防雷装置及接地

防雷装置一般由接闪器、引下线和接地装置三部分组成，如图9-1所示。

图9-1 防雷装置结构示意图

1—接闪器；2—引下线；

3—接地装置

（一）接闪器

接闪器也称受雷装置，是接收雷电流的金属导体。接闪器的作用是使其上空电场局部加强，将附近的雷云放电诱导出来，通过引下线注入大地，从而使离接闪器一定距离内一定高度的建筑物免遭直接雷击。接闪器的基本形式有避雷针、避雷带、避雷网、防雷笼网四种。

1.避雷针

避雷针一般采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成，通常安装在电杆、构架或建筑物上，下端通过引下线与接地装置可靠连接。

避雷针分为独立式避雷针和装在被保护物顶端的避雷针。常用水泥杆或金属构架立在地面上设置独立式的避雷针，根据保护范围来设计高度和根数。其作用是保护地面上高度不高的构筑物，如变电站、油库等。装在被保护物顶端的避雷针一般用来保护较为突出但水平面积很小的构筑物，如工地上的塔式起重机、井字架与龙门架等高大建筑机械设备。

保证足够的雷电流流通量，其直径应不小于表9-1列出的数值。

表9-1 避雷针接闪器最小直径

2.避雷带

避雷带也是一种接闪器，水平敷设在建筑物顶部突出部位，如屋脊、屋檐、女儿墙、山墙等位置，对建筑物易受雷击部位进行保护。避雷带一般采用镀锌圆钢或扁钢制成，其尺寸不小于下列数值：圆钢直径为8mm；扁钢截面面积为50mm2；扁钢厚度为4mm。

避雷带进行安装时，每隔1m用支架固定在墙上或现浇混凝土的支座上。

3.避雷网

将纵横交错的避雷带叠加在一起就形成了避雷网，避雷网的材料采用截面不小于50mm2的圆钢或扁钢，交叉点需要进行焊接。避雷网宜采用暗装方式，其距表层的厚度一般不大于20cm。有时也可利用建筑物的钢筋混凝土屋面板作为避雷网，钢筋混凝土板内的钢筋直径不小于3mm，并且连接良好。当屋面装有金属栏杆或金属柱时，均应与避雷带或避雷网连接起来。

避雷网是接近全保护的一种方法，比避雷带安全性更高。

4.防雷笼网

防雷笼网利用建筑结构配筋所形成的笼状结构作为接闪器，能对雷电起到均压和屏蔽作用。接闪时，笼网上出现高电位，笼内空间的电场强度为零，笼上各处电位相等，形成一个等电位体，使笼内人身和设备都处于保护之中。对于预制大板和现浇大板结构的建筑，网格较小，是理想的笼网，而框架结构建筑，则属于大格笼网，虽不如预制大板和现浇大板笼网严密，但一般民用建筑的柱间距离都在7.5m以内，所以也是安全的。

利用建筑物结构配筋形成的笼网来保护建筑，既经济又不影响建筑物的美观。建筑物的金属屋顶也是接闪器，屋面上的金属栏杆也相当于避雷带，都可加以利用。

（二）引下线

引下线是指连接接闪器与接地装置的金属导体，其作用是构成雷电能量向大地泄放的通道。引下线分为明装和暗装两种。

（1）明装时一般采用直径为8mm的圆钢或截面尺寸为12mm×4mm的扁钢。在易受腐蚀部位，截面应适当加大。建筑物的金属构件，如消防梯、铁爬梯等均可作为引下线。引下线应沿建筑物外墙敷设，距墙面15mm，固定支架间距不应大于2mm，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。若必须弯曲时，弯角应大于90°。引下线应敷设于人们不易触及之处。由地下0.3m到地上1.7m的一段引下线应加保护设施，以避免机械损坏。

（2）暗装时引下线的截面应加大一级，而且应注意与墙内其他金属构件的距离。当利用钢筋混凝土中的钢筋作引下线时，最少利用四根柱子，每根柱子中至少用到两根主筋。

引下线是防雷装置极为重要的组成部分，必须可靠敷设，以保证防雷效果。

（三）接地装置

接地装置包括接地体和接地线两部分，是防雷装置的重要组成部分。无论是工作接地还是保护接地，都是经过接地装置与大地连接的。其主要作用是向大地均匀地泄放电流，使防雷装置对地电压不至于过高。

1.接地体

接地体是指人为埋入地下与土壤直接接触的金属导体，一般分为自然接地体和人工接地体。

自然接地体是指兼作接地用的直接与大地接触的各种金属体，例如利用建筑物基础内的钢筋构成的接地系统。有条件时应首先利用自然接地体，它具有接地电阻较小，稳定可靠，节约材料和安装维护费等优点。

人工接地专门作为接地用的接地体，安装时需要配合土建施工进行，在基础开挖时，应同时挖好接地沟，并将人工接地体按设计要求埋设好。

若自然接地体安装完毕后，其接地电阻不能满足要求，则需要增加敷设人工接地体来减小接地电阻值。

人工接地体按其敷设方式分为垂直接地体和水平接地体两种。垂直接地体一般为垂直埋入地下的角钢、圆钢、钢管等。水平接地体一般为水平敷设的扁钢、圆钢等。

（1）垂直接地体多由镀锌角钢和镀锌钢管按设计数量及规格加工而成。镀锌角钢一般可选用40mm×40mm×5mm或50mm×50mm×5mm两种规格，其长度一般为2.5m。镀锌钢管一般直径为50mm，壁厚不小于3.5mm。垂直接地体打入地下的部分应加工成尖形。

接地装置需埋于深度不小于0.6m的地表层以下。为减少相邻接地体的屏蔽作用，接地体与地面应保持垂直。垂直接地体之间的间距不宜小于接地体长度的2倍。

接地体与接地体之间的连接一般采用镀锌扁钢。扁钢应立放，这样既便于焊接又可减小流散电阻。

（2）水平接地体是将镀锌扁钢或镀锌圆钢水平敷设于土壤中，水平接地体可采用40mm×4mm的扁钢或直径为16mm的圆钢。埋深应不小于0.6m。水平接地体一般有普通水平接地体、绕建筑物四周的闭合环式接地体以及延长外引接地体三种形式。

普通水平接地体如果有多根水平接地体平行埋设，其间距应符合设计规定，当无设计规定时不宜小于5m。当受地方限制或建筑物附近的土壤电阻率高时，可外引接地装置，将接地体延伸到电阻率小的地方，但要考虑到接地体的有效长度范围限制，否则不利于雷电流的泄散。

2.接地线

接地线是连接接地体和引下线或电气设备接地部分的金属导体，分为自然接地线和人工接地线两种类型。

自然接地线可利用建筑物的金属结构，例如，梁、柱、桩等混凝土结构内的钢筋等。利用自然接地线应保证全长管路有可靠的电气通路；利用电气配线钢管作接地线时，管壁厚度不应小于3.5mm；用螺栓或铆钉连接的部位必须焊接跨接线；利用串联金属构件作为接地线时，其构件之间应以截面面积不小于100m2的钢材焊接，不得用蛇皮管、管道保温层的金属外皮或金属网作接地线。

人工接地线材料一般采用扁钢和圆钢，但移动式电气设备、采用钢质导线在安装上有困难的电气设备可采用有色金属作为人工接地线，绝对禁止使用裸铝导线作接地线。采用扁钢作为地下接地线时，其截面面积不应小于25mm×4mm；采用圆钢作接地线时，其直径不应小于10mm。人工接地线不仅要有一定机械强度，而且接地线截面应满足热稳定的要求。