电气设计中防雷系统的设计方法和注意事项

发表时间：2018-10-30T10:35:32.647Z 来源：《防护工程》2018年第15期 作者： 孙野

[导读] 这样才能构成一个完整的安全系统，因此，本文特别介绍了接地装置以及等电位连接。通过通篇的概述，意在将电气设计中防雷系统设计需了解的问题及方法归纳起来，以便今后的防雷系统设计中简单易懂，为电气设计领域提供更加坚实的保障。

孙野

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摘要：在社会经济的快速发展的今天，城市化进程也不断加快，人口的住房需求大幅度增加的同时，高层建筑成为了主流模式，而人们在追求物质和精神需求的同时，安全问题也是人们关注的不可或缺的因素。在工业设计领域，安全更是重中之重。在电气设计中，防雷系统设计是关乎安全问题的非常重要的环节，其直接影响着整个建筑物能否安全地使用。本文主要对防雷系统的设计方法和注意事项做了重点概述，在了解清楚建筑物防雷等级的划分标准的同时，对年雷击次数的计算也做了重点介绍，确定了防雷设计的基础后，接闪器和引下线的设计也是防雷设计中重要组成部分，本文不仅概述了接闪器和引下线的设计方法，同样也强调了其设计要求，利用滚球法计算出防雷范围，以保防雷设计的安全性。在防雷设计的前提下，必然会有接地设计的存在，这样才能构成一个完整的安全系统，因此，本文特别介绍了接地装置以及等电位连接。通过通篇的概述，意在将电气设计中防雷系统设计需了解的问题及方法归纳起来，以便今后的防雷系统设计中简单易懂，为电气设计领域提供更加坚实的保障。 关键词：防雷设计；防雷等级；安全系统

绪论：随着科学技术的不断发展，建筑电气的设计要求也在不断提升。在电气设计中的防雷系统设计成为设计领域重要组成部分。如若没有防雷系统设计或者防雷系统设计不够完善，很容易损坏建筑物，重则会威胁到国家和人民的生命财产安全。因此，要想对建筑物各方面的安全进行提高，就必须要做好建筑电气防雷接地的设计工作。 一、建筑物防雷等级的确定

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，按防雷要求将防雷等级划分为三类。

1、第一类防雷建筑物：制造、使用或贮存大量爆炸物质的建筑物、长时间或偶尔存在爆炸性气体或粉尘的建筑物因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。

2、第二类防雷建筑物：国家级的建筑物或一些特别重要的建筑物如火车站、大型城市的重要给水泵房等。偶尔存在或基本不存在爆炸性气体或粉尘的建筑物且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。预计雷击次数大于0.05次/a的人员密集的公共建筑物及火灾危险场所。预计雷击次数大于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。

3、第三类防雷建筑物：预计雷击次数大于或等于0.01次/a且小于或等于0.05次/a的人员密集的公共建筑物及火灾危险场所。预计雷击次数大于或等于0.05次/a且小于或等于0.25次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物或一般性工业建筑物。

通过以上的介绍可以看出对建筑物防雷类别的划分，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。预计年雷击次数也是防雷计算中重要的一环，下面介绍一下其计算方法。 二、接闪器和引下线的设计

1、第一类防雷建筑物：钢筋混凝土屋应面用镀锌圆钢或镀锌扁钢组成网格尺寸不大于5mx5m或4mx6m的接闪网。接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于12m，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10 。当建筑物高于30m时，从30 m起每隔不大于6m沿建筑物四周设水平接闪带并与引下线相连；30m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接。

2、第二类防雷建筑物：钢筋混凝土屋应面用镀锌圆钢或镀锌扁钢组成网格尺寸不大于10mx10m或12mx8m的接闪网。接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于18m，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10 ，建筑物宜利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线，引下后与接地装置可靠连接。高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击，在这部位各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体，如阳台、平台等， 应按屋顶上的保护措施考虑；在这部位布置接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求，接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著突出的物体上；钢筋混凝土内钢筋和建筑物金属框架，当其作为引下线或与引下线连接时均可利用作为接闪器。有爆炸危险的露天钢质封闭气罐，在其高度小于或等于60m的条件下，当其罐顶壁厚不小于4mm时，和在其高度大于60m的条件下，当其罐顶壁厚和侧壁壁厚均不小于4mm时，可不装设接闪器，但应接地，且接地点不应少于两处，两接地点间距离不宜大于30m，每处接地点的冲击接地电阻不应大于30Ω。这点对于工业设计尤为重要，不只适用于罐体，还适用于其他金属构筑物，一般情况下罐顶和侧壁都大于4mm，对于很高的金属构筑物，如吸收塔、金属烟囱等，除了可以省去吸收塔本身接闪器的设计，还可以对周围很大面积起到防雷保护作用。

3、第三类防雷建筑物：钢筋混凝土屋应面用镀锌圆钢或镀锌扁钢组成网格尺寸不大于20mx20m或24mx16m的接闪网。接闪网应沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设。引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距沿周长计算不宜大于25m，每根引下线的冲击接地电阻不应大于30 ，建筑物宜利用钢筋混凝土屋顶、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线，引下后与接地装置可靠连接。高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击，防侧击方式与二类防雷建筑物相同。 三、滚球法计算保护范围

在工业建筑中，经常有塔或者烟囱一类的高度很高的建筑物。这类建筑物因其高度高所以在发生雷击时会先被击中，其原理类似避雷针。因此可以利用这一特点对其周围一定范围内的低于它的建筑物进行保护，滚球法就是计算其保护范围的常用方法。

保护半径与高度（h）有关，以及与所现的保护半径有关，hr为滚球半径（闪击距离）第一类建筑物为hr＝30米第二类建筑物为hr＝45米第三类建筑物为hr＝60米。

当接闪杆的高度h≤hr时，距地面hr处作一条平行于地面的平行线，以接闪杆的针尖为圆心，hr为半径画弧，交水平线于A、B两点，又分别以A、B两点为圆心，hr为半径，从针尖向地面画弧。所得曲线就是接闪杆保护范围的边界，保护范围是一个对称的锥体。

当接闪杆的高度h＞hr时：在接闪杆上取高度为hr的一点代替单根接闪杆针尖作圆心，其余做法同上。

当有多个避雷针时，采用上述方法分别求出其保护范围，当有重复区域时，取保护范围较大的交集作为保护公共区域。

用公式计算其保护半径时，其公式为 以及 。第一个公式中r 为接闪杆在h 高度的水平面上的保护半径。r 为接闪杆在0m地面上的保护半径。

言接上文，当建筑物周围有高度很高的可做接闪杆的建筑物时，应用滚球法计算其他建筑物是否在其保护范围。当建筑物位于接闪杆保护范围内时，可不再另设防雷系统。当有建筑物位于接闪杆保护范围以外时，需根据其防雷等级设置相应防雷装置。

结语：本文根据长期的设计经验以及相关的规范要求总结了防雷系统设计的方法和注意事项，使电气设计人员可以有效、合理、快速的设计出防雷系统。当然，在今后的防雷系统设计中，还需逐渐完善，利用现有的理论和经验，结合工程实际，做出更合理的设计，彻底消除安全隐患，为人类的生活提供保障，为国家的发展做出贡献。 参考文献：

[1]《工业与民用配电设计手册》中国航空工业规划设计研究院组编中国电力出版社. [2] GB50057-2010，《建筑物防雷设计规范》.