

11、能否利用钢筋混凝土基础内的钢筋作为接地极?
对第一类防雷建筑物不允许利用建筑物内的钢筋作为防雷接地装置。

对第二、三类防雷建筑物，当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤含水量不低于4％及基础外表面无防腐层(或含有沥青质的防腐层)时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。

12、什么叫均压环？在建筑防雷设计时，对均压环的设计有什么要求？
答：均压环是高层建筑物为防侧击雷而设计的环绕建筑物周边的水平避雷带。

在建筑设计中当高度超过滚球半径时（一类30米，二类45米，三类60米），每隔6米设一均压环。

在设计上均压环可利用圈梁内两条主筋焊接成闭合圈，此闭合圈必须与所有的引下线连接。

要求每隔6米设一均压环，其目的是便于将6米高度内上下两层的金属
1、防直击雷的环形接地体的敷设应符合第一类防雷建筑物防直击雷措施第7条的要求，但土壤电阻率ρ的适用范围应放大到小于或等于3000Ω.m。

2、符合第二类防雷建筑物防直击雷措施第5条规定的条件下，利用槽形、板形或条形基础的钢筋作为接地体，当槽形、板形基础钢筋网在水平面上的投影面积或成环的条形基础钢筋所包围的面积A大于或等于80m2时，可不另加接地体。

3、当土壤的电阻率为ρ小于3000Ω.m时，在防雷的接地装置同其它接地装置和进出建筑物的管道相连的情况下，防雷的接地装置可不计及接地电阻值。

16、防侧击雷的主要措施是什么？各类建筑物之间有什么明显的不同？
通常沿建筑物四周设水平避雷带，滚球半径高度以上的外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

第一类：当建筑物高度超过30m时，应采取以下防雷电侧击措施：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；30M及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置相连。

第二类：高度超过45M的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，应采取以下防侧击和等电位的保护措施：1、钢构架和混凝土的钢筋应互相连接；2、应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线；3、应将45m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；将窗框架栏杆、表面装饰物等较低大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体进行接地，这是首先应采取的防雷电侧击的预防性措施。

4、垂直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。

17、接地体(线)的连接有哪些规定?
一般采用搭接焊,焊接处必须牢固无虚焊.有色金属接地线不能采用焊接时,可采用螺栓连接.接地线与电气设备的连接应采用螺栓连接.接地线连接的搭接长度为:扁钢与扁钢连接为其宽度的两倍,当宽度不同时,以窄的为准,且至少3条边焊接,圆钢与圆钢连接为其直径的6倍,圆钢与扁钢连接为圆钢直径的6倍,扁钢与钢管(角钢)焊接时,为了连接可靠除应在其接触部位两侧进行焊接年,还应焊以由扁钢弯成的弧形卡子,或直接疳接地扁钢本身弯成弧形与钢管焊接.
1、接地线连接处应焊接;
2、如利用钢管作接地线，钢管连接处应保证有可靠的电气连接；
3、接地线与管道等伸长接地体的连接处应采用焊接；
4、接地线与接线体连接，宜采用焊接；接地线与电力设备连接，可采用螺栓连接或焊接。

用螺栓连接时应设防松螺帽或防松垫片。

5、直接接地或经消弧线圈接地的主变压器、发电机的中性点与接地体或接地干线的连接，应采用单独的接地线。

6、每个电力设备应以单独的接地线与接地干线相连接。

严禁在一条线上串接几个需要接地设备。

讲课补充1
18、从大地及其外围空间划分为三个防雷区域:
高空防雷区;低空防雷区;地下防雷区。

高空防雷区：高空防雷区位于大气对流层，在地面以上约2～14km。

该区域经常有大量雷云生成，易发生云闪和直接雷击，同时形成LEMP，对现代宇航火箭、飞行器和航空、航天飞机等造成了巨大的破坏。

低空防雷区：低空防雷区是地面上空的防雷区域，高度范围约0～1 km。

在该区域内，雷击的主要形式是直击雷和LEMP，它给地面生物、建筑物、电力设备和信息系统等带来了巨大的危害。

由于这个区域是人类的主要生活空间，所以防雷也就特别重要。

地下防雷区：
地下防雷区：是指在地面以下的防雷区域。

有不少人以为在地下的实施就不会遭雷击了，事实告诉我们，埋在地下的电缆与光缆就时常会遭雷击，地下隧道、铁道和地下矿井作业也多次发生过雷害事故。

19、制定各类标准的目的是什么？
制定标准的目的在于:帮助和服务于社会，帮助人们享受和利用环境而不破坏环境；帮助人们塑造生活而不是把生活搞的没有头绪；帮助人们安全的生活而不致遇到危险：帮助人们掌握先进科学的方法而不落后于社会；帮助人们学会用法律来保护自己的合法
因此，有效长度为56十36.4＝92.4（m），而不是98 m，其它情况类推。