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利用建筑物金属体做防雷及接地装置

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利用建筑物金属体做防雷及接地装置

的研究及应用

公司设计院

一、课题提出

随着国民经济的蓬勃发展，人民生活水平逐步提高，居住环境大力改善，房地产业日趋繁荣，在各类住宅建设工程中，防雷及接地装置具有十分重要的地位，一方面其施工质量决定着居住安全，能有效预防雷击事件和人身触电事故的发生，另一方面也影响着工程造价和日后维护量。矿区以前建设的住宅楼大多采用专设的防雷及人工接地装置，存在着接地装置易锈蚀，接地电阻不稳定，整体防雷性能较差，日常维护工作量大，工程造价较高等缺点，所以根据国家《建筑物防雷设计规范》《民用建筑物电气设计规范》的相关内容及矿区实际情况，在矿区建设中研究探索采取既提高建筑物的防雷性能和电气安全性能，又能节约资金，维护简便的防雷及接地方式，具有重要意义。

二、主要技术内容：

（一）建筑物防雷及接地方式概述：

通常雷击有三种主要形式：其一是带电的云层与大地上某一点之间发生迅猛的放电现象，叫做“直击雷”。其二是带电云层由于静电感应作用，使地面某一范围带上异种电荷。当直击雷发生以后，云层带电迅速消失，而地面某些范围由于散流电阻大，以致出现局部高电压，或者由于直击雷放电过程中，强大的脉冲电流对周围的导线或金属物产生电磁感应发生高电压以致发生闪击的现象，叫做“二次雷”或称“感应雷”。其三是“球形雷”。

外部防雷系统由接闪器（避雷针）、引下线、接地地网等有机组成。缺一不可。直接截受雷击，以及用作接闪的器具、金属构件和金

不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电势差为零，因此，接地的阻值应尽可能的小。

构筑和作用于建筑物内部的防雷工程称内部防雷工程。内部防雷工程主要有屏蔽、防雷器和等电位连接三部分组成。建筑物内部防雷工程涉及面较宽，面对的是包括感应雷、球雷、传导雷或因线路上浪涌高电压所造成电网波动在内的众多损害，归纳起来危害最大的主要方面是高电压引入。高电压引入是指雷电高电压通过金属线引导到其他地方和室内造成破坏的雷害现象。高电压引入的电源有三种：其一是直击雷直接击中金属导线，让高压雷电以波的形式沿着导线两边传播而引入室内；第二种是来自感应雷的高电压脉冲，即由于雷雨云对大地放电；或雷雨云之间迅速放电形成的静电感应和电磁感应，感生出几KV到几十KV至数百KV的地电位反击，这种反击会沿着电力系统的零线，保护接地线和各种形式的接地线，以波的形式传入室内或传播到更大的室内范围，造成大面积的危害。由于防雷装置直接装在建、构筑物上，要保持防雷装置与各种金属物体之间的安全距离已成为不可能。此时，只能将屋内各种金属物体及进出建筑物的各种金属管线，进行严格的接地，而且所有接地装置都必须共用，并进行多处连接，使防雷装置和邻近的金属物体电位相等或降低其间的电位差，以防反击危险。

一般说来，接地电阻越低，防雷得到的改善越多。但是，不能由于要达到某一很低的接地电阻而花费过大。出现反击危险可以从基本计算公式来评价，IR项对于建筑物内某一小范围中互相连接在一起的金属物（包括防雷装置）说来都是一样的，它们之间的电位差与防雷装置的接地电阻无关。此外，考虑到已采取严格的各种金属物与防雷装置之间的连接和均压措施，故不必要求很低的接地电阻。从防雷观点出发，较好是设共用接地装置，它适合供所有接地之用（例如防雷、低压电力系统、电讯系统）。

（二）现今建筑物防雷及接地的重大意义及特点：

当人类社会进入电子信息时代后，雷灾出现特点与以往有极大的不同，可以概括为：

（1）受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天、航空、国防邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等；

（2）从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP）。前面是指雷电的受灾行业面扩大了，这儿指雷电灾害的空间范围扩大了。例如二000年七月二十五日14点40分左右，一次闪电造成漕宝路桂菁路附近二家单位同时受到雷灾，而不是以往的一次闪电只是一个建筑物受损。

（3）雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。

（4）产生上述特点的根本原因，也就是关键性的特点是雷灾的主要对象已集中在微电子器件设备上。雷电的本身并没有变，而是科学技术的发展，使得人类社会的生产生活状况变了。微电子技术的应用渗透到各种生产和生活领域，微电子器件极端灵敏，这一特点很容易受到无孔不入的LEMP的作用，造成微电子设备的失控或者损坏。

为此，当今时代的防雷工作的重要性、迫切性、