第5章建筑物防雷设计.ppt

第五章 建筑物防雷设计,51 雷电特性及建筑物防雷,一、雷电的形成,这是下行雷电放电的图片,直击雷,直击雷：雷直接击于被击物上，被击物可能是建筑物、树木或人等。 雷电流：雷流过低接地电阻（小于30欧）被击物时的电流。 我国测得的最大雷电流幅值为300KA。,传导雷,传导雷：又称入侵波，是雷击于导线后，雷电流沿导线传播、并入侵被保护设备。 传导雷是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。,感应雷,感应雷：由于电磁感应形成的电压升高。 感应雷幅值一般不超过500KV，对110KV及以上的线路不能构成威胁。 感应雷也是造成低压电器设备损坏的主要雷害之一。,二 高层建筑雷击的特点,三 建筑物高度与落雷频率的关系,雷电的危害 （1）机械性破坏 由两种力产生，一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大电动力，另一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大热量，使物体内的水份急剧蒸发而造成劈裂的物体内压力。,（2）热力性破坏 产生的巨大热量使物体燃烧和金属材料熔化。 （3）绝缘击穿性破坏 极高的电压使电气系统中的绝缘材料击穿，造成相间短路，使破坏的范围和程度迅速扩大和增长。这是电气系统中最危险的一种破坏形式。,52 防雷击原理与防雷装置,（一）防直接雷 采用避雷针，避雷带成避雷网。一般优先考虑采用避雷针。当建筑上不允许装设高出屋顶的避雷针，同时屋顶面积不大时，可采用避雷带。若屋顶面积较大时，采用避雷网。,（二）防间接(感应)雷 雷云通过静电感应效应在建筑物上产生的很高的感应电压，可通过将建筑物的金属屋顶、房屋中的大型金属物品，全部加以良好的接地处理来消除。,（三）防高电位侵入 雷电波可能沿着各种金属导体、管路，特别是沿着天线或架空线引入室内，对人身和设备造成严重危害。对这些高电位的侵入，特别是对沿架空线引入雷电波的防护问题比较复杂，通常采用以下几种方法： （1）配电线路全部采用地下电缆； （2）进户线采用50100m长的一段电缆； （3）在架空线进户之处，加装避雷器或放电保护间隙。,第（1）种方法最安全可靠，但费用高，故只适用于特殊重要的民用建筑和易燃易爆的大型工业建筑。后两种方法不能完全避免雷电波的引入，但可将引入的高电位限制在安全范围之内，在实际中得到广泛采用。,（四）建筑物防雷的主要装置 建筑物防雷主要采用接闪器系统，由接闪器、引下线和接地装置三大部份组成。 （1）接闪器 避雷针、避雷带、避雷网,暗装时引下线的截面应加大一级，而且应注意与墙内其它金属构件的距离。若利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少应利用四根柱子，每柱中至少用到两根主筋。,2）引下线（明装和暗装） 明装时一般采用直径8mm的圆钢或截面12×4mm2的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面15mm，固定支点间距不应大于2m。敷设时应保持一定的松紧度，从接闪器到接地装置，引下线的敷设应尽量短而直。若必需弯曲时，弯角应大于90°。,（3）接地装置 自然接地体 利用埋于地下的，有其它功能的金属物体，作为防雷保护的接地装置。 直埋铠装电缆金属外皮 直埋金属水管 钢筋混凝土电杆。,基础接地体 为节约有色金属，降低造价，应尽量利用建筑物中的结构钢筋作为接地装置。,人工接地体 专门用于防雷保护的接地装置。分垂直接地体和水平接地体两类。 垂直接地体 可采用直径2050mm的钢管(壁厚3.5mm)，直径l9mm的圆钢或厚3mm宽20mm到厚5mm宽20mm的角钢做成。长度均为23m一段。间隔5m埋地，顶端埋深为0.50.8m，用接地连接条或水平接地体将其连成一体。,水平接地体和接地连接条 可采用截面为25×440×4mm2的扁钢、截面10×10rnm2的方钢或直径814mm的圆钢做成。埋深一律为050.8m。 埋接地体时，应将周围填土夯实，不得回填砖石、灰渣之类杂土。 通常接地体均应采用镀锌钢材，土壤有腐蚀性时，应适当加大接地体和连接条截面，并加厚镀锌层，各焊点必须刷樟丹油或沥青油，以加强防腐。 接地电阻的数值应符合规范要求。,第三节 雷电反击和安全距离,二、防雷设备及其保护范围 1)避雷针的结构 避雷针由接闪器、支持构架、引下线和接地体4部分组成。 (1) 接闪器。接闪器是指避雷针顶端的镀锌圆钢或镀锌钢管，是专门用来接受雷云闪络放电的装置。避雷针采用长1m2m的直径大于20 mm的圆钢或直径大于25 mm的钢管。 (2) 支持构架。支持构架是将接闪器装设于一定高度上的支持物。在变电所或易爆的厂房，应采用独立支持构架；对一般厂房、烟囱等，避雷针可直接装设于保护物上。,h避雷针的高度 hx被保护物高度 ha避雷针本身的有效高度 rx避雷针在hx高度水平面上的保护半径 图5.13 单支避雷针的保护范围,a 两避雷针间的距离 h0两针间保护范围上限的最低点的高度或称假想避雷针高度 2bx在hx水平面上(xx连线平面)的保护范围最小宽度 rx单支避雷针在hx水平面上的保护半径 R通过两支避雷针顶点(A、A')及保护范围上部边缘最低点O点的圆弧的半径， O点位于 的水平面上 图5.15 两支等高避雷针的联合保护范围,(2) 管式避雷器。由产气管、内部间隙和外部间隙3部分组成，如图5.86所示。,图 避雷器的连接,(a) 装在铁横担上 (b) 装在木横担上 1羊角电极 2支持绝缘子 图5.85 角型间隙,(3) 阀式避雷器。由火花间隙和阀片组成，装在密封的磁套管内，如图5.87所示。 火花间隙由铜片冲制而成，每对间隙用云母垫圈隔开。正常情况下，火花间隙阻止线路工频电流通过，但在过电压作用下，火花间隙被击穿放电。阀片是用陶瓷材料黏固起来的电工用金刚砂(碳化硅)颗粒组成的，它具有非线性特性。当电压正常时，阀片电阻很大；当过电压作用时，阀片则呈现很小的电阻。因此在线路上出现过电压时，阀式避雷器的火花间隙击穿，阀片使雷电畅通地泄入大地。当过电压消失后，线路又恢复工频电压时，阀片呈现很大的电阻，使火花间隙绝缘迅速恢复，并切断工频续流，从而线路恢复正常工作，保护了电气设备的绝缘。,1上接线端 2磁套管 3火花间隙 4阀电阻片 5下接线端 图5.87 阀式避雷器,对于一般线路来说，无须装设管式避雷器F2。当线路的耐冲击绝缘水平特别高，致使变电所中阀式避雷器通过的雷电流可能超过5kA时，才装设管式避雷器F2，并使F2处的接地电阻尽量降低到10以下。 (2) 对于35kV进线且容量较小用户变电所，还可根据其重要性和雷暴日数采取简化的进线保护。 对容量3150kVA5600kVA的变电所，可以考虑采用避雷线长仅为500m 600m的进线段保护。容量在3150kVA以下者，可不装设进线段保护。,图5.89 35kV全线无避雷线线路变电所进线段防雷保护方式接线图,(5) 装设避雷器和保护间隙。对架空线路上个别绝缘薄弱的地点，如跨越杆、转角杆等处，可装设管式避雷器或保护间隙。 (6) 采用电缆供电。而对于6kV0kV架空线路，一般比35kV线路高度低，不需装设避雷线，防雷方式可利用钢筋混凝土杆的自然接地，必要时可采用双电源供电和自动重合闸。,1保护间隙 2接地线 图5.90 顶线绝缘子附有保护间隙,