湖南生物机电职业技术学院
毕业设计（论文）
建筑物防雷设计
专 业 机电一体化
班 级 一体化310
姓 名 周 亮
指导教师 张 桂 华
2010年5月
目 录
第一章 绪论…………………………………………………………..…………………………3
1.1 概述…………………………………………………………………….…………….……3
第二章 建筑物的防雷分类……………………………….………………………………….. 10
2.1第一类建筑物…………………………………………………………………………………10
2.2第二类建筑物…………………………………………………………………………………10
2.3 第三类建筑物……………………………………………………………………..………10
第三章 建筑物的防雷措施……………………………………………………………..……..……16
3.1一般规定…………………………………………………………………………..….………16
3.2第一类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.3第二类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.4第三类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.5 其他防雷措施………………………………………………………………………………16
第四章 建筑物的防雷系统……………………………………………..………………………….16
4.1建筑物的外部防雷系统………………………………………………………………………16
4.2建筑物的内部防雷系统……………………………………………………………………16 总结 ……………………………………………………………………………………….………31 参考文献 …………………………………………………………………………………………32 致谢 ……………………………………………………………………………………….………33
摘要
随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。本文就设计中建筑物防雷防雷分类、建筑物的防雷措施、防雷装置、接闪器的选择和布置等做了一些分析。
关键词：建筑物 防雷保护 防雷系统
第一章 绪论
1.1概述
雷电，一门古老而有神秘色彩的科学。雷电创造了生命，但也带来了灾难。人类在各个历史时期都与雷电做斗争，尽管付出巨大的代价，但人们也在防雷工作中取得了巨大的成就。
自从有人类历史以来，各个时期都记录着人们和雷电斗争的历史。自从富兰克林（Benjamin Franklin，1706—1790）研究大气物理建立雷电理论并发明了避雷针以来，人类同雷电的斗争进入了新的领域。富兰克林以后，现代工业化开始发展，尤其是在俄国工程师多勃罗奥里斯基（1862—1919）发明了三相感应电机和变压器实现电能远距离传输；美国发明家贝尔（1847—1922）发明了电话以后，人类很快进入了电气化时代。这个时候雷电的危害从过去的以直击雷击毁地上的人和物为主发展成为以通过导线传播的雷电波为主。经过长期的研究，人们建立起了感应雷和高电压反击的理论，弄清了高电压雷电波在金属导线上的传播规律，并于1890年发明了带串联间隙和熔断器的避雷器。1922年美国西屋电气公司研制成功了炭化硅避雷器，1972年日本日立公司研制成功了配电用无间隙避雷器，防雷科学得到了大的发展，高电压雷电保护技术基本成熟。
事物总是这样：一种矛盾得到解决，另一种隐含在原来矛盾内部的不被重视的矛盾回跃升成为主要矛盾。20世纪70年代以后，随着世界半导体集成技术的不断发展和完善，新的矛盾产生了。由于半导体集成电路十分脆弱无法耐受过电压和过电流的冲击，使得智能化弱电设备的雷击灾害显著增加。电子计算机网络系统、有线传输通信系统、微波传输通信系统、工业自动化控制系统等等与人类生活关系密切的行业受到了严重的雷害威胁。弱电的雷电保护成为雷电防护行业新的研究领域。 工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步区研究和解决。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术，但这些理论、技术和设备并为得到很好的推广。因此，增强防雷意识成为全社会关注的问题。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。
这是一组触目惊心的数字
1992年8月刚刚敷设的福建德化－永春二级埋地光缆在距永春10KM处距光缆10M的大树遭雷击。雷电流沿树根泄入大地，因无排流线等降低电位措施，将光缆的金属护层与塑料处护层击穿成许多小孔，雷电电弧将钢带击穿成孔洞，烧断光缆数根。
1993年5月17日，6月3日，某自治区证券中心两次受到雷击，击坏计算机16台。 1994年5月7日，南方某报社一次雷击损坏计算机近百台。
1995年6月，南方某省银行结算中心，33层高的大楼遭到雷击，计算机网络系统停止工作3天，几亿元资金不能正常结清，仅利息就损失200万元人民币。
1999年8月9日，吉林省蛟河发生雷灾，天岗地区某单位的通讯设备被雷击毁。当地1000余台电视机和300余部电话出现故障，雷害发生后的36小时之内，远离百里的蛟河市区，市话手机全停。银行专线无法正常进行，损失严重。相当多的公安机关的专网和军事机
关的雷达也受到雷击。被雷击上的部门就如同得了感冒一样，难受的不仅是他们自己，而且还会传染开来，给相关的部门和人们带来损失，甚至引发社会问题。
一般而言，雷电活动以季节上看，夏季最活跃，冬季较少，从地区分布上看，赤道最活跃，随纬度升高而减少。以雷电日计算，我国根据多年统计得出的平均雷电日，西北15日以下，长江以北包括东北在15-40日之间，长江以南地区达40日以上，雷州半岛和海南岛是雷电活动最剧列的地区，达120-130日，总体上讲我国的雷活动很强。
随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
第二章 建筑物的防雷分类 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
2.1第一类建筑物：
1、凡制造、使用和储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者；
2、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物；
3、具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。
2.2第二类建筑物：
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、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别主要的建筑物；
3、国家级计算中心、国际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；
4、制造使用或储存爆炸物质的建筑物，且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1区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、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物；
7、工业企业内有爆炸危险的露天钢制封闭气罐；
8、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；
9、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。 注：建筑物年预计雷击次数应按下式确定：
N ＝ k Ng Ae 式中：1. N ──建筑物预计雷击次数（次／a）；
k ──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建
筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；
Ng ──建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2·a）］； Ae──与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。
2. 雷击大地的年平均密度应按下式确定：
Ng ＝ 0.024T d 1.3 式中：T d──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。
3．建筑物等效面积Ae应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规
定：
（1）当建筑物的高H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定（附图1．1）：
DH(200H) Ae[LW2(LW)H(200H)H(200H)]·106 式中：D──建筑物每边的扩大宽度（m）；
L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高（m）。
（2）当建筑物的高H等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算；建筑物的等效面积应按下式确定。
Ae ＝[ LW＋2 H（L＋W）＋πH2 ]·10-6
（3）当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。
建筑物平面积扩大后的面积Ae如附图1．1中周边虚线所包围的面积。
3.3第三类建筑物：
1、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；
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、办公搂等一般性民用建筑物；
4、预计雷击次数大于或等于0.06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21区、22区、23区火灾危险环境；
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；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
3.1一般规定
第三章 建筑物的防雷措施
1.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四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。
2.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。
3.2第一类防雷建筑物的防雷措施 3.2.1独立避雷针（网）
1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、应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均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。
二、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：当有管帽时应按表１－1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。
表１－1有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间
三、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、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仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口。
四、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。
五、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(图１－1)应符合下列表达式的要求，但不得小于3m：
(1)地上部分：当hx
Sa1≥0.4(Ri+0.1hx)
当hx≥5Ri时，
Sa1≥0.1(Ri+hx)
(2)地下部分：Se1≥0.4Ri
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，Ω ；
hx ---被保护物或计算点的高度，m。
图１－1防雷装置至被保护物的距离
六、架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离(图１－1)，应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：
当(h+l/2)
Sa2≥0.2Ri+0.03(h+l/2)
当(h+l/2) ≥5Ri时,
Sa2≥0.05Ri+0.06(h+l/2)
式中Sa2---中避雷线(网)至被保护物的空气中距离，m ；
h---避雷线(网)的支柱高度，m ；
l---避雷线的水平长度，m 。
七、架空避雷网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：
当(h+l1)
Sa2≥1/n?[0.4Ri+0.06(h+l1)]
当(h+l1) ≥5Ri时,
Sa2≥1/n?[0.1Ri+0.12(h+l1)]
式中l1---从避雷网中间最低点沿导体至最近支柱的距离，m ；
n---从避雷中间最低点导体至最近支柱并有同一距离l1的个数。
八、独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻。
2.防雷电感应的措施，应符合下列要求：
一、建筑内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。
金属屋面周边每隔18～24m应采用引下线接地一次。
现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18～24m采用引下线接地一次。
二、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。 当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺检连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。
三、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。防雷电感应的接地装置与独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网的接地装置之间的距离应符合
1. 中的五款的要求。
屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。
3.防雷电波浸入的措施，应符合下列要求：
一、低压线路宜全线采用电缆直接地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于15m:
式中l－金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋于地中的长度，m ；
ρ－埋电缆处的土壤电阻率，Ω·m 。
在电缆与架空线连接处，尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
二、架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔25m左右接地一次，其冲击接地电不应大于20Ω，并宜利用金支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。 埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。
3.2.2避雷针（网）安装在建筑物上
避雷针或网格不大于5m×5m或6m×4m的避雷网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上，避雷网应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并必须符合下列要求：
1.所有避雷针应采用避雷带互相连接。
2.引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于12m。
3.排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的管道符合独立避雷针（网）防直击雷措施的二、三款的要求。
4.建筑物应装设均压环，环间垂直距离不应大于12m，所有引下线、建筑物的金结构和金设备均应连到环上。均压环可利用电气设备的接地干线环路。
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5.防直击雷的接地装置应建筑物敷设成环形接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω，并应和电气设备接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应之用。
6.防直击雷的环形接地体尚宜按以下方法敷设：
(1)当土壤电阻率ρ小于或等于500Ω·m时，对环形接地体所包围的面积的等效圆半径大于或等于5m的情况,环形接地体不需补加接地体；对等效圆半径
引下线处应补加水平接地体或垂直接地体.
当补加水平接体时，其长度应按下式确定： 小于5m的情况，每一
式中lr ---补加水平接地体的长度，m ；
A---环形接地体所包围的面积，m2 。
当补加垂直接地体时,其长度应按下式确定：
式中lv ---补加垂直直接地体的长度，m 。
(2)当土壤电阻率ρ为500Ω·m至3000Ω·m时，对环形接地体所包围的面积的等效圆半径
大于或等于 m的情况，环形接地体不需补加接地体；对等效圆半径小于
m的情况，每一引下线处应补加水平接地或垂直接地体。
当补加水平接地体时，其总长度应按下式确定：
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当补加垂直接地体时，其总长度应按下式确定：
注：按本款方法敷设接地体时，可不计及冲击接地电阻值。
7.当建筑物高于30m时，尚应采取以下防侧击的措施：
(1)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；
(2)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。
8.在电源引入的总配电箱处宜装设过电压保护器。
3.3第二类防雷建筑物的防雷措施 3.3.1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、采用装设在建筑物上的避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。
二、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合第一类防雷建筑物防直击雷措施第条二款的要求。
三、排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱，1区、11区和2区炸危险环境的自然通风管，装有阻火器的排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管，第一类防雷建筑物防直击雷措施第三款所规定的管、阀及煤气放散管等，其防雷保护应符合下列要求：
(1)金属物体可不装接闪器，但应和屋面防雷装置相连；
(2)在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。
四、引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。
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每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者间在地中的距离应符合下列表达式的要求，但不应小于2m：
Se2≥0.3kcRi
式中Se2－地中距离，m ；
kc－分流系数。（单根引下线应为1，两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引线应为0.66，接闪器成闭合环或网状的多根引下线时应为0.44。）
在共用接地装置与埋地金管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
五、利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定：
(1)建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。第二类防雷建筑物分类中的二、三、八、九款所规定的建筑物尚利用作为接闪器。
(2)当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。
(3)敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅一根时，其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋，其截面积总和不应小于一根直径为10mm钢筋的截面积。
(4)利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：
S≥4.24kc2
式中S－钢筋表面积总和，m2 。
(5)当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表１－2的规定。
表１－2第二类防雷建筑物环形人工基础接地体的规格尺寸
注: ①当长度相同、截面相同时,宜优先选用扁钢;
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②采用多根圆钢时,其敷设净距不小于直径的2倍;
③利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。除主筋外,可计入箍筋的表面积。
(6)构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋，其箍筋与钢筋的连接，钢筋与钢筋的连接应采用土建施工的绑扎法连接或焊接。单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。
六、当土壤电阻率ρ小于或等于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。但其接地体应符合下列规定之一：
(1)防直击雷的环形接地体的敷设应符合中的6. (1)项的要求，但土壤电阻率ρ的适用范围应放大到小于或等于3000Ω·m。
(2)在符合利用建筑物钢筋作为防雷装置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80m时，可不另加接地体。
(3)在符合利用建筑物钢筋作为防雷装置规定的条件下，对6m柱距或大多数柱距为6m的单层工业建筑物，当利用柱子基础的钢筋作为防雷的接地体并同时符合下列条件时，可不另加接地体：
1) 利用全部或绝大多数柱子基础的钢筋作为接地体；
2) 柱子基础的钢筋网通过钢柱，钢屋架，钢筋混凝土柱子、屋架、屋面板、吊车梁等构件的钢筋或防雷装置互相连成整体；
3) 在周围地面以下距地面不小于0.5m，每一柱子基础内所连接的钢筋表面积总和大于或等于0.82 m2。
七、在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下：当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引入时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器；当Y，yno型或D，yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。
八、高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚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。钢筋连接应符合上述五款要求；
(2)应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线；
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(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；
(4)竖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。
3.3.2.第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，其防雷电感应的措施应符合下列要求：
一、建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接装置上，可不加设接地装置。
二、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合第一类建筑物防雷电感应措施
二、款要求，但长金属物连接处可不跨接。
三、建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。
3.3.3.防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：
一、当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地；第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，上述金属物尚应与防雷的接地装置相连。
二、第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：
(1)低压架空线应改换一段埋地金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合表达式的要求，但电缆埋地长度不应小于15m。入户端电缆的金属外皮、钢管应与防雷的接地装置相连。在电缆与架空线连接处尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
(2)平均雷暴日小于30d/a地区的建筑物，可采用低压架空线直接引入建筑物内，但应符合下列要求：
1)在入户处应装设避雷器或设2～3mm的空气间隙，并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接到防雷的接地装置上，其冲击接地电阻不应大于5Ω。
2)入户处的三基电杆绝缘子铁脚、金具应接地，靠近建筑物的电杆，其冲击接地电阻不应大于10Ω，其余两基电杆不应大于20Ω。
三、第二类防雷建筑物分类中的一、二、三、八、九款所规定的建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：
(1)当低压架空线转换金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入时，其埋地长度应大于或等于15m，尚应符合本条第二款（1）项的其它要求。
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(2)当架空线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将其与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。靠近建筑物的两基电杆上的绝缘子铁脚应接地，其冲击接地电阻不应大于30Ω。
四、架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，引入、引出该建筑物的金管道在进出处应与防雷的接地装置相连；对架空金属管道尚应在距建筑物约25m处接地一次，其冲击接地电阻不应 10Ω。
3.4第三类防雷建筑物的防雷措施 3.4.1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。
平屋面的建筑物，当其宽度不大于20m时，可仅沿周连敷设一圈避雷带。
二、突出屋面的物体的保护方式应符合第二类防雷建筑物防直击雷措施中的二、三款的规定。
三、引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于25m。
每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，但对第三类建筑物分类中的二款所规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时，两者间在地中的距离不应小于2m。
在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
四、建筑物宜利用钢筋混凝土屋面板、梁、柱和基础的钢筋作为接闪器、引下线和接地装置，并应符合第二类防雷建筑物利用建筑物钢筋作为防雷装置中的(2)、(3)、(6)款和下列的规定：
(1)利用基础内钢筋作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：
S≥1.89kc2
式中S——钢筋表面积总和，m2 。
(2)当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表１－3的规定。
表１－3第三类防雷建筑物环形人工基础接地体的规格尺寸
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注:①当长度相同、截面相同时,宜优先选用扁钢;
②采用多根圆钢时,其敷设净距不小于直径的2倍;
③利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。除主筋外,可计入箍筋的表面积。
五、当土壤电阻率ρ小于或等于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，其接地体应符合第二类防雷建筑物利用建筑物钢筋作为防雷装置六、的规定，但其(2)、(3)款应改为在符合前款规定的条件下及其（3）款3)项所规定的钢筋表面积总和改为大于或等于0.37 m2。
六、高度超过60m的建筑物，其防侧和等电位的保护措施应符合第二类防雷建筑物防直接雷击措施八款（1）、（2）、（4）的规定，并应将60m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。
3.4.2.防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：
一、对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器；避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
二、对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。当多回路架空进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其它型式的过电压保护器，但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上。
三、进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
3.5 其它防雷措施
3.5.1.当一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷分类和防雷措施宜符合下列规定：
一、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时，该建筑物宜确定为第一类防雷建筑物。
二、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%以下，且第二类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时，或当这两类防雷建筑物的面积均小于建筑物总面积的
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30% ，但其面积之和又大于30% 时，该建筑物确定为第二类防雷建筑物。但对第一类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入，应采取第一类雷建筑物的保护措施。
三、当第一、二类防雷建筑物的面积之和小于建筑物总面积的30%，且不可能遭直接雷击时，该建筑物可确定为第三类防雷建筑物；但对第一、二类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入，应采取各自类别的保护措施；当可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。
3.5.2.当一座建筑物中仅有一部分为第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷措施宜符合下列规定：
一、当防雷建筑物可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。
二、当防雷建筑物不可能遭直接雷击时，可不采取防直击雷措施，可仅按各自类别采取防雷电感应和防雷电波侵入的措施。
三、当防雷建筑物的面积占建筑物总面积的50%以上时，该建筑物宜按1.条的规定采取防雷措施。
3.5.3.当采用接闪器保护建筑物、封闭气罐时，其外表面的2区爆炸危险环境可不在滚球法确定的保护范围内。
3.5.4.固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其它用电设备的线路，应根据建筑物的重要性采取相应的防止雷电波侵入的措施。并应符合下列规定：
一、无金属外壳或保护网罩的用电设备宜处在接闪器的保护范围内，不布置在避雷网之外，并不宜高出避雷网。
二、从配电盘引出的线路宜穿钢管。钢管的一端宜与配电盘外壳相连；另一端宜与用电设备外壳、保护罩相连，并宜就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间断开时宜设跨接线。
三、在配电盘内，宜在开关的电源侧与外壳之间装设过电压保护器。
3.5.5.粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，宜采取防直击雷措施。当其年计算雷击次数大于或等于0.06时，宜采用独立避雷针或架空避雷线防直击雷。独立避雷针和架空避雷线保护范围的滚球半径hr可取100m。
在计算雷击次数时，建筑物的高度可按堆放物可能堆放的高度计算，其长度和宽度可按可能堆放面积的长度和宽度计算。
3.5.6.在独立避雷针、架空避雷线(网)的支柱上严禁悬挂电话线、广播线、电视接收天线及低压架空线等。
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3.5.7.砖烟囱、钢筋混凝土烟囱，宜在烟囱上装设避雷针或避雷环保护。多支避雷针应连接在闭合环上。
当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针保护时，应在烟囱口装设环形避雷带，并应对称布置三支高出烟囱不低于0.5m的避雷针。
钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线贯通连接的金属爬梯相连。宜利用钢筋作为引下线和接地装置，可不另设专用引下线。
高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线，超过40m时应设两根引下线。可利用螺栓连接或焊接的一座金属梯作为两根引下线用。
金属烟囱应作为接闪器和引下线。
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第四章 建筑物的防雷系统 建筑物的防雷系统由外部防雷系统和内部防雷系统组成。
4.1建筑物的外部防雷系统
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。下面分别对以上三个主要因素的相关技术及安装进行描述。
主要讲本部分的内容是对建筑物外部空气如何截雷，把雷电流向大地中泄放的问题。 本部分的内容提要是：
(1)接闪器：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网
(2)避雷带和避雷网的结构设计
(3)接闪器的选择和布置
4.1.1接闪器
直接截受雷击，以及用作接闪的器具、金属构件和金属屋面等，称之为接闪器。功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物免受雷害。
从公元1753年，富兰克林发明了避雷针以来，避雷针作为接闪器唯一的形式，延续了上百年的历史，从十九世纪以后，逐渐有出现了避雷线、避雷带和避雷网。其分类如下：避雷针、避雷线 、避雷带 、避雷网, 下面逐一介绍。
4.1.2避雷针
尖端放电
由物理学可知，通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以从整体来看不显示带电现象。当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性。当物体内部的正电荷多于负电荷时，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中的同性电荷总是受到相互排斥电场力的作用。以图中带尖锋的金属球为例，假如金属球上带负电（同样也可以理解带上正电），由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的最外层表面，并且容易逃离金属球。球的尖锋部分，电子受到同性电荷往外排斥力最强，最容易被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”。
公元1749年4月29日，富兰克林在给约翰·米西尔（John Mitchel）的信中提出了，云层由于不断受到蒸汽摩擦而带电的看法，他认为"当带电的云块飘过田野、掠过高山、巨树、耸立的高塔、尖屋顶、船舶桅杆、烟筒等物的时候，拖曳出电火，正如许多尖导体和突出物产生的现象一样，整个云层就在那里放出电来"由此，他提出了避雷针的设想。他说：既然尖导体可以把一个离它很远的带电体上的电荷释放掉，避免它对其他物体产生电击，那麽尖导体对于人类可能有些用处。于是他建议将一根上端尖锐并涂有防锈层的铁杆安装在房屋的最高处，并用导线接在它的下端，沿着墙壁直通到地下。在海船上则把铁杆固定在桅杆顶端，用导线连接向下直通入水中。它们就能在云层将要产生电击的千钧一发之际，静悄悄地把电从云中吸走，因而使我们免受最突然、最骇人的悲剧。富兰克林详细描述避雷针的装置，并正式宣布它是在1753年。
避雷针的英文名字Lightning rod，直译为"闪电棍"更准确些，本无避免雷击之意。这个名词望文生义就会产生误解。我们国内许多物理课本，甚至大学的教课书也把避雷针的原理说成是靠尖端放电中和云层电荷从而消除闪电的，这是错误的。实际上，在富兰克林发明避雷针的时候，提出了两种避雷针工作机理的解析；第一种解析认为，避雷针是靠其针尖电晕放电发出与雷雨云相反的电荷，使雷雨云的电荷得到中和，从而免除建筑物的雷害。第二种解析认为，避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击。至1753年富兰克林明确倾向于避雷针引雷的理论了，所以说避雷针是靠尖端放电消除闪电而能避雷的提法是错误的，避雷针是消除不了闪电的。
工作原理
雷雨云形成以后对大地的电压，低则几百万伏，高则数千伏甚至更高，雷雨云对大地的一次闪击放电的峰值电流平均为30多KA，它的瞬时功率为109-1012W以上。由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。
当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近，由于它与有良好的电气连接，所以它于大地有相同的电位，使避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而保护附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少。而避雷针被雷击的几率却大大的提高。避雷针不但不能避雷反而引雷，它是自身的多受雷击而保护周围免受雷击。
由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把大地积存的电荷能量迅速传递到雷雨云层中泄放；或把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使雷击而造成的过电压时间大大的缩短，从很大程度上降低了雷击的危害性，这就是避雷针的工作原理。
但需要说明，避雷针必须有足够可靠，并且有接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。
避雷针保护范围的计算方法
目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同，大体上有如下几种 计算方法：
1、 折线法：即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。
2、 曲线法：即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。
3、 直线法：是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°角，实质上保护范围为一直线圆锥体。
自1983年起，我国正式制定了自己的防雷规范。目前我国建筑防雷规范GB50057-94也采纳了国际电工委员（IEC）推荐的"滚球法"作为避雷针保护范围的计算方法。
避雷针的制作规格
由大量模拟实验和实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的关系，所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。
避雷针宜采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：
针长1m以下： 圆钢为12mm 钢管为20mm
针长1-2m： 圆钢为16mm 钢管为25mm
烟囱顶上的针： 圆钢为20mm 钢管为40mm (见GB50057-94.第四章)
主动式避雷针
近来国内市场经销一种叫主动式避雷针的产品，主要有来自法国和澳大利亚的产品，据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工的向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，一方面可以使雷雨云靠该避雷针放电的几率增加，相当于避雷针的保护范围加大，或者相当于将避雷针加高。
4.1.3避雷线
接闪器最初的形式只是富兰克林所设计的磨尖的铁棒。20世纪初，在电力系统，为了使输电线路少受雷击，采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法，在实用中，由于它简单有效，逐步得到了推广。这种架设在输电线路上方的钢线，称之为避雷线。后来在房屋建筑上也推广了这种形式，开始布设在方脊、屋角、房檐等处作雷电保护，以后这种方式又有所改进。
4.1.4避雷带
在房屋建筑雷电保护上，用扁平的金属带代替钢线接闪的方法称之为避雷带，它是由避雷线改进而来。在城市高大楼房上，使用避雷带比避雷针有较多的优点，它可以与楼房顶的装饰结合起来，可以与房屋的外形较好的配合，即美观防雷效果又好，特别是大面积的建筑，它的保护范围大而有效，这是避雷针所无法比的。避雷带的制作，采用扁钢，截面积不小于48mm2，其厚度不应小于4mm。
4.1.5避雷网
避雷网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电保护的方法（必要时还可以辅助避雷网），也叫做暗装避雷网。它是根据古典电学中法拉第笼的原理达到雷电保护的金属导电体网络。
暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据一般建筑物的结构，钢筋距面层只有6-7cm，面层愈薄，雷击点的洞愈小。但有些建筑物的防水层和隔热层较厚，入彀钢筋距面层厚度大于20cm，最好另装辅助避雷网。辅助避雷网一般可用直径为6mm或以上的镀锌圆钢，网格大小可根据建筑物重要性，分别采用5m′5m或10m′10m的圆钢制成。避雷网又分明网和暗网，其网格越密可靠性越好。
建筑物顶上往往有许多突出物，如金属旗杆、透气管、钢爬梯、金属烟囱、风窗、金属天沟等，都必须与避雷网焊成一体做接闪装置。在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、屋檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭
辅助网。
避雷带和避雷网的结构设计
避雷带和避雷网一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下列数值：
圆钢直径为8mm，扁钢截面积为48mm2，扁钢厚度为4mm。
避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线架设。
安装避雷带和避雷网要注意下面事项：
1、避雷带及其连接线经过沉降沟（沉降沟：一座较长的多层建筑物，往往在横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物损坏）时，应备有10-20cm以上的伸缩余裕的跨越线。
2、 有女儿墙的平顶房屋，其宽度小于24m时，只须沿女儿墙上部敷设避雷带；宽度大于24m时，须在房面上两条避雷带之间加装明装连接条，连接条的间距不大于20m时，只在屋檐上装避雷带；宽度大于20m时，需在屋面上加装明装连接条，连接条间距不大于20m。
3、瓦顶房屋面坡度为27°-35°，长度不超过75m时，只沿屋脊敷设避雷带。四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短避雷针或将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于12m，且长度大于75m时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带。
4、当屋顶面积非常大时，应敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度视建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5′5m的密网格，一般建筑物用20′20m的网格即可。
在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、房檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网，避雷网格大小按上述要求。采用避雷带和避雷网保护时，屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙、排气楼、天窗及建筑装饰等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分，都要装设短避雷针或避雷带保护，或暗装防护线，并连接到就近避雷带或避雷网上。对金属旗杆、金属烟囱、钢爬梯、风帽、透气管等必须与就近的避雷带、避雷网焊接。
采用避雷带和避雷网保护时，每一座房屋至少有两根引下线（投影面积小于50m2的建筑物可只用一根）。避雷引下线最好对称布置，例如两根引下线成"一"字或"Z"字形，四根引下线要做成"工"字形，引下线间距离不应大于20m，当大于20m时，应在中间多引一根引下线。见《雷电与避雷工程的避雷带和避雷网的结构设计》
接闪器的选择和布置
合理设计的接闪器将显著地减少雷电击中需要防雷空间的可能性。
只有将防雷装置的设计与建筑结构设计同时进行时，才能在技术和经济上得到最优化的组合。特别是在设计建筑物时，就应充分利用建筑物的金属物作为防雷装置的诸部分之用。
接闪器可由以下一种或多种组成选择：
1) 独立避雷针；
2) 架空避雷线或架空避雷网；
3) 直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。
接闪器的布置：
GB50057-94 接闪器布置应符合下表的规定：
建筑物防雷类别滚 球半径hr(M) 避雷网网格尺寸（M）
第一类防雷建筑物 30
第二类防雷建筑物 45
第三类防雷建筑物 60
布置接闪器时，可单独或任意组合采用滚球法避雷网。
滚球法：滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，该部分就得到接闪器的保护。
IEC1024-1：1990 当符合下表的要求时，接闪器的布置就是合适的。按照保护级别布置接闪器
就设计接闪器系统而言，下列方法可单独使用，也可结合使用，只要接闪装置不同部分所提供的保护区能相互衔接，并确保建筑物得到完全的保护就行（见IEC1024-1第2.1.2条）：
--保护角法：
--滚球法：
--网格法：
所有这三种方法都可用于独立、半独立和非独立的防雷系统的设计。
1、 保护角法：接闪导体、避雷针、避雷杆塔和避雷线的位置，应使被保护建筑物的各个部分都处于由接闪装置导体上的各点以""角朝四面八方向地面投影所形成的轨迹面之内。保护角法有几何局限。
2、滚球法：对具有复杂几何形状的建筑物，或当IEC1024-1的表1排除采用保护角法时，应采用滚球法来确定建筑物的面积和各部分的保护空间。"滚球"半径应符合所选择的防雷系统保护等级。
滚球法是在建筑物上才利用半径为"R"的球，绕建筑物滚动，直到碰到地平面，或碰到与地平面接触且能用作雷电导体的任何永久性建筑物或物体为止。在滚动接触建筑物的地方便有可能受到雷击。在这样的点和地段处，就需要由接闪导体来提供防雷保护。
防雷系统的保护空间就是"滚球"接触该导体并作用于建筑物时并未穿过的那块空间的体积。保护等级和防雷系统的安装成本随所选滚球的尺寸的缩小而增加。
3、 网格法：接闪导体或屋顶导体应形成一个闭合多边形，其周边应靠近屋顶的边缘布设。这种多边形接闪装置应通过增设相互连接的横向接闪导线来完善，以形成符合IEC1024-1表1要求的网格。
选型程序：
(1)评估保护级数；
(2)选择合适的保护半径；
在地球上所处径、纬度的不同Na也不同。
评估保护级数
1、查出当地的雷电密度Na 我国北方地区一般为4，可查图而来。
理论上 1）建筑物的重要程度；
2）建筑物的危险程度；
现场记录风险内容： 3）建筑物的人员密度；
4）建筑物的构筑位置；
5）建筑物的建筑结构；
6）建筑物所在地的雷电密度；
2、做工地现场勘察
实际上：根据多年的实践经验，在实际运用上，多采用1类。查出滚球法半径D。
3、计算和选择合适的保护半径：根据上列Rp= h (2 hr – h ) 公式，设计人员需考虑所选择避雷针的型号，其保护半径将能覆盖在不同垂直距离上的受保护平面。
避雷针选型确定以后，安装时应注意以下事项：
a.砖木结构的房屋，可把避雷针敷设在山墙顶部或屋脊上，用抱箍或对锁坶丝固定于梁上，固定部分的长度为针高的1/3。也可以将避雷针嵌于砖墙或水泥中，为了结构的坚固，插在砖墙中的部分为针高的1/3，插在水泥中部分约为针高的1/4-1/5。
b.对于平顶屋上的避雷针应安上底座与屋顶层连接，并用螺丝紧固好。
4.1.6引下线
连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线。
雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线，经过实践证明这种方法不但可行，而且比专门引下线有更多的优点，因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的"法拉第"笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，可以避免发击和旁侧闪击的现象发生。
关于引下线，"规范"作如下规定：《GB50057-94》引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不小于下列数值：
圆钢直径为 8mm；扁钢截面为 48mm2；扁钢厚度为 4mm。
装在烟囱上的引下线其尺寸不小于：圆钢直径?12mm；扁钢厚度为4mm，截面积为100mm2。
所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。
引下线的固定支撑点间隔不得大于1.5-2m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。
为了减少引下线的电感量，引下线应沿最短接地路径敷设。对于建筑艺术要求较高的建筑物，引下线可采用暗敷设，但截面要加大。
由于建筑物的造型不同，不能做直线引下时，应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的0.1倍，一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角。
引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点，以防接触电压的危害。
距地面2M以内的引下线，应有良好的保护，用瓷管或耐阳光的塑料管套住，避免人或动物触碰。
为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻，要在每根引下线上做断接卡子，断接卡子"规范"规定距地面最高为1.8M。暗装引下线也应在相应的地方做断接卡子接线盒。（利用混凝土柱钢筋做引下线时，不必做断接卡子，但必须引出测量线端子外露墙面）断接卡子必须镀锌，并保护接触面严密，接触面不得小于10mm2卡接母丝直径必须大于8mm，卡接母丝上应套有弹簧垫圈。
4.2建筑物的内部防雷工程
建筑物的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。
雷击电子设备的途径和损坏机理
雷击电子设备的途径，雷击电子设备的途径可分为三种情况：
(一)雷电直接击中电子设备网络物理线路
落雷点为电源高电压侧,雷电沿供电线路侵入到电子设备系统供电部分,产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。
雷电直击网络无线通信的天线，沿天馈进入网络系统，造成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设备损坏。
雷击网络通信有线线路（如光缆、DDN、帧中继、Ｘ.25专线、电话线）产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。
(二)感应过电压
雷电击中建筑物引起的过电压情况
１．回路感应过电压
由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路（如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相接的电子设备。
２．线路感应过电压
是网络通信线路上感应过电压，分静电感应与电磁感应
１）静电感应主要是指架空线路设于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷被速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两测传播，侵入导线路端接的网络设备将其损坏。
２）当雷电直接击在避雷针、避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近形成一个很强的感应电磁场。这强大的感应电磁场将直接感应在电源 线或网络通信设备上，形成感应过电压侵入到网络系统中，损坏网络设备。高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1KM范围内网络系统产生电磁感应作用，造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70%以上。
３．耦合与转移过电压
雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦合或转移到网络设备上，造成设备的损坏。
(三)雷击地电位抬高入侵
浪涌对邻近建筑物的危害
建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至人身安全。这种由于接地技术处理不当引起地电位的反击，造成整个网络系统设备全部击毁。地电位暂态高电位危及到相邻建筑物内网络设备，如网络系统建筑物没有遭雷击又无采取过电压保护措施，附近建筑物遭雷击后，暂态高电位将沿地下管道传至网络设备接地系统中对线路发生反击，使得与这些线路相连接的设备受到暂态高电位的损害。
雷击过电压
不管是雷电冲击波或者是地电位反击，都会在网络、线路或设备上产生瞬时的雷击过电压。雷击过电压又分为纵向过电压和横向过电压。
1．纵向过电压：
在平衡电路某点出现的对地的过电压称之为纵向过电压。地电位上升起的电压，可看做是从地系统侵入的纵向过电压。
2．横向过电压：
在平衡电路线与线之间，或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡，或因纵向防护元件动作时间的差异，都会导致横向过电压的产生。 连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。
电子设备的损坏机理
纵向冲击对平衡电路中设备元部件的损坏有：损坏跨接在线与地之间的元部件或其绝缘介质；击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等。横向冲击则同信息一样可在电路中传输，损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件。
设备中元部件遭受雷击损坏的程度，取决于不同的绝缘水平及受冲击的强度。对具有自行恢复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦冲击消失，绝缘很快得到恢复，有些非自行恢复的绝缘介质，如果击穿后只流过很小的电流，常不会立即中断设备的运行，但随时间的推移，元部件受潮其绝缘逐渐下降，电路特性变坏，最后将使电路中断。
有的设备元部件如晶体管的集电极与发射极或发射极与基极，若发生反向击穿就出现了永久性损坏，对易受能量损坏的元器件，受损坏程度主要取决于流过其上的电流及持续时间。
雷击电磁脉冲防护措施
（1）大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。
（2）对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式要求：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，并与之保持较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。
（3）根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷击区域；建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，越往内部，危险程度越低。雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面由外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏敝层形成。电气通道以及金属管等金属构件，穿过各级雷电保护区时必须在每一穿过点做等电位连接。
（4）进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、 LPZ1与LPZ2区交界处、以及终端设备的前端，根据IEC1312－－雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD（瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护电子设备因受雷电闪击及其它干扰造成传导电涌过电压危害的有效手段。
总结
2010年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
作为电气设计人员都非常清楚，建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨;同时必须严格按照国家规范，善为谋划，精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨，所以文中不足之处，望同行不吝赐教。
30
参考文献
［1］国家标准 建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版)北京 中国计划出版社2001
［2］中南建筑设计院主编 建筑物防雷设计安装99D562 北京 中国建筑标准设计研究所出版1999.12
［3］朱林根 主编 21世纪建筑电气设计手册下册 北京 中国建筑工业出版社2001.3
［4］虞昊
［5］关象石
清华大学出版社出版 1996.5 1999
31 《现代防雷技术基础》《防雷技术标准规范汇编》中国计划出版社出版
致谢
本论文是在张如华老师的悉心指导下完成的，在此予以衷心的感谢。他严肃的科学，严谨的治学精神，精准求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到最终成，张如华老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此我谨向张如华老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。通过毕业论文的准备，使我对大学三年的学习有了一个全面的综合，能力和水平得到明显的提高，感谢所有帮助过我的人。
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湖南生物机电职业技术学院
毕业设计（论文）
建筑物防雷设计
专 业 机电一体化
班 级 一体化310
姓 名 周 亮
指导教师 张 桂 华
2010年5月
目 录
第一章 绪论…………………………………………………………..…………………………3
1.1 概述…………………………………………………………………….…………….……3
第二章 建筑物的防雷分类……………………………….………………………………….. 10
2.1第一类建筑物…………………………………………………………………………………10
2.2第二类建筑物…………………………………………………………………………………10
2.3 第三类建筑物……………………………………………………………………..………10
第三章 建筑物的防雷措施……………………………………………………………..……..……16
3.1一般规定…………………………………………………………………………..….………16
3.2第一类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.3第二类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.4第三类防雷建筑物的防雷措施……………………………………………………………16
3.5 其他防雷措施………………………………………………………………………………16
第四章 建筑物的防雷系统……………………………………………..………………………….16
4.1建筑物的外部防雷系统………………………………………………………………………16
4.2建筑物的内部防雷系统……………………………………………………………………16 总结 ……………………………………………………………………………………….………31 参考文献 …………………………………………………………………………………………32 致谢 ……………………………………………………………………………………….………33
摘要
随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。本文就设计中建筑物防雷防雷分类、建筑物的防雷措施、防雷装置、接闪器的选择和布置等做了一些分析。
关键词：建筑物 防雷保护 防雷系统
第一章 绪论
1.1概述
雷电，一门古老而有神秘色彩的科学。雷电创造了生命，但也带来了灾难。人类在各个历史时期都与雷电做斗争，尽管付出巨大的代价，但人们也在防雷工作中取得了巨大的成就。
自从有人类历史以来，各个时期都记录着人们和雷电斗争的历史。自从富兰克林（Benjamin Franklin，1706—1790）研究大气物理建立雷电理论并发明了避雷针以来，人类同雷电的斗争进入了新的领域。富兰克林以后，现代工业化开始发展，尤其是在俄国工程师多勃罗奥里斯基（1862—1919）发明了三相感应电机和变压器实现电能远距离传输；美国发明家贝尔（1847—1922）发明了电话以后，人类很快进入了电气化时代。这个时候雷电的危害从过去的以直击雷击毁地上的人和物为主发展成为以通过导线传播的雷电波为主。经过长期的研究，人们建立起了感应雷和高电压反击的理论，弄清了高电压雷电波在金属导线上的传播规律，并于1890年发明了带串联间隙和熔断器的避雷器。1922年美国西屋电气公司研制成功了炭化硅避雷器，1972年日本日立公司研制成功了配电用无间隙避雷器，防雷科学得到了大的发展，高电压雷电保护技术基本成熟。
事物总是这样：一种矛盾得到解决，另一种隐含在原来矛盾内部的不被重视的矛盾回跃升成为主要矛盾。20世纪70年代以后，随着世界半导体集成技术的不断发展和完善，新的矛盾产生了。由于半导体集成电路十分脆弱无法耐受过电压和过电流的冲击，使得智能化弱电设备的雷击灾害显著增加。电子计算机网络系统、有线传输通信系统、微波传输通信系统、工业自动化控制系统等等与人类生活关系密切的行业受到了严重的雷害威胁。弱电的雷电保护成为雷电防护行业新的研究领域。 工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步区研究和解决。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术，但这些理论、技术和设备并为得到很好的推广。因此，增强防雷意识成为全社会关注的问题。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB 50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。
这是一组触目惊心的数字
1992年8月刚刚敷设的福建德化－永春二级埋地光缆在距永春10KM处距光缆10M的大树遭雷击。雷电流沿树根泄入大地，因无排流线等降低电位措施，将光缆的金属护层与塑料处护层击穿成许多小孔，雷电电弧将钢带击穿成孔洞，烧断光缆数根。
1993年5月17日，6月3日，某自治区证券中心两次受到雷击，击坏计算机16台。 1994年5月7日，南方某报社一次雷击损坏计算机近百台。
1995年6月，南方某省银行结算中心，33层高的大楼遭到雷击，计算机网络系统停止工作3天，几亿元资金不能正常结清，仅利息就损失200万元人民币。
1999年8月9日，吉林省蛟河发生雷灾，天岗地区某单位的通讯设备被雷击毁。当地1000余台电视机和300余部电话出现故障，雷害发生后的36小时之内，远离百里的蛟河市区，市话手机全停。银行专线无法正常进行，损失严重。相当多的公安机关的专网和军事机
关的雷达也受到雷击。被雷击上的部门就如同得了感冒一样，难受的不仅是他们自己，而且还会传染开来，给相关的部门和人们带来损失，甚至引发社会问题。
一般而言，雷电活动以季节上看，夏季最活跃，冬季较少，从地区分布上看，赤道最活跃，随纬度升高而减少。以雷电日计算，我国根据多年统计得出的平均雷电日，西北15日以下，长江以北包括东北在15-40日之间，长江以南地区达40日以上，雷州半岛和海南岛是雷电活动最剧列的地区，达120-130日，总体上讲我国的雷活动很强。
随着现代社会的发展，建筑物的规模不断扩大，其内各种电气设备的使用日趋增多，尤其是计算机网络信息技术的普及，建筑物越来越多采用各种信息化的电气设备。我国每年因雷击破坏建筑物内电气设备的事件时有发生，所造成的损失非常巨大。因此建筑物的防雷设计就显得尤为重要。
第二章 建筑物的防雷分类 建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。
2.1第一类建筑物：
1、凡制造、使用和储存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者；
2、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物；
3、具有1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡者。
2.2第二类建筑物：
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、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别主要的建筑物；
3、国家级计算中心、国际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；
4、制造使用或储存爆炸物质的建筑物，且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1区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、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物；
7、工业企业内有爆炸危险的露天钢制封闭气罐；
8、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；
9、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。 注：建筑物年预计雷击次数应按下式确定：
N ＝ k Ng Ae 式中：1. N ──建筑物预计雷击次数（次／a）；
k ──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建
筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；
Ng ──建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2·a）］； Ae──与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。
2. 雷击大地的年平均密度应按下式确定：
Ng ＝ 0.024T d 1.3 式中：T d──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。
3．建筑物等效面积Ae应为其实际平面积向外扩大后的面积。其计算方法应符合下列规
定：
（1）当建筑物的高H小于100m时，其每边的扩大宽度和等效面积应按下列公式计算确定（附图1．1）：
DH(200H) Ae[LW2(LW)H(200H)H(200H)]·106 式中：D──建筑物每边的扩大宽度（m）；
L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高（m）。
（2）当建筑物的高H等于或大于100m时，其每边的扩大宽度应按等于建筑物的高H计算；建筑物的等效面积应按下式确定。
Ae ＝[ LW＋2 H（L＋W）＋πH2 ]·10-6
（3）当建筑物各部位的高不同时，应沿建筑物周边逐点算出最大扩大宽度，其等效面积Ae应按每点最大扩大宽度外端的连接线所包围的面积计算。
建筑物平面积扩大后的面积Ae如附图1．1中周边虚线所包围的面积。
3.3第三类建筑物：
1、省级重点文物保护的建筑物及省级档案馆；
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、办公搂等一般性民用建筑物；
4、预计雷击次数大于或等于0.06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21区、22区、23区火灾危险环境；
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；在平均雷暴日小于或等于15d/a的地区，高度在20m及以上的烟囱、水塔等孤立的高耸建筑物。
3.1一般规定
第三章 建筑物的防雷措施
1.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四、五、六款所规定的第二类防雷建筑物尚应采取防雷电感应的措施。
2.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。
3.2第一类防雷建筑物的防雷措施 3.2.1独立避雷针（网）
1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、应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均处于接闪器的保护范围内。架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。
二、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：当有管帽时应按表１－1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。
表１－1有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间
三、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、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仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口。
四、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。
五、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(图１－1)应符合下列表达式的要求，但不得小于3m：
(1)地上部分：当hx
Sa1≥0.4(Ri+0.1hx)
当hx≥5Ri时，
Sa1≥0.1(Ri+hx)
(2)地下部分：Se1≥0.4Ri
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，Ω ；
hx ---被保护物或计算点的高度，m。
图１－1防雷装置至被保护物的距离
六、架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离(图１－1)，应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：
当(h+l/2)
Sa2≥0.2Ri+0.03(h+l/2)
当(h+l/2) ≥5Ri时,
Sa2≥0.05Ri+0.06(h+l/2)
式中Sa2---中避雷线(网)至被保护物的空气中距离，m ；
h---避雷线(网)的支柱高度，m ；
l---避雷线的水平长度，m 。
七、架空避雷网至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离，应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：
当(h+l1)
Sa2≥1/n?[0.4Ri+0.06(h+l1)]
当(h+l1) ≥5Ri时,
Sa2≥1/n?[0.1Ri+0.12(h+l1)]
式中l1---从避雷网中间最低点沿导体至最近支柱的距离，m ；
n---从避雷中间最低点导体至最近支柱并有同一距离l1的个数。
八、独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网应有独立的接地装置，每一引下线的冲击接地电阻不宜大于10Ω。在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻。
2.防雷电感应的措施，应符合下列要求：
一、建筑内的设备、管道、构架、电缆金属外皮、钢屋架、钢窗等较大金属物和突出屋面的放散管、风管等金属物，均应接到防雷电感应的接地装置上。
金属屋面周边每隔18～24m应采用引下线接地一次。
现场浇制的或由预制构件组成的钢筋混凝土屋面，其钢筋宜绑扎或焊接成闭合回路，并应每隔18～24m采用引下线接地一次。
二、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物，其净距小于100mm时应采用金属线跨接，跨接点的间距不应大于30m；交叉净距小于100mm时，其交叉处亦应跨接。 当长金属物的弯头、阀门、法兰盘等连接处的过渡电阻大于0.03Ω时，连接处应用金属线跨接。对有不少于5根螺检连接的法兰盘，在非腐蚀环境下，可不跨接。
三、防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10Ω。防雷电感应的接地装置与独立避雷针、架空避雷线或架空避雷网的接地装置之间的距离应符合
1. 中的五款的要求。
屋内接地干线与防雷电感应接地装置的连接，不应少于两处。
3.防雷电波浸入的措施，应符合下列要求：
一、低压线路宜全线采用电缆直接地敷设，在入户端应将电缆的金属外皮、钢管接到防雷电感应的接地装置上。当全线采用电缆有困难时，可采用钢筋混凝土杆和铁横担的架空线，并应使用一段金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合下列表达式的要求，但不应小于15m:
式中l－金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋于地中的长度，m ；
ρ－埋电缆处的土壤电阻率，Ω·m 。
在电缆与架空线连接处，尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
二、架空金属管道，在进出建筑物处，应与防雷电感应的接地装置相连。距离建筑物100m内的管道，应每隔25m左右接地一次，其冲击接地电不应大于20Ω，并宜利用金支架或钢筋混凝土支架的焊接、绑扎钢筋网作为引下线，其钢筋混凝土基础宜作为接地装置。 埋地或地沟内的金属管道，在进出建筑物处亦应与防雷电感应的接地装置相连。
3.2.2避雷针（网）安装在建筑物上
避雷针或网格不大于5m×5m或6m×4m的避雷网或由其混合组成的接闪器直接装在建筑物上，避雷网应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并必须符合下列要求：
1.所有避雷针应采用避雷带互相连接。
2.引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于12m。
3.排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的管道符合独立避雷针（网）防直击雷措施的二、三款的要求。
4.建筑物应装设均压环，环间垂直距离不应大于12m，所有引下线、建筑物的金结构和金设备均应连到环上。均压环可利用电气设备的接地干线环路。
10
5.防直击雷的接地装置应建筑物敷设成环形接地体，每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω，并应和电气设备接地装置及所有进入建筑物的金属管道相连，此接地装置可兼作防雷电感应之用。
6.防直击雷的环形接地体尚宜按以下方法敷设：
(1)当土壤电阻率ρ小于或等于500Ω·m时，对环形接地体所包围的面积的等效圆半径大于或等于5m的情况,环形接地体不需补加接地体；对等效圆半径
引下线处应补加水平接地体或垂直接地体.
当补加水平接体时，其长度应按下式确定： 小于5m的情况，每一
式中lr ---补加水平接地体的长度，m ；
A---环形接地体所包围的面积，m2 。
当补加垂直接地体时,其长度应按下式确定：
式中lv ---补加垂直直接地体的长度，m 。
(2)当土壤电阻率ρ为500Ω·m至3000Ω·m时，对环形接地体所包围的面积的等效圆半径
大于或等于 m的情况，环形接地体不需补加接地体；对等效圆半径小于
m的情况，每一引下线处应补加水平接地或垂直接地体。
当补加水平接地体时，其总长度应按下式确定：
11
当补加垂直接地体时，其总长度应按下式确定：
注：按本款方法敷设接地体时，可不计及冲击接地电阻值。
7.当建筑物高于30m时，尚应采取以下防侧击的措施：
(1)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；
(2)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。
8.在电源引入的总配电箱处宜装设过电压保护器。
3.3第二类防雷建筑物的防雷措施 3.3.1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、采用装设在建筑物上的避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的网格。所有避雷针应采用避雷带相互连接。
二、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等管道应符合第一类防雷建筑物防直击雷措施第条二款的要求。
三、排放无爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、烟囱，1区、11区和2区炸危险环境的自然通风管，装有阻火器的排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管，第一类防雷建筑物防直击雷措施第三款所规定的管、阀及煤气放散管等，其防雷保护应符合下列要求：
(1)金属物体可不装接闪器，但应和屋面防雷装置相连；
(2)在屋面接闪器保护范围之外的非金属物体应装接闪器，并和屋面防雷装置相连。
四、引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。
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每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者间在地中的距离应符合下列表达式的要求，但不应小于2m：
Se2≥0.3kcRi
式中Se2－地中距离，m ；
kc－分流系数。（单根引下线应为1，两根引下线及接闪器不成闭合环的多根引线应为0.66，接闪器成闭合环或网状的多根引下线时应为0.44。）
在共用接地装置与埋地金管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
五、利用建筑物的钢筋作为防雷装置时应符合下列规定：
(1)建筑物宜利用钢筋混凝土屋面、梁、柱、基础内的钢筋作为引下线。第二类防雷建筑物分类中的二、三、八、九款所规定的建筑物尚利用作为接闪器。
(2)当基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于4%及基础的外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，宜利用基础内的钢筋作为接地装置。
(3)敷设在混凝土中作为防雷装置的钢筋或圆钢，当仅一根时，其直径不应小于10mm。被利用作为防雷装置的混凝土构件内有箍筋连接的钢筋，其截面积总和不应小于一根直径为10mm钢筋的截面积。
(4)利用基础内钢筋网作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：
S≥4.24kc2
式中S－钢筋表面积总和，m2 。
(5)当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表１－2的规定。
表１－2第二类防雷建筑物环形人工基础接地体的规格尺寸
注: ①当长度相同、截面相同时,宜优先选用扁钢;
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②采用多根圆钢时,其敷设净距不小于直径的2倍;
③利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。除主筋外,可计入箍筋的表面积。
(6)构件内有箍筋连接的钢筋或成网状的钢筋，其箍筋与钢筋的连接，钢筋与钢筋的连接应采用土建施工的绑扎法连接或焊接。单根钢筋或圆钢或外引预埋连接板、线与上述钢筋的连接应焊接或采用螺栓紧固的卡夹器连接。构件之间必须连接成电气通路。
六、当土壤电阻率ρ小于或等于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。但其接地体应符合下列规定之一：
(1)防直击雷的环形接地体的敷设应符合中的6. (1)项的要求，但土壤电阻率ρ的适用范围应放大到小于或等于3000Ω·m。
(2)在符合利用建筑物钢筋作为防雷装置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80m时，可不另加接地体。
(3)在符合利用建筑物钢筋作为防雷装置规定的条件下，对6m柱距或大多数柱距为6m的单层工业建筑物，当利用柱子基础的钢筋作为防雷的接地体并同时符合下列条件时，可不另加接地体：
1) 利用全部或绝大多数柱子基础的钢筋作为接地体；
2) 柱子基础的钢筋网通过钢柱，钢屋架，钢筋混凝土柱子、屋架、屋面板、吊车梁等构件的钢筋或防雷装置互相连成整体；
3) 在周围地面以下距地面不小于0.5m，每一柱子基础内所连接的钢筋表面积总和大于或等于0.82 m2。
七、在电气接地装置与防雷的接地装置共用或相连的情况下：当低压电源线路用全长电缆或架空线换电缆引入时，宜在电源线路引入的总配电箱处装设过电压保护器；当Y，yno型或D，yn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时，在高压侧采用电缆进线的情况下，除按国家现行有关规范的规定在高压侧装设避雷器外，尚宜在低压侧各相上装设避雷器。
八、高度超过45m的钢筋混凝土结构、钢结构建筑物，尚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。钢筋连接应符合上述五款要求；
(2)应利用钢柱或柱子钢筋作为防雷装置引下线；
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(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；
(4)竖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。
3.3.2.第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，其防雷电感应的措施应符合下列要求：
一、建筑物内的设备、管道、构架等主要金属物，应就近接至防直击雷接地装置或电气设备的保护接装置上，可不加设接地装置。
二、平行敷设的管道、构架和电缆金属外皮等长金属物应符合第一类建筑物防雷电感应措施
二、款要求，但长金属物连接处可不跨接。
三、建筑物内防雷电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于两处。
3.3.3.防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：
一、当低压线路全长采用埋地电缆或敷设在架空金属线槽内的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地；第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，上述金属物尚应与防雷的接地装置相连。
二、第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：
(1)低压架空线应改换一段埋地金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入，其埋地长度应符合表达式的要求，但电缆埋地长度不应小于15m。入户端电缆的金属外皮、钢管应与防雷的接地装置相连。在电缆与架空线连接处尚应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
(2)平均雷暴日小于30d/a地区的建筑物，可采用低压架空线直接引入建筑物内，但应符合下列要求：
1)在入户处应装设避雷器或设2～3mm的空气间隙，并应与绝缘子铁脚、金具连在一起接到防雷的接地装置上，其冲击接地电阻不应大于5Ω。
2)入户处的三基电杆绝缘子铁脚、金具应接地，靠近建筑物的电杆，其冲击接地电阻不应大于10Ω，其余两基电杆不应大于20Ω。
三、第二类防雷建筑物分类中的一、二、三、八、九款所规定的建筑物，其低压电源线路应符合下列要求：
(1)当低压架空线转换金属铠装电缆或护套电缆穿钢管直接埋地引入时，其埋地长度应大于或等于15m，尚应符合本条第二款（1）项的其它要求。
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(2)当架空线直接引入时，在入户处应加装避雷器，并将其与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。靠近建筑物的两基电杆上的绝缘子铁脚应接地，其冲击接地电阻不应大于30Ω。
四、架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。第二类防雷建筑物分类中的四、五、六款所规定的建筑物，引入、引出该建筑物的金管道在进出处应与防雷的接地装置相连；对架空金属管道尚应在距建筑物约25m处接地一次，其冲击接地电阻不应 10Ω。
3.4第三类防雷建筑物的防雷措施 3.4.1.防直击雷的措施，应符合下列要求：
一、宜采用装设在建筑物上的避雷网(带)或避雷针或由这两种混合组成的接闪器。避雷网(带)应按规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易雷击的部位敷设。并应在整个屋面组成不大于20m×20m或24m×16m的网格。
平屋面的建筑物，当其宽度不大于20m时，可仅沿周连敷设一圈避雷带。
二、突出屋面的物体的保护方式应符合第二类防雷建筑物防直击雷措施中的二、三款的规定。
三、引下线不应少于两根，但周长不超过25m且高度不超过40m的建筑物可设一根引下线。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于25m。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于25m。
每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30Ω，但对第三类建筑物分类中的二款所规定的建筑物则不宜大于10Ω。其接地装置宜与电气设备等接地装置共用。防雷的接地装置宜与埋地金属管道相连。当不共用、不相连时，两者间在地中的距离不应小于2m。
在共用接地装置与埋地金属管道相连的情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
四、建筑物宜利用钢筋混凝土屋面板、梁、柱和基础的钢筋作为接闪器、引下线和接地装置，并应符合第二类防雷建筑物利用建筑物钢筋作为防雷装置中的(2)、(3)、(6)款和下列的规定：
(1)利用基础内钢筋作为接地体时，在周围地面以下距地面不小于0.5m，每根引下线所连接的钢筋表面积总和应符合下列表达式的要求：
S≥1.89kc2
式中S——钢筋表面积总和，m2 。
(2)当在建筑物周边的无钢筋的闭合条形混凝土基础内敷设人工基础接地体时，接地体的规格尺寸不应小于表１－3的规定。
表１－3第三类防雷建筑物环形人工基础接地体的规格尺寸
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注:①当长度相同、截面相同时,宜优先选用扁钢;
②采用多根圆钢时,其敷设净距不小于直径的2倍;
③利用闭合条形基础内的钢筋作接地体时可按本表校验。除主筋外,可计入箍筋的表面积。
五、当土壤电阻率ρ小于或等于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，其接地体应符合第二类防雷建筑物利用建筑物钢筋作为防雷装置六、的规定，但其(2)、(3)款应改为在符合前款规定的条件下及其（3）款3)项所规定的钢筋表面积总和改为大于或等于0.37 m2。
六、高度超过60m的建筑物，其防侧和等电位的保护措施应符合第二类防雷建筑物防直接雷击措施八款（1）、（2）、（4）的规定，并应将60m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。
3.4.2.防雷电波侵入的措施，应符合下列要求：
一、对电缆进出线，应在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。当电缆转换为架空线时，应在转换处装设避雷器；避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
二、对低压架空进出线，应在进出处装设避雷器并与绝缘子铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地装置上。当多回路架空进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其它型式的过电压保护器，但绝缘子铁脚、金具仍应接到接地装置上。
三、进出建筑物的架空金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地装置上或独自接地，其冲击接地电阻不宜大于30Ω。
3.5 其它防雷措施
3.5.1.当一座防雷建筑物中兼有第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷分类和防雷措施宜符合下列规定：
一、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时，该建筑物宜确定为第一类防雷建筑物。
二、当第一类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%以下，且第二类防雷建筑物的面积占建筑物总面积的30%及以上时，或当这两类防雷建筑物的面积均小于建筑物总面积的
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30% ，但其面积之和又大于30% 时，该建筑物确定为第二类防雷建筑物。但对第一类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入，应采取第一类雷建筑物的保护措施。
三、当第一、二类防雷建筑物的面积之和小于建筑物总面积的30%，且不可能遭直接雷击时，该建筑物可确定为第三类防雷建筑物；但对第一、二类防雷建筑物的防雷电感应和防雷电波侵入，应采取各自类别的保护措施；当可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。
3.5.2.当一座建筑物中仅有一部分为第一、二、三类防雷建筑物时，其防雷措施宜符合下列规定：
一、当防雷建筑物可能遭直接雷击时，宜按各自类别采取防雷措施。
二、当防雷建筑物不可能遭直接雷击时，可不采取防直击雷措施，可仅按各自类别采取防雷电感应和防雷电波侵入的措施。
三、当防雷建筑物的面积占建筑物总面积的50%以上时，该建筑物宜按1.条的规定采取防雷措施。
3.5.3.当采用接闪器保护建筑物、封闭气罐时，其外表面的2区爆炸危险环境可不在滚球法确定的保护范围内。
3.5.4.固定在建筑物上的节日彩灯、航空障碍信号灯及其它用电设备的线路，应根据建筑物的重要性采取相应的防止雷电波侵入的措施。并应符合下列规定：
一、无金属外壳或保护网罩的用电设备宜处在接闪器的保护范围内，不布置在避雷网之外，并不宜高出避雷网。
二、从配电盘引出的线路宜穿钢管。钢管的一端宜与配电盘外壳相连；另一端宜与用电设备外壳、保护罩相连，并宜就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间断开时宜设跨接线。
三、在配电盘内，宜在开关的电源侧与外壳之间装设过电压保护器。
3.5.5.粮、棉及易燃物大量集中的露天堆场，宜采取防直击雷措施。当其年计算雷击次数大于或等于0.06时，宜采用独立避雷针或架空避雷线防直击雷。独立避雷针和架空避雷线保护范围的滚球半径hr可取100m。
在计算雷击次数时，建筑物的高度可按堆放物可能堆放的高度计算，其长度和宽度可按可能堆放面积的长度和宽度计算。
3.5.6.在独立避雷针、架空避雷线(网)的支柱上严禁悬挂电话线、广播线、电视接收天线及低压架空线等。
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3.5.7.砖烟囱、钢筋混凝土烟囱，宜在烟囱上装设避雷针或避雷环保护。多支避雷针应连接在闭合环上。
当非金属烟囱无法采用单支或双支避雷针保护时，应在烟囱口装设环形避雷带，并应对称布置三支高出烟囱不低于0.5m的避雷针。
钢筋混凝土烟囱的钢筋应在其顶部和底部与引下线贯通连接的金属爬梯相连。宜利用钢筋作为引下线和接地装置，可不另设专用引下线。
高度不超过40m的烟囱，可只设一根引下线，超过40m时应设两根引下线。可利用螺栓连接或焊接的一座金属梯作为两根引下线用。
金属烟囱应作为接闪器和引下线。
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第四章 建筑物的防雷系统 建筑物的防雷系统由外部防雷系统和内部防雷系统组成。
4.1建筑物的外部防雷系统
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。下面分别对以上三个主要因素的相关技术及安装进行描述。
主要讲本部分的内容是对建筑物外部空气如何截雷，把雷电流向大地中泄放的问题。 本部分的内容提要是：
(1)接闪器：避雷针、避雷线、避雷带、避雷网
(2)避雷带和避雷网的结构设计
(3)接闪器的选择和布置
4.1.1接闪器
直接截受雷击，以及用作接闪的器具、金属构件和金属屋面等，称之为接闪器。功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物免受雷害。
从公元1753年，富兰克林发明了避雷针以来，避雷针作为接闪器唯一的形式，延续了上百年的历史，从十九世纪以后，逐渐有出现了避雷线、避雷带和避雷网。其分类如下：避雷针、避雷线 、避雷带 、避雷网, 下面逐一介绍。
4.1.2避雷针
尖端放电
由物理学可知，通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以从整体来看不显示带电现象。当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性。当物体内部的正电荷多于负电荷时，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中的同性电荷总是受到相互排斥电场力的作用。以图中带尖锋的金属球为例，假如金属球上带负电（同样也可以理解带上正电），由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的最外层表面，并且容易逃离金属球。球的尖锋部分，电子受到同性电荷往外排斥力最强，最容易被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”。
公元1749年4月29日，富兰克林在给约翰·米西尔（John Mitchel）的信中提出了，云层由于不断受到蒸汽摩擦而带电的看法，他认为"当带电的云块飘过田野、掠过高山、巨树、耸立的高塔、尖屋顶、船舶桅杆、烟筒等物的时候，拖曳出电火，正如许多尖导体和突出物产生的现象一样，整个云层就在那里放出电来"由此，他提出了避雷针的设想。他说：既然尖导体可以把一个离它很远的带电体上的电荷释放掉，避免它对其他物体产生电击，那麽尖导体对于人类可能有些用处。于是他建议将一根上端尖锐并涂有防锈层的铁杆安装在房屋的最高处，并用导线接在它的下端，沿着墙壁直通到地下。在海船上则把铁杆固定在桅杆顶端，用导线连接向下直通入水中。它们就能在云层将要产生电击的千钧一发之际，静悄悄地把电从云中吸走，因而使我们免受最突然、最骇人的悲剧。富兰克林详细描述避雷针的装置，并正式宣布它是在1753年。
避雷针的英文名字Lightning rod，直译为"闪电棍"更准确些，本无避免雷击之意。这个名词望文生义就会产生误解。我们国内许多物理课本，甚至大学的教课书也把避雷针的原理说成是靠尖端放电中和云层电荷从而消除闪电的，这是错误的。实际上，在富兰克林发明避雷针的时候，提出了两种避雷针工作机理的解析；第一种解析认为，避雷针是靠其针尖电晕放电发出与雷雨云相反的电荷，使雷雨云的电荷得到中和，从而免除建筑物的雷害。第二种解析认为，避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击。至1753年富兰克林明确倾向于避雷针引雷的理论了，所以说避雷针是靠尖端放电消除闪电而能避雷的提法是错误的，避雷针是消除不了闪电的。
工作原理
雷雨云形成以后对大地的电压，低则几百万伏，高则数千伏甚至更高，雷雨云对大地的一次闪击放电的峰值电流平均为30多KA，它的瞬时功率为109-1012W以上。由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。
当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近，由于它与有良好的电气连接，所以它于大地有相同的电位，使避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而保护附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少。而避雷针被雷击的几率却大大的提高。避雷针不但不能避雷反而引雷，它是自身的多受雷击而保护周围免受雷击。
由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把大地积存的电荷能量迅速传递到雷雨云层中泄放；或把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使雷击而造成的过电压时间大大的缩短，从很大程度上降低了雷击的危害性，这就是避雷针的工作原理。
但需要说明，避雷针必须有足够可靠，并且有接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。
避雷针保护范围的计算方法
目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同，大体上有如下几种 计算方法：
1、 折线法：即单一避雷针的保护范围为一折线圆锥体。
2、 曲线法：即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。
3、 直线法：是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°角，实质上保护范围为一直线圆锥体。
自1983年起，我国正式制定了自己的防雷规范。目前我国建筑防雷规范GB50057-94也采纳了国际电工委员（IEC）推荐的"滚球法"作为避雷针保护范围的计算方法。
避雷针的制作规格
由大量模拟实验和实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的关系，所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。
避雷针宜采用圆钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：
针长1m以下： 圆钢为12mm 钢管为20mm
针长1-2m： 圆钢为16mm 钢管为25mm
烟囱顶上的针： 圆钢为20mm 钢管为40mm (见GB50057-94.第四章)
主动式避雷针
近来国内市场经销一种叫主动式避雷针的产品，主要有来自法国和澳大利亚的产品，据厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工的向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，一方面可以使雷雨云靠该避雷针放电的几率增加，相当于避雷针的保护范围加大，或者相当于将避雷针加高。
4.1.3避雷线
接闪器最初的形式只是富兰克林所设计的磨尖的铁棒。20世纪初，在电力系统，为了使输电线路少受雷击，采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法，在实用中，由于它简单有效，逐步得到了推广。这种架设在输电线路上方的钢线，称之为避雷线。后来在房屋建筑上也推广了这种形式，开始布设在方脊、屋角、房檐等处作雷电保护，以后这种方式又有所改进。
4.1.4避雷带
在房屋建筑雷电保护上，用扁平的金属带代替钢线接闪的方法称之为避雷带，它是由避雷线改进而来。在城市高大楼房上，使用避雷带比避雷针有较多的优点，它可以与楼房顶的装饰结合起来，可以与房屋的外形较好的配合，即美观防雷效果又好，特别是大面积的建筑，它的保护范围大而有效，这是避雷针所无法比的。避雷带的制作，采用扁钢，截面积不小于48mm2，其厚度不应小于4mm。
4.1.5避雷网
避雷网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电保护的方法（必要时还可以辅助避雷网），也叫做暗装避雷网。它是根据古典电学中法拉第笼的原理达到雷电保护的金属导电体网络。
暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据一般建筑物的结构，钢筋距面层只有6-7cm，面层愈薄，雷击点的洞愈小。但有些建筑物的防水层和隔热层较厚，入彀钢筋距面层厚度大于20cm，最好另装辅助避雷网。辅助避雷网一般可用直径为6mm或以上的镀锌圆钢，网格大小可根据建筑物重要性，分别采用5m′5m或10m′10m的圆钢制成。避雷网又分明网和暗网，其网格越密可靠性越好。
建筑物顶上往往有许多突出物，如金属旗杆、透气管、钢爬梯、金属烟囱、风窗、金属天沟等，都必须与避雷网焊成一体做接闪装置。在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、屋檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭
辅助网。
避雷带和避雷网的结构设计
避雷带和避雷网一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不应小于下列数值：
圆钢直径为8mm，扁钢截面积为48mm2，扁钢厚度为4mm。
避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线架设。
安装避雷带和避雷网要注意下面事项：
1、避雷带及其连接线经过沉降沟（沉降沟：一座较长的多层建筑物，往往在横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物损坏）时，应备有10-20cm以上的伸缩余裕的跨越线。
2、 有女儿墙的平顶房屋，其宽度小于24m时，只须沿女儿墙上部敷设避雷带；宽度大于24m时，须在房面上两条避雷带之间加装明装连接条，连接条的间距不大于20m时，只在屋檐上装避雷带；宽度大于20m时，需在屋面上加装明装连接条，连接条间距不大于20m。
3、瓦顶房屋面坡度为27°-35°，长度不超过75m时，只沿屋脊敷设避雷带。四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短避雷针或将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于12m，且长度大于75m时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带。
4、当屋顶面积非常大时，应敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度视建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5′5m的密网格，一般建筑物用20′20m的网格即可。
在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、房檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网，避雷网格大小按上述要求。采用避雷带和避雷网保护时，屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙、排气楼、天窗及建筑装饰等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分，都要装设短避雷针或避雷带保护，或暗装防护线，并连接到就近避雷带或避雷网上。对金属旗杆、金属烟囱、钢爬梯、风帽、透气管等必须与就近的避雷带、避雷网焊接。
采用避雷带和避雷网保护时，每一座房屋至少有两根引下线（投影面积小于50m2的建筑物可只用一根）。避雷引下线最好对称布置，例如两根引下线成"一"字或"Z"字形，四根引下线要做成"工"字形，引下线间距离不应大于20m，当大于20m时，应在中间多引一根引下线。见《雷电与避雷工程的避雷带和避雷网的结构设计》
接闪器的选择和布置
合理设计的接闪器将显著地减少雷电击中需要防雷空间的可能性。
只有将防雷装置的设计与建筑结构设计同时进行时，才能在技术和经济上得到最优化的组合。特别是在设计建筑物时，就应充分利用建筑物的金属物作为防雷装置的诸部分之用。
接闪器可由以下一种或多种组成选择：
1) 独立避雷针；
2) 架空避雷线或架空避雷网；
3) 直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。
接闪器的布置：
GB50057-94 接闪器布置应符合下表的规定：
建筑物防雷类别滚 球半径hr(M) 避雷网网格尺寸（M）
第一类防雷建筑物 30
第二类防雷建筑物 45
第三类防雷建筑物 60
布置接闪器时，可单独或任意组合采用滚球法避雷网。
滚球法：滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，该部分就得到接闪器的保护。
IEC1024-1：1990 当符合下表的要求时，接闪器的布置就是合适的。按照保护级别布置接闪器
就设计接闪器系统而言，下列方法可单独使用，也可结合使用，只要接闪装置不同部分所提供的保护区能相互衔接，并确保建筑物得到完全的保护就行（见IEC1024-1第2.1.2条）：
--保护角法：
--滚球法：
--网格法：
所有这三种方法都可用于独立、半独立和非独立的防雷系统的设计。
1、 保护角法：接闪导体、避雷针、避雷杆塔和避雷线的位置，应使被保护建筑物的各个部分都处于由接闪装置导体上的各点以""角朝四面八方向地面投影所形成的轨迹面之内。保护角法有几何局限。
2、滚球法：对具有复杂几何形状的建筑物，或当IEC1024-1的表1排除采用保护角法时，应采用滚球法来确定建筑物的面积和各部分的保护空间。"滚球"半径应符合所选择的防雷系统保护等级。
滚球法是在建筑物上才利用半径为"R"的球，绕建筑物滚动，直到碰到地平面，或碰到与地平面接触且能用作雷电导体的任何永久性建筑物或物体为止。在滚动接触建筑物的地方便有可能受到雷击。在这样的点和地段处，就需要由接闪导体来提供防雷保护。
防雷系统的保护空间就是"滚球"接触该导体并作用于建筑物时并未穿过的那块空间的体积。保护等级和防雷系统的安装成本随所选滚球的尺寸的缩小而增加。
3、 网格法：接闪导体或屋顶导体应形成一个闭合多边形，其周边应靠近屋顶的边缘布设。这种多边形接闪装置应通过增设相互连接的横向接闪导线来完善，以形成符合IEC1024-1表1要求的网格。
选型程序：
(1)评估保护级数；
(2)选择合适的保护半径；
在地球上所处径、纬度的不同Na也不同。
评估保护级数
1、查出当地的雷电密度Na 我国北方地区一般为4，可查图而来。
理论上 1）建筑物的重要程度；
2）建筑物的危险程度；
现场记录风险内容： 3）建筑物的人员密度；
4）建筑物的构筑位置；
5）建筑物的建筑结构；
6）建筑物所在地的雷电密度；
2、做工地现场勘察
实际上：根据多年的实践经验，在实际运用上，多采用1类。查出滚球法半径D。
3、计算和选择合适的保护半径：根据上列Rp= h (2 hr – h ) 公式，设计人员需考虑所选择避雷针的型号，其保护半径将能覆盖在不同垂直距离上的受保护平面。
避雷针选型确定以后，安装时应注意以下事项：
a.砖木结构的房屋，可把避雷针敷设在山墙顶部或屋脊上，用抱箍或对锁坶丝固定于梁上，固定部分的长度为针高的1/3。也可以将避雷针嵌于砖墙或水泥中，为了结构的坚固，插在砖墙中的部分为针高的1/3，插在水泥中部分约为针高的1/4-1/5。
b.对于平顶屋上的避雷针应安上底座与屋顶层连接，并用螺丝紧固好。
4.1.6引下线
连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线。
雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线，经过实践证明这种方法不但可行，而且比专门引下线有更多的优点，因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的"法拉第"笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，可以避免发击和旁侧闪击的现象发生。
关于引下线，"规范"作如下规定：《GB50057-94》引下线一般采用圆钢或扁钢，其尺寸不小于下列数值：
圆钢直径为 8mm；扁钢截面为 48mm2；扁钢厚度为 4mm。
装在烟囱上的引下线其尺寸不小于：圆钢直径?12mm；扁钢厚度为4mm，截面积为100mm2。
所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。
引下线的固定支撑点间隔不得大于1.5-2m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。
为了减少引下线的电感量，引下线应沿最短接地路径敷设。对于建筑艺术要求较高的建筑物，引下线可采用暗敷设，但截面要加大。
由于建筑物的造型不同，不能做直线引下时，应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的0.1倍，一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角。
引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点，以防接触电压的危害。
距地面2M以内的引下线，应有良好的保护，用瓷管或耐阳光的塑料管套住，避免人或动物触碰。
为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻，要在每根引下线上做断接卡子，断接卡子"规范"规定距地面最高为1.8M。暗装引下线也应在相应的地方做断接卡子接线盒。（利用混凝土柱钢筋做引下线时，不必做断接卡子，但必须引出测量线端子外露墙面）断接卡子必须镀锌，并保护接触面严密，接触面不得小于10mm2卡接母丝直径必须大于8mm，卡接母丝上应套有弹簧垫圈。
4.2建筑物的内部防雷工程
建筑物的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。
雷击电子设备的途径和损坏机理
雷击电子设备的途径，雷击电子设备的途径可分为三种情况：
(一)雷电直接击中电子设备网络物理线路
落雷点为电源高电压侧,雷电沿供电线路侵入到电子设备系统供电部分,产生过电流与过电压造成网络供电系统的UPS电源损坏、断电、致使整个系统瘫痪。
雷电直击网络无线通信的天线，沿天馈进入网络系统，造成通信接口、接收系统、室内单元、路由器等网络主要通信设备损坏。
雷击网络通信有线线路（如光缆、DDN、帧中继、Ｘ.25专线、电话线）产生强大的机械力，猛烈的冲击波，炽热的高温使通信线路损坏；过电压过电流沿通信有线线路侵入到网络系统内，造成路由器、交换机及前端设备的损坏。
(二)感应过电压
雷电击中建筑物引起的过电压情况
１．回路感应过电压
由于网络系统在建筑物内大量布设各种导体线路（如电源线、数据通信线、天馈线），这些线路网络结构布局错综复杂，在建筑物内部的不同空间位置上构成许多回路，当建筑物遭雷击或邻近地区雷电放电时，将在建筑物内部空间产生脉冲暂态磁场，这种快速变化的磁场交链这些回路后，将在回路中感应出暂态过电压，危及与这回路相接的电子设备。
２．线路感应过电压
是网络通信线路上感应过电压，分静电感应与电磁感应
１）静电感应主要是指架空线路设于雷击点附近，由雷云团先导通道中充满电荷，对架空线产生静电感应作用累积大量相反电荷，当雷云主放电开始，雷云中电荷速中和，从而使架空线上原先被束缚的电荷被速释放，形成暂态过电压波。这种波以接近光速向架空线两测传播，侵入导线路端接的网络设备将其损坏。
２）当雷电直接击在避雷针、避雷带上时，由于雷电流幅值大，波头陡度高，在雷电流的通道附近形成一个很强的感应电磁场。这强大的感应电磁场将直接感应在电源 线或网络通信设备上，形成感应过电压侵入到网络系统中，损坏网络设备。高强度（30KA雷电流）雷电放电可以对距离雷击点1KM范围内网络系统产生电磁感应作用，造成系统设备损坏。据统计，这种感应雷击占计算机雷击事故的70%以上。
３．耦合与转移过电压
雷击引起暂态高电压或过电压常常可以通过网络线路耦合或转移到网络设备上，造成设备的损坏。
(三)雷击地电位抬高入侵
浪涌对邻近建筑物的危害
建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够且设备与避雷系统不共地，将在两者之间出现很高的电压，并会发生放电击穿，导致网络设备严重损坏，甚至人身安全。这种由于接地技术处理不当引起地电位的反击，造成整个网络系统设备全部击毁。地电位暂态高电位危及到相邻建筑物内网络设备，如网络系统建筑物没有遭雷击又无采取过电压保护措施，附近建筑物遭雷击后，暂态高电位将沿地下管道传至网络设备接地系统中对线路发生反击，使得与这些线路相连接的设备受到暂态高电位的损害。
雷击过电压
不管是雷电冲击波或者是地电位反击，都会在网络、线路或设备上产生瞬时的雷击过电压。雷击过电压又分为纵向过电压和横向过电压。
1．纵向过电压：
在平衡电路某点出现的对地的过电压称之为纵向过电压。地电位上升起的电压，可看做是从地系统侵入的纵向过电压。
2．横向过电压：
在平衡电路线与线之间，或不平衡电路的线对地之间出现的过电压称之为横向过电压。连接对称平衡传输线路的设备由于线路中两线分别对地的纵向过电压不平衡，或因纵向防护元件动作时间的差异，都会导致横向过电压的产生。 连接同轴电缆系统的电子设备，纵向过电压即为横向过电压。
电子设备的损坏机理
纵向冲击对平衡电路中设备元部件的损坏有：损坏跨接在线与地之间的元部件或其绝缘介质；击穿在线路和设备间起阻抗匹配作用的变压器匝间、层间或线对地绝缘等。横向冲击则同信息一样可在电路中传输，损坏内部电路的电容、电感及耐冲击能力差的固体元件。
设备中元部件遭受雷击损坏的程度，取决于不同的绝缘水平及受冲击的强度。对具有自行恢复能力的绝缘，击穿只是暂时的，一旦冲击消失，绝缘很快得到恢复，有些非自行恢复的绝缘介质，如果击穿后只流过很小的电流，常不会立即中断设备的运行，但随时间的推移，元部件受潮其绝缘逐渐下降，电路特性变坏，最后将使电路中断。
有的设备元部件如晶体管的集电极与发射极或发射极与基极，若发生反向击穿就出现了永久性损坏，对易受能量损坏的元器件，受损坏程度主要取决于流过其上的电流及持续时间。
雷击电磁脉冲防护措施
（1）大楼通过建筑物主钢筋，上端与接闪器，下端与地网连接，中间与各层均压网或环形均压带连接，对进入建筑物的各种金属管线实施均压等电位连接，具有特殊要求的各种不同地线进行等电位处理。
（2）对计算机通信网络系统在建筑物楼内的布线和接地方式要求：通信电缆以及地线的布放应尽量集中在建筑物的中部。通信电缆线槽以及地线线槽的布放应尽量避免紧靠建筑物立柱或横梁，并与之保持较长的距离，通信电缆线槽以及地线线槽的设计应尽可能位于距离建筑物立柱或横梁较远的位置。
（3）根据雷电保护区的划分要求，建筑物大楼外部是直接雷击区域；建筑物内部及计算机房所处的位置为非暴露区，越往内部，危险程度越低。雷电过电压对内部电子设备的损害主要是沿线路引入。保护区的界面由外部的防雷系统、建筑物的钢筋混凝土及金属外壳等构成的屏敝层形成。电气通道以及金属管等金属构件，穿过各级雷电保护区时必须在每一穿过点做等电位连接。
（4）进入建筑物大楼的电源线和通讯线应在LPZ0与LPZ1、 LPZ1与LPZ2区交界处、以及终端设备的前端，根据IEC1312－－雷电电磁脉冲防护标准，安装上电源类SPD，以及通讯网络类SPD（瞬态过电压保护器）。SPD是用以防护电子设备因受雷电闪击及其它干扰造成传导电涌过电压危害的有效手段。
总结
2010年3月，我开始了我的毕业论文工作，时至今日，论文基本完成。从最初的茫然，到慢慢的进入状态，再到对思路逐渐的清晰，整个写作过程难以用语言来表达。历经了几个月的奋战，紧张而又充实的毕业设计终于落下了帷幕。回想这段日子的经历和感受，我感慨万千，在这次毕业设计的过程中，我拥有了无数难忘的回忆和收获。
作为电气设计人员都非常清楚，建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用，电气设备的正常运行有着至关重要的作用，所以还有待于各位电气设计人员作进一步的研究与探讨;同时必须严格按照国家规范，善为谋划，精心设计。本文仅此设计作了一点粗浅的探讨，所以文中不足之处，望同行不吝赐教。
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参考文献
［1］国家标准 建筑物防雷设计规范GB50057-94(2000年版)北京 中国计划出版社2001
［2］中南建筑设计院主编 建筑物防雷设计安装99D562 北京 中国建筑标准设计研究所出版1999.12
［3］朱林根 主编 21世纪建筑电气设计手册下册 北京 中国建筑工业出版社2001.3
［4］虞昊
［5］关象石
清华大学出版社出版 1996.5 1999
31 《现代防雷技术基础》《防雷技术标准规范汇编》中国计划出版社出版
致谢
本论文是在张如华老师的悉心指导下完成的，在此予以衷心的感谢。他严肃的科学，严谨的治学精神，精准求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到最终成，张如华老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在此我谨向张如华老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。通过毕业论文的准备，使我对大学三年的学习有了一个全面的综合，能力和水平得到明显的提高，感谢所有帮助过我的人。
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