工学第4章建筑物的防雷措施.ppt

第四章 建筑物的防雷保护,第一节 划分建筑物防雷分类的基本原则 建筑物的防雷分类是为防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失，做到安全可靠、技术先进、经济合理，在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上，根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求详细研究防雷装置的形式及其布置，将建筑物分为三类。,悔崭哎均蔽耕材虫递惫变褒细辜酶掺白虱鄙术人篓欠册铝柒人粗躯妈效码工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,第二节 防雷建筑物分类 第一类防雷建筑物 凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物以及具有炸危险环境、因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡的建筑物。注意：重点考虑雷击后可能造成的巨大破坏和人身伤亡的严重后果。,览障铁蒜赚首瑚坑吩循寺徽茅浓拄骋总矢徽中神掏弦监器坪估厂才佰磊酮工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,第二类防雷建筑物：1、国家级重点文物保护的建筑物。2、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级挡案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。3、国家级计算中心、国家通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物。1-3重点考虑建筑物的重要性和雷击后可能造成的后果。,杯秦寒管强蔑身晰向磨柬惠秦扶帕长第擂斟廊束琐压练颧言赤戏漾班绽撤工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,4、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物，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。5、具有爆炸危险环境的建筑物，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。6、工业企业内有爆炸危险的的露天钢质封闭气罐。在这里也提到了制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物；具有爆炸危险环境的建筑物，但电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。如：易燃液体泵房，当布置在地面以上时，属爆炸危险环境，划为第二类防雷建筑物；但当置在地下或半地下时，其泵房又是大型石油化工联合企业的原油泵房，划为第一类防雷建筑物。,故蹋楷宝陋颗磁暇耳煌脑账巡悬替美烟饲破蚁标楚黄此夺宁避袜酶反互戒工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,7、预计雷击次数大于0.06次/a的部省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。8、预计雷击次数大于0.3次/a的住宅办公楼等一般性民用建筑物。7-8重点考虑发生雷电事故的可能性和后果，即雷击发生越多，产生的后果越严重。,去呸膛舞措龄满渡裁校刮淮汀越篙服撩靖淹丸早痈发赣宠跌咕铆瘟这猛扑工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,第三类防雷建筑物：1、省级重点文物保护的建筑物、省级挡案馆。2、预计雷击次数大于或等于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。3、预计雷击次数大于或等于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅办公楼等一般性民用建筑物.4、预计雷击次数大于或等于0.6次/a的一般性工业建筑物。5、根据雷击后对工业生产的影响及产生的后果，并结合当地气象、地形、地质及周围环境等因素，确定需要防雷的火灾危险环境。6、在平均雷暴日大于15d/a的地区，高度在15m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物；在平均雷暴日小于15d/a的地区，高度在20m以上的烟囱、水塔等孤立的高建筑。,鞘憨泅秦圈次牵般厦甘墓苇臃眯钮凰飞疏同直氛急浮佩降垣韩挚水噶括仓工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,第二类和第三类防雷建筑物都涉及到依据预计雷击次数划分防雷建筑物的类别，那么预计雷击次数又是如何得到的？要作好防雷，就要选择防雷装置，选择防雷装置的目的在于将需要防直击雷的建筑物的年损坏危险度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷击而损坏的概率）减小到小于或等于最大损坏危险度Rc值（即R Rc）。,陷化靖诌坤胡肿则髓犊蛋珐美迟咱为溺恐膛京狗潭选咯沽蔬凿邻鲁胜睹坞工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,取每年Rc=10-5，即每年十万分之一的损坏概率。基于建筑物年预计雷击次数（N）和防雷装置或建筑物遭雷击一次发生损坏的综合概率（P），对于时间周期t=1年，有 R=NP（4.1）P=PiPid+PfPfd（4.2）式中Pi 防雷装置截收雷击的概率，或防雷装置的截收效率（也用Ei 表示），其值与接闪器的布置有关；Pf 闪电穿过防雷装置击到需要保护的建筑物的概率，也即防雷 装置截收雷击失败的概率，等于（1-Pi）或（1-Ei）；Pid防雷装置截收雷击后所选用的各种尺寸和规格保护失败而发 生损坏的概率；Pfd 防雷装置没有截收而发生损坏的概率。出现引发损坏事件的概率直接或间接与闪击参量的分布概率有关，在设计防雷装置和选用其规格尺寸时是依据闪击参量的。,话链妨督括初曼雇铸驹蜘逢茧囱叹阵明蔗票贼妨侯梢滴殖潮状胁诌悠管迁工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率取决于建筑物的特点、存放和用途。为简化起见，假定：1、在引发事件的地方出现可能被损坏的周围物体的概率对每一类损坏采用相同的值，用共同概率Pr代替；2、没有截到的雷击（直击雷）所引发的损坏是肯定的，损坏的出现与可能被损坏的周围物体的出现是同时发生的，因此，Pfd=Pr；3、被截到的雷击引发的损坏的总概率只与防雷装置的尺寸效率Es有关，并假定（1-Es）。Es 规定为这样一个综合概率，即被截收的雷击在此概率下不应对被保护空间造成损害，Es与用来确定接闪器、引下线、接地装置的尺寸和规格的闪击参量值有关。,党烙罢躁澄聚衙惦绍蒲硅庸宠条谎收伪耸蹿缕唤逞页矩弄呜敞遗及凉癣弥工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,将Pi用Ei，Pf用（1-Ei），Pfd用Pr，Pid用Pr（1-Es），代入（4.2）式，此外，引入一个附加系数Wr，它是考虑雷击后果的一个系数，后果越严重，Wr值越大。因此（4.2）式转化为：P=PrWr（1-EiEs）（4.3）概率Pr应看成一个系数，它表示建筑物自身保护程度，它取决于建筑物的结构、用途、存放物或设备。=EiEs（4.4）或EiEs为防雷装置的效率。从（4.1），（4.3），（4.4）式得：,（4.5）,央肄蒜摔钒棍拭栗拉境桅绵蓟代冻乒幸帅解语冷丽养往斡毅杉虚汲角棋引工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,如果R值采用可接受的最大损坏危险度Rc=10-5，并使,式中Nc建筑物可接受的年允许遭雷击次数。因此，防雷装置所需要的效率应符合下式：,（4.6）,（4.7）,（4.8）,塞喘死倾褂韦芍哑票粉今妊枉苇疚横疑俭奄喝之芦拈村绝移欧社阶篱扑界工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,Ei 和Es值,根据IEC-T81的有关资料，第三类防雷建筑物所装设的防雷装置的有关值如下表,根据验算和对比，一般建筑物和公共建筑物所采用的PW值如下表：,PrWr值,哗反葫汽蚤食垦做希问沈囤险欧肺已绣咽泅律觉麻撬撅撬籽缩慈罩楞揽紊工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,由上面可以看到防雷装置所需要的效率是与建筑物可接受的年允许遭雷击次数Nc及建筑物年预计雷击次数（N）有关，根据上表中给出的数值看看规范中划分第二和第三类建筑物的预计年雷击次数是如何得到的。对公共建筑物：（部、省级场所，人密集）=0.8 NC=1.210-2 代入（4.8）0.81-（1.210-2）/N）N0.06（次/a）只有N0.06（次/a）才能保护Rc值不大于10-5，从而才能保证防护的效率。若N0.06，Rc大于10-5，再采用第三类建筑物的防护就达不到应有的效率，因此应升级采用第二类建筑物的防雷措施。,辕哭苏矿瓶叉磕绷封舒慕绪惹蘑苗挨单胰蹭叮勃琢心闭浓陪耍在教焙猜宽工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,同理，对一般建筑物，可算出 N0.3 Rc值不大于10-5 N0.3 Rc大于10-5 升二类 没有防雷装置时，=0 对公共建筑物：（部、省级场所，人密集）N0.012 可不设防雷装置 N 0.012 要设防雷装置 对一般建筑物，可算出 N0.06 可不设防雷装置 N0.06 要设防雷装置,激攘炮禾袍是剿撤窥们咕京捶迟梭奏贪碴梧宾效鼎狙惑眷营引渠搜够倪相工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,第三节 建筑物的防雷保护,一.一般规定（原则）各类防雷建筑物应采取防直击雷和防雷电波侵入的措施。第一类防雷建筑物和具有爆炸危险环境但不致遭成巨大破坏的建筑物的第二类防雷建筑物应采取防雷电感应的措施。装有防雷装置的建筑物，在防雷装置与其它设施和建筑物内人员无法隔离的情况下，应采取等电位连接。,口敞差嫩邀艘仓扳潭姥攻义氧赔鲜痊巾郧晶摈呸隆翌芋吨陶渔攘吐拱豁哑工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,二.避雷针、线、网、带和它们的保护范围 作为防地面物体免受直接雷击的设备是避雷针和避雷线，在防雷保护中已被长期普遍使用。避雷针和避雷线均为金属体，安装在比被保护物体高的位置上，从工作原理来看，两者具有相同的保护功能，即吸引雷电。1避雷针与避雷线（1）避雷针 属于结构最简单的防雷装置，由接闪器，引下线和接地体组成。,算篡蜀植选谎昭求场蒜压倡舆肃絮崔借蒜孪突迄店搐腾坦形蝇肥伞妄芳盔工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,避雷针的针状接闪器是直接承受雷电的部分，当雷云出现在地面上空时，由于静电感应作用，大地及避雷针上将出现与雷云电荷极性相反的电荷。于是，在接闪器的顶端处电场将发生畸变，出现局部集中的高电场区，如图所示，该图中示出的曲线为等电位线。在雷云的下行先导发展初期，先导向下的发展是随机取向的，并不受地面物体上避雷针接闪器存在的影响。随着阶梯式先导向下发展到邻近地面时，接闪器顶端周围的电场发生的严重畸变，使这里的电场强度明显高于其他地方，这就为先导向接闪器法展创造了十分有利的件，因此就能容易地将先导吸引到接闪器上，使雷击点出现在接闪器的顶端，而不致出现在其下面的被保护物体上。,避雷针接衫闪器顶端处的电场畸变条,虞凡阳镭呵掉醇帮乍衷耻蔚聘菜午垂拼犹矣巷讯柑谆祭遵鲍斤液饮茸腰蜒工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,避雷针接闪器宜采用圆钢或焊接钢管制成，为了保证足够的雷电流通流量，其直径应不小于下表给出的数值。接闪器顶端的针尖应做成圆锥状，具有较大的尖度，且应光滑。,避雷针接闪器最小直径,避雷针一般适用于保护那些比较低矮的地面建筑物以及保护高层楼房顶上突出的设施，它特别适合于保护那些要求防雷引下线与内部各种金属管道隔离的建筑物。,俭谨涝着滑甜澜购斟埋烃凿节酋沾榜裤东智账攒训础艺土瑟凝芯众旗炸莽工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（2）避雷线 避雷线是由悬挂在空中的水平导线，接地引下线和接地体组成。水平悬挂的导线用于直接承受雷击，起接闪器作用。避雷线设置在被保护物体的上方，能提供与自身线长相等的保护长度，其工作原理与避雷针类似，也是由于避雷线周围的电场畸变吸引下行先导，将雷击引向自身。但避雷线对周围电场的畸变效果不如避雷针，因此其引雷效果也不如避雷针。,瘩裸东谎小炸躲抢韦蹲契角燥堵熏酿堕春女累箔佳蹭陡岸宾怎牡摩芯狰肃工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,避雷线广泛用于高压架空输电线路的防雷保护，架设在架空高压输电线路的上方，保护输电线路免受直接雷击，如图所示。高压架空输电线路跨越长距离范围，绵延分布在广阔的地面上，很容易遭受雷击，引起停电事故。在架空输电线路上方设置避雷线，就能利用避雷线的引雷作用将雷云的下行先导引向其自身，从而使输电线路免受雷击。用于保护架空输电线路的避雷线通过引下线和接地体连接泄放雷电流，固也通常称为架空地线。,架空线路上方的避雷线,猫张瓤馅捎派穷奖索举迟崭呼挝姜双鳞包祥舍辽耗咖柔誊桑迁囚多典凭挥工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（3）避雷带与避雷网 当受建筑物造型或施工限制而不便直接使用避雷针或避雷线时，可在建筑物上设置避雷带或避雷网来防直接雷击。避雷带和避雷网的工作原理与避雷针和避雷线类似。在许多情况下，采用避雷带或避雷网来保护建筑物既可以收到良好的效果，又能降低工程投资，因此在现代建筑物的防雷设计中得到了十分广泛的应用。,仪作心况亨掇秸页骇香螺琶杯蝎渗喘跺柠侈涌逛析曾瀑续孪胖驳盂锗坪毫工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,避雷带 避雷带是用圆钢或扁钢作成的长条带状体，常装设在建筑物易受直接雷击的部位，如屋脊，屋檐（有坡面屋顶），屋顶边缘及女儿墙或平屋面上，如图所示。避雷带应保持大地良好的电器连接，当雷云的下行先导向建筑物上的这些易受雷击部位发展时，避雷带率先接闪，承受直接雷击，将强大雷电流引入大地，从而使建筑物得到保护。这是一种对建筑物上易受雷击部位进行重点保护的措施，目前已广泛应用于普通民用建筑物和古建筑物的防蕾保护。（a）屋顶突出物加设避雷针（b）平屋面上设避雷带（c）女儿墙上设避雷带,避雷带的设置,皮馁滨蹿匪骆盂莲频笺纶亲式乘痰吸虑倔利砌酗绩纯脊奉沉衷御柳真羞欲工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,避雷网 避雷网实际上相当于纵横交错的避雷带叠加在一起，在建筑物上设置避雷网可以实施对建筑物的全面防雷保护。避雷网的设置有明装和暗装两种形式。明装防雷网是在建筑物的屋顶上或层顶屋面上以可见金属网格作为接闪器，沿其四周或沿外墙做引下线接地。由于明装避雷网不甚美观，在施工方面也会带来困难，同时还会增加额外的工程投资，因此现在已较少使用。,明装避雷网,讼晃褐粟势榆谎美纂乎辞蚌徘料邦朝樟口别鬃迪酥史慎沦锡傀液媚振党穷工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,相对于明装避雷网来说，暗装避雷网目前则使用得十分广泛。暗装避雷网一般为笼式结构，它是将金属网格、引下线和接地体等部分组合成一个立体的金属笼网，将整个建筑物罩住，如下图所示。这种笼式避雷网可以全方位地接闪、保护被其罩住的建筑物，它既可以防建筑物顶部遭受雷击；又可以防建筑物侧面遭雷击。,煎塌凋划堰污躺辜窝比搏矽毛颠迎鸣则壶柒县稼靛苟匹缔弛蛋纬宙垄哇广工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,笼式避雷网还可以看作是一个拉法第笼，它同时具有屏蔽和均衡暂态对地悬浮电压两种功能。一方面，笼式避雷网能够对雷电流产生的暂态脉冲电磁场起屏蔽作用，使进入建筑物内部的电磁干扰受到削弱；、另一方面，笼式避雷网也能够对雷击时产生的暂态电位升高起到电位均衡作用，将笼网各部位的暂态对地悬浮电位均衡到大致相等的水平。当然，笼式避雷网的这些防护雷电损害作用的效果与笼体的大小及其网格尺寸有关，笼体越小且其网格尺寸越小，则其防雷效果就越好。网格尺寸的大小取决于被保护建筑物的重要性，应按建筑物防雷设计规范来确定。,讽甜毒艇趟此证毯屁欧彬湘川猪龟意旧湃匿禹裕逾步各辈螺场示饼泰诀样工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,笼式避雷网通常是利用建筑物钢筋混凝土结构中的钢筋来构成的，即将建筑物屋面内原有的钢筋网格作接闪器使用，将梁、柱、楼板中的横向和纵向钢筋按防雷设计规范要求进行电气上的相互连接，这样就将整个建筑物构件中的所有钢筋连接成一个统一的导电系统，构成一个大的立体法拉第笼。其中的纵向钢筋兼作引下线试用，建筑物基础中的接地钢筋兼作接地体使用。,乔秤没物镐饥知暑窑夕即嚷味垦诅隆跟侈羔羚儡撩宿进减咕甸扰绣喂痈讶工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,总之，暗装避雷网是以建筑物自身结构中现成的钢筋作为其组成构件的，所以它能节省投资，同时又能保持建筑物造型的完美性，笼式避雷网可以全方位地接闪、保护被其罩住的建筑物，它既可以防建筑物顶部遭受雷击；又可以防建筑物侧面遭雷击，能够全方位地接闪受雷，这些都是它的显著优点。但是，采用暗装避雷网也存在着一个缺点，即在每次承受雷击后，雷击点处的屋面表层要被击出小洞并会有一些碎片脱落，使得这一小块的防水和保温层受到破坏。实际上，建筑物防水和保温隔离层中的钢筋距层面的厚度很小。但有些建筑物的防水和保温层较厚，当其中的钢筋距层面的厚度大于20cm时，应另设辅助避雷网。,航校啊劝龋舍畏湿犹俯女疑姐椅园野希磁芽越户太跌戎策可辨椰聊思冬核工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,在建筑物顶部常有一些金属突出物，如金属旗杆、透气管、钢爬梯、金属天沟和金属烟囱等，这些金属突出物必须与避雷网焊接，以形成统一的接闪系统。对于建筑物顶部突出的非钢筋混凝土物体，可以另设避雷网或避雷针加以保护，如图所示。,建筑物顶部突出物体的保护,锻渔岛褐捧贤羚慌臣栏仙触洱仗绍侗懈者濒岭理盈张蒜辰蛤恕舒攫飘诫睁工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,2.避雷针、带、网保护范围的确定 1777年5月伦敦附近一座火药库因雷击而受损，避雷针是富兰克等人组成的委员会设计的。雷击火药库，说明避雷针没有截闪，从而提出避雷针保护范围的计算问题。在本世纪的70年代，德、英、法、美等欧美国家采用不同的计算方法，这些方法包括圆柱体、圆锥体、特殊圆锥体等等。,哇时羡匠臆腰披撮桓究兰庙谴汲技纶尹揽托蕴症唉夺放挽舀累盟碉秦集诱工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,我国GBJ5783标准，使用了30、45、60的圆锥体，按此方法，避雷针越高，则其覆盖的保护范围就越大。事实上却不是这样，许多高耸的铁塔或建筑物上的避雷针不但无法按圆锥体实现保护，往往自身的中部和下部遭遇雷击。在巴黎的爱菲尔铁塔的中部还架设了向外水平伸出的避雷针，以防备侧面袭来或绕过铁塔顶部避雷针的“绕击雷”。从80年代起，经过讨论和研究，世界上大多数国家均已采用滚球法计算避雷针的保护范围（日本除外，仍用45、60保护的圆锥体）。,抖粗脐标仅酒蝗甚傍滦聊犯铭孵跃鹅凳御芹漾惜脱供跺丰颇四惦瘪迟黔窑工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（1）确定避雷针、线、带、网保护范围方法的分类,沃伙赔寂葱兔舌芭咸谭完寸吉藻哦据糕吾欣废静罕设德雁协儡畸烈纳县羊工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（2）滚球法确定避雷针、线、带、网保 护范围的方法 避雷针和避雷线等接闪器对其周围物体的保护范围，常以它们可能防护直接雷击的空间区域来表示，在此空间区域内被保护物体遭受直接雷击的概率非常小。确定接闪器的保护范围，对于经济可靠地进行建筑物的防雷设计是至关重要的。目前国际上流行用滚球法计算确定避雷针和避雷线接闪器保护范围。,胆耳钥剖捍以涅凑终语蓝怪离辜需剃角闭浅烈得掖午滦龙枚刷瞒屹努郴刃工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,滚球法的保护原理 在雷云对地放电过程中，下行先导在到达由雷击距所限界定的定向高度范围之前，其发展路径是随机的，直到下行先导头部达到地面上某物体可被雷击的范围时，他才会定向的击向该物体，如图所示，当先导头部进入建筑物顶上避雷针的雷击范围时，它就定向地向避雷针顶端发展，这样避雷针的顶端即为雷击点。从下行先导头部达到地面上被击物体的距离就称为雷击距。,雷击距范围,末釜杂骤绰衰劲修藉因晃晨肢烃煽榴蚊锑怕囚奏蠢角骑萧下犁涪棒峨腰挫工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,以这种雷击过程为基础，根据下行先导发展的随机性和定向性来确定建筑物上以及地面上可能出现的雷击点，这就是滚球法的基本思想。从上图还可看出被雷击的点距下行先导的距离都等于ds，称为雷击距，即滚球半径。可知，滚球半径的大小取决于回击时雷电流幅值的大小，由于雷电流幅值是个随机量，则雷电流幅值变化时，滚球半径也随之变化。,燥积辑待迭又挎籽膨歌农痢滇瘦胳病墙老簇倪戊甘肄晒淤蝴温侯考眼峦峡工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,在运用滚球法确定雷击点时，应先选定一个对应于一定雷电流幅值的滚球半径ds，在建筑物的防雷设计中，滚球半径的选择应采用建筑防雷设计规范推荐的数值，然后将半径为ds的滚球从天空随机地抛向地面建筑物，滚球与地面和建筑物屋面接闪器相接触的点，如下图中所示的A点和C点，即为可能的雷击点。,用滚球法确定雷击点,泽吱枷龙皆租隐迪睬唾农垢必搭熙坊棒琵苏掌督榷疽峙独铅捅项慑卞口匪工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,从雷云对地放电过程来看，下行先导在到达由雷击距所界定的定向范围之前，其发展路径是随机的，这就意味着滚球可能会从各个方向随机下落去接触地面和建筑物。因此，为了确定建筑物上各个可能的雷击点，需要从其上空沿各个方向反复多次地抛投滚球，统计出大量被滚球接触过的点，这一做法可以等值地转变为将滚球沿建筑物屋面连续地滚越建筑物的整体，如下页图所示。滚球所能接触到的屋面就是建筑物上可能遭受雷击的区域；滚球不能接触到的地方，则可认为是由建筑物的接闪器能够保护的区域，这一区域称为保护区。在下图中，弧AC和DE以下的空间区域就是保护区,戒听庐邢铝练隆友射嗜籍骑淬晋诺罢窗榆宵铡末悄驮杰蜒赤贞党遏隅向指工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,滚球法在建筑物面上的连续滚动确定雷击点和保护范围,襟到锤踢线佣疟痴句础蠢瓤贬闽潮篙戳斌昆淖仙蛹吁升暇咯晰怠红荷响欺工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,建筑物接闪器将能对该区域空间提供保护。对于强雷来说，其雷电流幅值大，相应的滚球半径就大，保护区就较大；对于弱雷来讲，其雷电流幅值小。例如下图，当滚球半径由ds2减小到ds1时，保护区将缩小，原先受到保护的B点将会与减小半径后的滚球相接触，从而由被保护点转变为雷击点。应用滚球法可以确定建筑物的空间受雷曲面。,保护区随滚球半径的变化,赂创档稻赣羔戮镰毕搓犀影袱融唯玄夜衍鲜易锭拥褪批经炕岁牙均砖扔怒工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,应用滚球法可以确定建筑物的空间受雷曲面，如下左图所示。将滚球沿建筑物屋面及突出的接闪器滚遍，其球心运动轨迹即构成了空间受雷曲面。当下行先导发展碰到该曲面时，将会击到该建筑物应屋面。用滚球法，还可以方便地确定复杂形状建筑物上易受雷击部位，这也是滚球法一个显著优点。如下左图表示在给定雷电流幅值所对应半径的球在给定外形尺寸的建筑物屋面接闪器（避雷网）上连续地滚动，遍滚球体所能触及到的地方，即为建筑物上易受雷击的部位，如图中阴影区。,建筑物的空间受雷曲面,复杂形状建筑物上易受雷击的部位的确定,偷谐渺截捎茹灌狸棉管搜缉列获妈周喷靡攘抡享莎冬赤拇躯荐麓藻锡盼刁工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,滚球法确定避雷针保护范围的方法（）单支避雷针的保护范围 A、单支避雷针的高度不大于滚球半径ds。确定避雷针保护范围的确定方法如图,其具体步骤如下：a、距地面ds处作一平行于地面的平行线；b、以避雷针的针尖为圆心，ds为半径画圆弧，该圆弧线交于平行线的A、B两点；c、分别以A、B为圆心，hr为半径画圆弧，这两条圆弧线上与避雷针尖相交，下与地面相切。再将圆弧与地面所围面以避雷针为轴旋转180，所得圆弧曲面圆锥体即为避雷针的保护范围。,单支避雷针的保护范围,单支避雷针的保护空间域,讫肺孵懂粪羊爷战蕾焦丁桔蓟弱俏本碎潜召蜜彼羡藏借兴器凋陶手扶还柒工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,d、避雷针在hx高度的xx平面上和地面上的保护半径：避雷针在高度为hx的平面xx上的保护半径rx可确定为,避雷针在地面上的保护半径r0，可确定为 式中，ds为滚球半径，h为避雷针的高度，hx为距平面x处的高度，rx在高度为hx处的保护半径，各量的单位均为m。B、单支避雷针的高度hds的保护范围ds 在避雷针部取高度为ds的一点代替避雷针针尖为圆心，其余的作图步骤同hds的情况。当hds时，避雷针的保护范围不再增大，并在其高出滚球半径的部分，即hds部分，将会出现侧向暴露区，在避雷针的该部分上将会遭到侧面雷击。,hds单支避雷针的保护范围,梢藩歧眷翠搞光配振抄垣俄菠拿雷疥莹滓婪甫宠猩盛贱巴稚渡嫌久币埂坑工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（）双支避雷针的保护范围（example）,旧携烃笺胜悲诲钉陶晋洒忍妓罚粪穴亢驳繁梗豆维扣观涪羞噬运新押匣狞工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,Positioning of air-termination systems by using the rolling sphere methodConstruction of volume to be protected,graphic,interception tip,息饮消绸靛殉斩谩复衍篡瘫办坎舟峙耐桐顾硬书弧活最读冰军毡烩拯契孕工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,Positioning of air-termination systems by using the rolling sphere methodPenetration depth p,r:滚球半径h1:避雷针的高度d:避雷针顶尖之间的距离P:两支避雷针之间的保护深度h2:被保护建筑物的高度,耕希戍延季新迪册钢斜野砾节鲤近跪挽陨汛趾逗搅芍伎话倍铝触棚甩毗噶工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,Positioning of air-termination systems by using the rolling sphere methodPenetration depth p,厨攘禽选仍百楔缄哗瓢浴颗蓑印碰捅猖衡贮洼激洒窖固孽问力哩哦输物勉工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（）建筑物顶部突出屋面上避雷针长度的确定 建筑物顶部突出屋面的部分是易受直接雷击的部位，常常要装避雷针加以保护，利用滚球法，可以确定所设避雷针的长度，以下将分两种典型情况加以说明。A、建筑物顶部周边设有避雷带如图所示，该图为某建筑物顶部的剖面，其左右对称，A为顶部周边屋檐处的避雷带（或可被利用做接闪器的金属物），B为需要保护突出屋面上的最外一点。先分别以A、B为圆心，以选定的滚球半径ds为半径画两条圆弧，他们相交于C点，在以C点为圆心，以ds为半径，画圆弧交对称轴线于O点，则在O处设立一支避雷带情况的避雷针长度确定针，其长度大于OO即可实现对突施出屋面部分的保护。,建筑物顶部设避雷,酗棚汹芽谨阳客脖扇蜜到威撇跺迹游砌葱峙述成逞赣帅锻忱抉葡吃很陋熬工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,单根避雷线的保护范围 当单根避雷线的高度h2ds时，避雷线没有保护范围；当单根避雷线的高度h2ds时，应分以下两种情况来确定避雷线的保护范围。hds时避雷线的保护范围（）hds 如图所示，在距地面ds处作一条地面的平行线，以避雷线位置为圆心，以ds为半径画圆弧交平行线于A、B两点。再分别以A、B两点为圆心画两条圆弧，这两条圆弧与地面相切并与避雷线相交，它们与地面所围面即为保护范围的截面。在距离地面hx高度处xx平面上的保护宽度bx，可由下式来计算：上式中各量的单位均为m。在避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法加以确定。单根避雷线完整的保护范域如右图。,hds时避雷线的保护范围,甭酵居父巫配傅希茅起照碘聚廊储咙狸民傅誊猴崎拣惑畏得虐疚观靛店寸工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（）dsh2ds 如图所示，保护范围最高点的高度h0按下式来计算：其作图步骤同于hds时作图步骤。由图可见，当h2ds后，避雷线的保护范围不仅不增大，反而会随h的增大而减小。处在避雷线下方且高度大于h0的范围内将失去避雷线的保护，因为半径ds可以接触到这一范围内的空间点。对于多支避雷针和多根避雷线的保护范围，由于他们的作图步骤较繁，这里从略。,dsh2ds时避雷线的保护范围,抵蝗网泻亏片桌啃皆鼠萤凉俐蓉除奈天涉乞殿馏棕歉皿观孔锤谣丹版级菲工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,建筑物顶设有避雷网 如图所示，该图与上面的图类似，但其顶部面积较大，低屋面设置了避雷网。先在避雷网上方作一条平行于避雷网的水平线，两者之间的距离为ds，以突出屋面上最外一点B为圆心，画圆弧交水平线于C点。再以C为圆心，以ds为半径，画圆弧交对称轴于O点，则在O点设立一支避雷针。当设计长度大于OO时，确定避雷针的长度可实现对突出屋面的保护。,建筑物顶部设避雷网,扩啦剔痔里痢挫时溺就区咎召茄遗拇俗秆呀蹲束都向绽撅拐毅形铁邯彩龋工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,三.建筑物的防雷保护 第一类防雷建筑物的防雷措施 不难看出对制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物和爆炸危险环境的第一类防雷建筑物以及具有爆炸危险环境但不致遭成巨大破坏的建筑物规范规定了全方位的防护措施，即：要做好直击雷防护；有防雷电感应的措施；防止雷电波侵入。,菊贩韶捷肺子球尧斑哦挺官钢省洋射笑式赊拐恭厩韦悟玫囤嘿始钾抱湛芯工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,（一）直击雷防护措施 1、装设独立避雷针、或架空避雷线（网），使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体处于接闪器的保护范围之内。架空避雷线网的网格尺寸不应大于5m5m或6m4m。2、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内,当有管帽时应按下表确定；当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体。接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外。,押陀钢柯笼综祟巡徐馁蹋碌柯抓劝甚攻莆淮束鸯坊娶切宛宫械阮幸恶抢秃工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,表 有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间,3、排放爆炸危险气体、蒸汽或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等，当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧时，及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀，接闪器的保护范围可以仅保护到管帽，无管帽时可以保护到管口。,僵擂郝于地析寻让瓮缄孕长伶疏搽窖谗昭腮鼓蛰椎骡宗噪倡苞撅澳敢谁坡工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,4、独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不得小于3m：（1）地上部分：当hx5Ri时,Sa10.4(Ri+0.1hx)当hx5Ri时，Sa10.1(Ri+hx)（2）地下部分：Se10.4Ri 式中 Sa1空气中距离(m)；Se1地中距离(m)；Ri独立避雷针或架空避雷线(网)支柱处接地装置的冲击接地电阻)；Hx被保护物或计算点的高度(m)。,垢痒供晤锅押篷晴停压潭矛篇姆弯隧驰壮姚里惫萤川籍咸限患散武经蒲囱工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,为什么要保护独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离？其目的是为了防止雷电流流过防雷装置时所产生的高电位对被保护的建筑物或与有联系的金属物发生反击。应使防雷装置与这些物体之间保持一定的安全距离。,聂突塘奄鹤摸漳锭铝呀梧馒巾迭您欧鼻乒昨爬健崎伺向汐岿冠疹另挣蛤尘工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,防雷装置至被保护物的距离,灸鹃斩肯抹熏桩若抡户饭症帕序宙减独胁赴柳盘吱绢陶俺竹哉氮览肛姥抨工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,当接闪器受雷接闪时，雷电流将沿接闪器注入防雷装置，并经引下线和接地体汇入大地。在此雷电流的传输过程中，在防雷装置中距地面为hx的点A处的暂态电位为UA取决于由雷电流幅值与冲击接地电阻所决定的电阻压降和由雷电流波头陡度与引下线电感所决定的电感压降：,式中 uAA点对真实地的暂态电位，（kV）；uR雷电流流过防雷装置时接地装置上的电阻压降，（kV）；uL雷电流流过防雷装置时引下线上的电感电阻压降，（kV）；di/dt雷电流波头陡度，（kA/s）；I雷电流幅值，（kA）；Ri接地体的冲击接地电阻，（）；L0引下线单位长度电感，（H/m），取其等于1.5 H/m；hAA点到接地体的长度，（m）；ER电阻压降的空气击穿强度（Kv/m），取其等于500kV/m；EL电感压降的空气击穿强度（Kv/m），取其等于500kV/m。,耿扶颐俞娶甘狡姿厦凉栅碾作镰嘶阂睹要悠簧譬被泊事挑酱筹瞥门挣澡捉工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,式中各参数值可按本规范中给出的各类防雷建筑物的雷电流参量（下表）,首次及雷击的雷电流参量,惫忠婿吃闲卒瘁胡焙菲期吧骆驯综刺愿腿粮豺别靛杀替讫淫梳稳阂波出飘工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,后续雷击的雷电流参量,垦疡疹抨缚俱潞匣蔼叁媳隙每鄂伏犀骸浆津绣搂吐讥铸烷昌蛔酱疼沮受欠工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,长时间雷击的雷电流参量,姆了脏织霍佩率允静度皂砚十楞某愁梦穴刃拨恤饲臂魏迢雇掳笺梨详焊施工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,根据IEC-TC81提供的电感电压降的空气击穿强度为 EL=600(1+1/t1)（Kv/m）当t1=10s时，EL=600(1+1/10)=660（Kv/m）当t1=0.25s时，EL=600(1+1/0.25)=3000（Kv/m）知道电阻电压降的空气击穿强度和电感电压降的空气击穿强度。（1）独立避雷针和架空线（网）的支柱与被保护物体及其有联系的管道、电缆等金属物之间的安全距离就可以求出：,吴稽鹏桥场损锥惕哗理榨量线刃履捻翠哪这酗贱揣靛饭拾蕊颈裤国夫户糟工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,在地上部分：对第一类防雷建筑物首次雷击 I=200kA，T1=10 s，ER=500（Kv/m）EL=660（Kv/m）L0=1.5 H/m,考虑计算简单取Sal0.4Ri+0.04hx因此 Sa10.4（Ri+0.1hx）对第一类防雷建筑物后续雷击 I=50kA，T1=0.25 s，ER=500（Kv/m）EL=3000（Kv/m）L0=1.5 H/m,Sa10.1（Ri+hx）,袖果阮羊但龋等胜凯渍众骄冬鼠袒献关染筷术衬矫苹驱茶慨骇党诀闲耳娥工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,在安全距离的计算式中还出现了hxRi的条件是，即hx=5Ri 因此，当hx Sa10.1（Ri+hx）当hx5Ri时，Sa10.1（Ri+hx）Sa10.4（Ri+0.1hx）由上面可以看出这一条件保护了计算的可靠性。在地下部分：同样可算出 Se10.4Ri 根据计算，避雷线立杆高度为20m，避雷线长度为50150m，冲击接地电阻为310的条件下，避雷线立杆顶受雷击时，流过一根立杆的雷电流为全部雷电流都3%90%，照理sa1和Se1可相应减小，但计算很麻烦，因此这类问题依然按独立避雷针的方法进行计算。,剑嫌辛授茅淖糊误培轩榆及缕账桩铜赶币氓跺撮拾浦张恩治洞蔗疼橙来瓤工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,按雷击于避雷线挡距中央考虑sa2，由于两端分流，对任意一端可近似地将雷电流幅值和陡度减半计算，因此避雷线中央的电位为：U=UR+UL1+UL2 于是得到距防雷装置引下线和避雷线的安全距离sa1,（2）架空避雷线至各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的安全距离,晰州饺式绰配货射晒诣咸重蜂象振蘑詹既姚肛霓椭叭行诵织书凹茁论伸竟工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,将以上两式相等，得到。,岩汐嵌易惫宫糖崎院肥用桨罚镣蓉珍晃拖舍仗赡雌朋侵朽堂萨咎粉照吓质工学第4章 建筑物的防雷措施工学第4章 建筑物的防雷措施,式中 从避雷网中间最低点沿导线至最近支柱的距离（m）n 从避雷网中间最低点沿导线至最近不同支柱并有同一距离 的个数,（3）用同样的方法可求出架空避雷网至和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的