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1、第十章、高层建筑物防雷保护,第一节 雷电流的效应10.1.1 沿导线的电位降 雷电引入高电位是指直击雷或感应雷从输电线、通信电缆、无线电天线等金属的引入线引入建筑物内，发生闪击而造成的雷击事故。这种事故的发生率很高，而且事故往往又比较严重。当雷电流通过接地引下线时，在导线的周围产生电磁场并沿着导线产生一电位降(图101).在单位时间内单位导体长度上的这种电位降可以下式表示:,它由传播速度V=300米/微秒及波头陡度为di/dt的电流所产生。波阻抗Z约为300至500欧。根据以上的数值，对陡度为1千安/微秒的雷电流来说，沿导线的电位降约为1至1.7千伏/米。,图101 沿引下线的电位降,i-雷电
2、流;Ui-电位降;DC-引下线，其波阻抗为Z，电感为L，电阻为R,换言之，防雷装置可用一个集中元件的电路来代表。沿导线的电位降为:,式中L为导线的电感，R为其有效电阻。长导线的电感约为1至1.5微亨/米，由此可知，对于陡度为1千伏/微秒的雷电流来说，其电感电位降约为11.5千伏/米，在波头的持续时间内导线上的欧姆电压降微不足道。在截面为50毫米的铜导线上，电压降仅为0.36伏/米*千安，而在同截面的钢线上则为3.4伏/米*千安。以测量到的最大雷电流陡度为100千安/微秒来计算，在10米长的单根引下线上电感电压降约为11.5兆伏。但这一高电压只出现于雷电流波头存在的一瞬间，为时也不过1微秒或更短
3、。由于电晕损耗，这一电压将进一步降低。如果使雷电流分布在几条并联的引下线上，由于每根引下线上的电流陡度系按并联导线的跟数成反比减小，所以感应电压降将大为减低。这一关系只适用于根数不多而长度相近的并联引下线。然而，即使把无限数目的导线沿圆周排列在一起，它的感应电压降也只是稍稍减小一些而已。,10.1.2 接地极本身及其附近的电位降 当雷电流i通过接地极而流入大地时在如地点和大地远处某一点之间将产生一电位降。,式中L为接地极的有效电感，R为其相对于真正零电位面的欧姆电阻同形式接地极的有效电感可以忽略不计。对于较长的接地极要考虑地极的电感，但长度再长时须视为波阻抗，在电阻率很高的土壤中，单根长接地极
4、或网形接地装置，则电感的影响也可以忽略。接地欧姆电阻并不影响建筑物本体的保护，但是它控制着沿周围地面的电位降。离接地极越远，所造成的跨步电压越低。将不同直径的环形接地极埋于不同的深度，可以把跨步电压限制在安全的水平。为了把建筑物入口处的跨步电压减小到最低值，可以埋设一个接地网在 很多场合中可以采用一种简便的措施，铺上厚度至少为20厘米的绝缘层，这绝缘层可用碎花岗石或玄武岩垫底，上面再浇三层厚度至少各为2厘米的沥青，各层沥青间还要称上一层黄麻。,10.1.3 感应电压 闪电通道上电荷时间的变化产生位移电流并使绝缘的金属物体得以电容性充电。雷电流产生的磁场变化在金属环路中感应出电压和电流。在偶尔的
5、情况下，金属部件P于引下线或某一接地部分间的电场可以增强到发生击穿的程度。与此相比，在金属环路中感生出危险电压的情况要经常得多。但总的来说这种危险值出现于陡度大的雷电流波头部分而持续的时间不会超过1至2微秒。感应电压的大小于环路的尺寸及距离雷电流通过的导线远近有关。如图102所示：,图102 雷电流的电感效应,i雷电流；U引下线的电压；DC引下线；P对地电容为Ce，对引下线电容为Cg的孤立的金属部件；Uc-UCe/(Ce+Cg)在P上的电容性感应电压；L与引下线之间的互感为M的金属环路；UiM(di/dt)电感性感应电压.如图103所示的是另一种形式的环路。它是由距离引下线DC中心某一a处的一
6、根金属导线B所构成。导线B可以是绝缘的或可与引下线DC分开接地。流经引下线的雷电流i，对每千安/微秒的电流陡度，在沿半径为r的引下线DC方向上，宽度为a，长度为1米的环路所感生的电压为:,图103 相邻金属部件间的电压,AT-接闪装置；DC引下线；E接地极；BP等电位连接线；AD间隙；B，C为相邻的平行导体；a环的宽度 当环的宽度a 为1米或更大一些时，感应电压U可达到引下线电位降U1的数值，约为1至1.7千伏/米千安/微秒。当引下线的直径增大时，例如采用钢管，则感应电压将显著降低。同样，将电缆贴近引下线处，例如在钢柱上，也将降低感应电压。,10.1.4 相邻导体间的电位差,在图103中，导体
7、B的上部和引下线DC间的全部电位差为UaUiUe。如前节所述，只在电流的波头部分感应电压可超过1000千伏。相比之下，欧姆电压Ue可保持其峰值至1020微秒或以上。当Re5欧，i80千安时，次电压可达400千伏。然而，在建筑物内欧姆电压的影响可通过电位均衡而消除，以图3所示的导体C来说，可在靠近地面处把导体C和DC连接在一起。,把雷电流分散到几根沿着建筑物四周对称分布着的引下线上，可使相邻导线间的电位差以及引下线上的电压降显著减小。沿建筑物四周分布的引下线于接闪装置和接地极结合起来构成一个笼子，因为雷电流通过时要产生电压降，称为动态笼。每根引下线中泄放的雷电流随总的引下线数目的增加而减少。如把
8、钢结构和钢筋混凝土建筑物内的钢铁部分陡连接成为一体，则可获得很显著的效益而并不增加费用。前面对相邻导体间电压差的计算结果仅仅是近似值。因电流和电压均在随时间和空间变化。电感和电容效应也应该考虑进去。在引下线上有相当大的一部分电位差通过电耦合而传送到了附近平行的导体上去，因此在这些导体之间的电位差就减低了。精确的计算需遵循波传播的规律，即使如此仍有电晕影响的问题存在。,引下线为尽可能地减小沿引下线的电感压降，接闪装置必须通过引下线以最短的路径接地。引下线避免形成环路。碰到建筑上大型外伸的凸出物时，要将引下线笔直的穿过去而不要绕着突出物安装。各引下线应沿建筑物合理对称的分布，从房角开始沿屋面边缘而
9、敷设，彼此间的距离应不超过20米左右。小房屋最少也应有两条引下线分布于两个对角上。引下线不应紧靠房门或窗户，至少应保持0.5米以上的距离。如果引下线敷设在壁龛之内或在粗灰泥涂层之下的不易检查之处，则必需有防腐措施。钢架和钢筋混凝土的护板如果已连成一个金属体，则可以当引下线使用。这一措施的优点已在前节中指出。露天的消防扶梯，户外电梯的轨道及金属的门帘等，即使仅伸出几厘米也可作引下线的一部分来使用。可是如果打算使用水落管和其他通风及空调管道时，必须注童查连接处可能有不良接触并要当心这种管子将来可能被换成塑料的。水落管道过掺槽与接闪装置相连，故可做为引下线用。基础大于3030米的建筑物有时需装相距不
10、超过20米左右的内部引下线。建筑物里面的柱子可用于此目的。在不能采用这种措施的地方，例如机场大厅或体育馆，则外部引下线的数目要相应增加。然而引下线之间的距离不必小于10米左右。,接地装置导体的电感仅在雷电波波头期间才起作用，在这期间以外，防止接地处出现过大的电位差的最简单的好方法是在建筑物周围埋设闭合的导体环。当建筑物内要装内部引下线以及当公用事业的金属管道要作等电位连接时这种环形接地极可作为中问的联系。这个方法还有一个优点即接地电阻值不再影响建筑物本身和内部装置的保护。大地的电位可借埋设的管线和电缝传到很远的地方。因此对某些电气装置和器件规定了最大的接地电阻值。1.接地装置的接地电阻关于建筑
11、物的接地装置的接地电阻值，应根据建筑物内安装的电气设备、通信设备或其他设备的要求而定。（1）当楼内有重要的计算机系统、微波通信系统或调度自动化系统时，接地电阻值宜小于1，最高不得大于4，接地装置应有降低冲击接地电阻及降低跨步电压的措施。（2）当楼内安装有配电设备或较重要的电气设备时，接地装置的接地电阻不宜大于4，最高不得超过10。（3）若为一般的写字楼、高层家属楼时，接地电阻一般要小于5，最高不宜超过10，接地装置应为环形闭合式，要有均压措施，对跨步电压要有严格的限制措施。,2.接地装置的形式接地装置应围绕建筑物四周做成闭合的环形，每隔35m与建筑物的钢筋混凝土基础连接一次，每隔815m用接地
12、引下线与接闪装置相连。在雷电活动强烈的地区，或建筑物较高时，以及建筑物附近经常有行人走动时，还有如图所示的降低冲击接地电阻的措施和均衡电位分布的措施。,图104 高层建筑物的闭合式接地装置,图中均压环1一般距建筑物基础1.5m，并四周做成圆弧状，均压环2距均压环1的距离视场地情况可为510m，放射线是为降低纵向电位分布和冲击接地电阻而设置的，另外在地面还要垫上1530cm厚的砾石和沥青混凝土路面，在高土壤电阻率地区，对均压环和纵向放射线，还可以加高效膨润土降阻防腐剂进行降阻处理，水平接地体的埋深应达到0.81.5m，对接地引下线应从地下与水平接地体连接处刷沥青漆进行防腐处理。仅当被保护的目的物
13、内没有任何金属设施或不需要电位均衡措施的地方，例如像农村中的房屋或遗棚，才允许将每根引下线分别接地。当采用一根单独的接地极时，它必须足以使雷电流散入大地而不致发生沿地面放电。因此这个接地极就应埋得相当深而且必颓有足够的长度。在第十六章中讨论了接地极的型式和尺寸，同时也提到可利用钢筋混凝土的基础做为接地极，但这一基础必须是没有绝缘层包封才行.当建筑物的外墙位于整块混凝土基础上时，埋置在混凝土中的导休可用作接地板。这种导体，一般为镀锌的钢筋，可称之为“基础接地”。它不但安装价廉而最大的优点是不会生锈。当采用这种基础接地时，应使它位于潮湿层，以获得适合的接地环境。,在这种基础中，水泥的数量应不少于3
14、00公斤米，而其厚度最少应为10厘米。在不能利用基础接地的地方或基础并不与引下线相联时，应当埋设环形接地网，并使引下线与其相联。这个环形接地网必须离开建筑物约l至2米，其深度至少为0.5米。如果不可能安装环形接地网，则应将建筑物两侧接地通过金属部件或金属管子连起来。在岩石地区不可能埋设接地导体，因此需采用一种环形导体，并把它紧压在地面上。至少还要增加二根金属带，长度最步20米，并尽可能把这些金属带与石头的缝隙和潮湿的地方相连。,第三节 建筑物的内部保护,除外部防雷装置外，其它附加措施均为内部防雷装置。它包括防雷电感应，防反击以及防雷电波侵入和防生命危险。良好的内部防雷措施能减小建筑物内的雷电流
15、和所产生的电磁效应，并能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位连接设施(物)、屏蔽设施、加装的避雷器以及合理布线和良好接地等措施。电位的均衡所有的金属装置都应该保持电位相等。对建筑物的防雷保护来说，这要比接地电阻重要得多。接地电阻的最大允许值有时必须根据对建筑物以外其它设备的影响情况而规定。,保持电位均衡的一个实际的方法是在建筑物最低的一层设置一个公共接地点或接地母线，所有的金属装置都必须与之连接。这些金属装置包括各种型式的管道(水管、供热管等等)，电缆外皮，供电系统的中性线或保护接地线以及所有埋在地下的延伸的金属物体。所有这些埋在地下的金属装
16、置都有助于降低接地电阻。但是，有些装置例如煤气管道和供电系统的某些中性线，在某些条件下不应直接与公共接地点连接在一起，而要经过保护间隙才行，但在有些国家中，则大力推荐将煤气管道与防雷保护系统做等电位连接。不同材料的接地导体不应连接在一起，以防电解腐蚀。只在雷电流通过的时间内，不同材料的导体才短时相连。因此，这只要装个保护间隙就行了。供电的进户线应在引入建筑物的入口处安装避雷器。为使升高的地电位不致于传至公用事业的金属管道，特别是煤气管道，应以长于管道的绝缘材料把管道遮避起来。这一绝缘的表面闪络强度在空气中约为500千伏米，在土中约为300千伏米。,使电位均衡的最好方法是利用环形或基础接地这样的
17、接地系统,引下线都应接在这种环形接地网上，如不需要更低的接地电阻，就无需附加别的接地极了。环形接地网最好埋设在建筑物的外面，如果完全不可能时，可将引下线连接在最低点的管道或其他金属装置上。等电位连接的目的是减小或消除内部防雷装置各个部位上所产生的电位差,包括靠近进户点的外来导体上的电位差。保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压。钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板,以便与接地主干线相连。建筑物的金属门窗、金属地板、电梯轨道、大型电机设备、各种箱体、壳体、电缆桥架和各种管道等都应以最短距离连接到等电位连接系统上,线路距离长时,应两端接地,必要时
18、中途也应接地。有的构件在制造时应预留连接用的预埋件。在一栋建筑物内如采用等电位连接方式,则在任何情况下都不能设计两种接地系统。电力系统、照明系统、信息系统及各种专业系统都必须采用综合共用接地系统。220 V/380 V电源采用TN系统时,楼内宜采用三相五线制(TN-S),PE线和N线应分开,N线必须采用绝缘线。这对微电子设备防雷电电磁脉冲也有很大的好处。,建筑物上面的和内部的金属部件现代的建筑物具有各种各样的金属装置和电气设备。屋顶的空间也都被利用了，通风，电梯和空调等等机械设备都装在屋面上。所有这些设备都可能距防雷保护系统的导体特别是接闪装置很近，这些地方在雷击时对地电位将达到它的极大值。这
19、样造成的电位差主要决定于电流的上升速率。如果只有一根引下线，则要依靠它疏导全部的雷电流。在这种情况下，接闪装置可能升高的最大电位已于21节说明，即当电流陡度为100千安微秒时，10米长的引下线电位可达l至15兆伏，但这个电位仅能持续不到l微秒时间。在这样短的电压脉冲下，空气击穿强度可能在900至1000千伏米左右。降低旁侧闪络危险的最简单办法是使雷电流至少分布在二根引下线上。考虑到雷电流的上升速率，相邻的金属物体(与防雷保护系统导体之间)最少保持0.5米的间距似已足够。但必须使雷电流至少沿两个方向流入地中，并应在20米距离内保证有电位均衡措施。在危险区域内特别困难的条件下可使间隔的距离加倍。,
20、另一方面，有几种国家规程已介绍了一些简单的公式来确定所需的间距。这些公式用于没有电位均衡措施的情况，式中所需的间距是引下线的数目和接地电阻值的函数。金属部件租防雷接地系统间的电压差在靠近最近的电位均衡点的地方减小至零。如果不存在这样的必须与电感电压加在一起，而所需的间距将依赖于接地电阻值。电阻压降持续10至100微秒，对于这一冲击电压，其击穿电压相当于500千伏米左右。当雷电流为100千安时，0.5米的间距要求接地电阻小于5欧。这一间距必须从屋面一直保持到地面，而且当高度增加时，考虑到电感电压降问题就必须额外增大间距。由此显然看出电压均衡的突出优点。如果不可能保持安全的间距或如果要防止旁侧闪络
21、。另一方面如不可采用直接连接，则可以通过一个保护间隙或一个避雷器而连接。当这种保护装置动作时，一部分雷电流将通过这一金属部件导入地中，因此必须有足够大的截面来疏导这种电流。否则，就需增加一根导线，对于小型的室内电气装置一般都应查验这一措施是否需要。,引下线可能是钢材，同时可用同样长度的一段铜导线与之并联。在这两种导体中，如欲使电流平均分布，则由于电阻率的不同，钢导线的截面积必须十倍于铜导线才行。如果铜的引下线是利用一根供电的导线，则这根导线的温升必须限制在100左右。按常规，用于测量、遥控、通讯、特别是包括电子元件的电气装置是不应遭受雷电流的。在所有这些装置中，必须与防雷保护系统保持足够的安全
22、距离，并必须加以屏蔽以免受到直接雷击。,10.3.3 电气装置因为进户线可以将高电压传入建筑物内，所以电气系统的电位均衡措施特别重要。常规的家用电气装置，其击穿电压仅为几千伏。如果没有电位均衡措施则一个平均大小为3 O千安的雷电流，就需要接地电阻远低于l欧。保持这样低的电阻值一般是不大可能的，并且在大多数情况下也没有必要。在进户线进房屋处所装的避雷器可确保闪电过电压不致引入屋内。前面已经谈过，应尽最大可能使雷电流远离房屋内的电气设施。因此，应该避免在靠近接闪装置附近安装电气装置。图105表示几种不同的方法。器件和导线可按K的方式加以屏蔽，即将屏蔽物的一端连在接闪器AT上，将另一端连到公共接地点
23、ET上，为了电位均衡的目的，带电导线也通过避雷器SD而接到公共接地点上。屏蔽物的尺寸可根据前节而定。此外，还应注意到与屏蔽物的耦合阻抗问题。应使其欧姆电压降不超过电缆绝缘的电气击穿强度。因为大多数信息处理设备的电缆和导线的绝缘强度都很低，所以应特别重视这一危险，电源线如果是直接敷设在钢构架上，则不再需要屏蔽。另外一种解决办法是使电气装置与接闪装置及引下线两者保持一足够的距离，或者如设备是装在屋面上的；则可把M和N上的接闪装置作成如图106 M和N那样的形状。M的情况是以成型的网格做为接闪装置，N的情况则表示如何布置短避雷针以对保护目的物N进行屏蔽。这种保护方法对于电梯的机械和控制机构，通风机和
24、屋面上其它类似的设备，是十分可取的。,图105 相邻部件间的电位均衡AT-接闪装置；DC-引下线；ET-接地极；BP电位均衡母线；AD-间距；PG-保护间隙；SD-避雷器,有的电气设备例如飞机警告灯及路灯杆子等，并不可能永远避免直接雷击。鉴于发生故障时将引起的严重后果，故应在靠近灯头的带电导线上装设避雷器。农村中的建筑物常由架空线供电。如果进户线装在屋面上，则将成为一个易受雷击的地点，因此进户线的支架也应包括在防雷保护范围内，并应通过一个火花间隙与接闪装置相连。供电局一般不允许直接连接上去的。但无论如何总需要使导线通过避雷器再接地。如果部分雷电流能随导线流入一个相连的电气装置，则在这装置的各条
25、进线上也应装设避雷器以防止电击穿，特别当它们单独接地时更是如此。对于远处燃料油箱的遥控就相当于这种情况。对于信息处理设备应特别注意，这不但是因为它的绝缘的水平低，也鉴于万一受到雷击时可能造成的严重后果。上述设备包括用于通讯，电传打字、测量、遥控、电视，电子学，计算机、实验室以及用于体格检查和手术室的装置等等。设备制造者应与绝缘工程师合作，事先在等电位连接和屏蔽上增加少量的费用就可省掉以后的许多麻烦。电路中感应电压的危险应尽可能用绞线配线的方法予以防止。所以应广泛地使用多股绞合的标准电缆，并且器件中的电路走线也应该是绞合过的。信息系统用的导线和电缆不能敷设在可能有很多雷电流通过的导体附近。至少要
26、保持0.5米的间距。,但如敷设在钢构架上或钢筋混凝土结构上时，这一规定可以放松，因为在这种情况下雷电流已分散在多根引下线之中了。无屏蔽层的导线或电缆应敷在金属管道内或钢筋混凝土的沟管之内。制造厂应规定过电压保护方式及安装方法。特别易受电气干扰的场所，如测试室及医院房屋等，必须使其与附近的金属部件隔离，并应以金属屏蔽体加以屏蔽，此屏蔽体必须仅在一个点上与防雷保护系统相连。,第四节 典型建筑物的防雷保护,建筑物防雷保护的基本问题和各国规程中推荐的规定，已在戈尔德（1973）新近所写的闪电防护一书中加以讨论，并列出关于这一专题有代表的参考书目。此外，在霍斯尔等所著的书中，根据德国的实践描述了大量的关
27、于保护装置的情况。和上述两册综合性的出版物相比，本章只注重于讨论内部的防雷保护和电位均衡措施，这几方面在以前的书中还没有很系统的讲过。然而这些问题却是相当重要，特别是对现代建筑物中那些大量的电气装置，如果有适当的接地再施以电位均衡措施，从保护建筑物本身来说，接地电阻的绝对值已经变得无关紧要。下面的一些实例都应该从这一特点出发来加以研究，有些被推荐的规定可能看来费用太贵，但不管怎样以环形接地网来代替多根单独的接地极时，总的费用和工作量并不增加。在很多场合中，用简单的防雷保护措施就够了，特别是对那些需要保护的房屋很小以及雷电活动并不频繁的地带。靠近高建筑物、树木或山谷等等的地方是比较有利的位置。然
28、而，即便在雷击概率接近于零的地方，也照样能够受到雷击。简单的防雷措施可以使用单根避雷针，例如用于屋面上的天线，但即使这样做了，仍然要注意与靠近的金属部件的电位均衡问题。,接闪装置建筑物上的接闪装置要依屋面的形状，大小和周长而定。在平顶的屋面上，最靠外边的导体应紧沿屋面边缘而敷设，在斜坡的屋面上，导体必须研屋脊而行。最理想的接闪装置是金属板屋顶。一般焦用铜板，因为它有抗锈性能，如果采用了防腐蚀描施，也可以使用镀锌的钢板或铝板。为了防止闪电将金属板打穿，应按表II所列的板的厚度来选择，可是，如果闪电通道的落点受漆层或镀层的影响(对铝，为稳定氧化层的影响)而固定在一个位置上时，即使板厚为l毫米也能烧
29、出一个洞来，熔化量是闪电中所携带电荷的函数，但是注意到闪电所携带电荷的频数分布。因此，除非屋面板的厚度像金属薄片一样，是没有必要在屋面上另加导体的。此外，还应装置一些短避雷针，彼此相距不超过5米左右。当金属板或金属薄片被可燃的塑料或油毛毡层覆盖时，可能引起火灾，这种火灾不易被及时发觉，这就提出了必须把接闪装置设计得安全可靠的重要性。用自然界的材料如茅草，芦苇或棕榈叶子铺设的屋面是极易燃烧的。这种屋面的住房在热带地区要比温带地区盛行。在茅屋附近的棕榈树提供了足够的天然防雷保护。,如果需要装置人工保护时，其位置必须使闪电通道能远离易燃物质。因此，必须使避雷针高出屋面半米以上。塑料或浸渍过的硬木可用
30、来做为支架，这个方法还有一个附带的优点就是可以避免由屋面上或屋面下靠近的金属部件引起的任何危险。由于这种房屋大多数在乡下，它的周围可能有很多树木。这样，应修剪树枝使它离开房屋二米以外，这对防止由树木向房屋的旁侧闪络是很重要的，接地或电位均衡措施必须按前面所叙述的方法办理在软料屋面的旧农村房屋边上扩建的新房屋多数是硬料屋面的，在建造这种屋面时，应使它与旧房屋上比钉子尺寸大一点的金属部件至少保持1米的距离，这样可防止发生旁侧闪络。一般高度的房屋 小的独幢房屋，一般其周边不大于40米，应至少有两根引下线装在房屋的两个对角上。最好是选择没有下水管道的角落，但这些引下线应在其根部与防雷保护系统连接，正像
31、把谵槽连接到接闪装置上一样。通常不应以下水管道来代替引下线，因为这种管道可能损坏，腐蚀或被换成塑料管子。可是如果下水管是用铜做的，或者焊接好而不易损坏的，由于它具有抗锈性能，所以也可以用做为引下线。可能的危险是在强大的雷电流冲击下这种下水管道容易断裂。,对于屋面上小型电气装置的保护，例如空调器，可在被保护物至少05米以外树立一根比它高出0.3到0.5米的短避雷针就够了。闪电保护系统的部件与附近的金属物体能有0.5米的间距就够了，但先决的条件是这种金属物距最近的起电位起作用的连接导线不大于20米。林外雷电流应至少分布在两根引下线上，即使如此，附近的金属部件特别是电器装置应离开得越远越好。垂直得空
32、调排气管应使用塑料得。就煤气管而论，在房屋内的一段应该通过一节塑料管与总管联接，以使这两部分间电气绝缘，并在塑料管上并联一保护间隙。这样即可将房屋内的煤气直接连到防雷保护的接地系统上去。对岩石上的房屋应在距房屋约l米之内设置一环形接地体隧绕房屋。各引下线间相距不得超过10米。如果，环形接地极的直径超过10米，则需要有附加的内部连接。敷设在塑料管内的内部引下线，砌在干燥的砖石内或覆以木料可有利于减低电位差。所有公共事业金属管子间的电位均衡措施以放在建筑物的底部为宜，电气装置与屋面的导体应保持足够的距离，应把许多短避雷针放在屋面上使得雷电流能从尽可能多的流入地里。屋面导体的交叉点装短避雷针是最合适
33、的位置。如果房屋座落在山上，则环形接地极应至少有两条引外接地线通入山谷或有导电性的裂缝或随便什么土壤中。导线的长度至少为2 O至4 O米，并必须用夹头把这些导线固定在地上，供电线路必须通过避雷器与防雷保护的接地系统相连。,大型建筑物和礼堂大型建筑物，例如工业厂房或仓库，汽车房和飞机库等，均需要有一个接闪装置系统。钢屋面的保护效果最好，特别是在钢架未被覆盖的情况下。鉴于这种建筑物的屋面大多数如山峰之起伏，两个相邻的屋脊一般相距不超过10米，通常以屋脊和屋面外边缘当作接闪装置就够了，钢柱可当作内部的引下线，接地系统是一个所有管子和电缆外皮可以连接上去的网络。在这种情况下整个保护系统是很简单的。电力
34、进户线和电话线在引入房屋处以及在屋面下敷有较长线路的那些电气回路的终端都应有电位均衡措施。如果屋面是钢筋混凝土浇制的或是预制板铺设的，则应有附加的接闪装置以防止因雷击而损坏混凝土，必须把钢筋连接在一起，任何的尖端物体必须与钢筋做等电位连接。为了带电导线的电位均衡，要求有过电压保护装置。由于导线和金属结构元件间的紧密耦合，电气装置上的感应电压是不高的，钢结构对雷电流的分散作用也有助于减小感应电压。,多层高褛建筑物 高度大约在2 O米以上的建筑物广泛地采用钢构架或钢筋混凝土结构。这对防雷十分有利，这种结构形式代表了使雷电流沿多路平行通路而分布的最好方法。当然，钢筋必须通过夹具，电焊或绑扎线进行电连
35、接。相互隔开的引下线也可以放入混凝土中，各预制板中的钢筋也应以软性接头连接在一起，雷电流通过的钢筋越多则内部防雷的效果越好，柱子和墙壁中的有些钢筋应该该通过绑扎线与楼板中的钢筋做等电位连接。由于多层高楼建筑物的服务性设备有很多是装在楼顶上的，如通风机等，建议为他们装置隔开的接闪装置，并把这些接闪装置连接导柱子或墙壁钢筋上去或尽可能多装一些引下线。当电气装置离迂最近的等电位层不超过20米左右时，它与接闪装置的最小间距为0.5米，保持这一间距对电子设备是极为重要的。易受感应电压影响的房间应以与邻近铁件隔离几个厘米的笼形铁丝网围绕起来，该铁丝网应在供电线路引入大楼的入口处与引下线或钢筋做单点等电位连
36、接。总的说来，把楼板、墙壁和天花板的钢筋互连起来，并只将基础与引下线做等电位相连这样已足够了，所有外来的服务装置需在同一点上施以电位均衡措施。,多层高楼建筑物沿其高度每隔2 0到3 O米应在外部装设旁侧接闪装置，在同样距离的水平面上旁侧接闪装置的导体间应施以电位均衡措施。接地导体应放置在大楼的基础内，并应将其连接到环形或网状接地网络上去，然后将这个网络与引下线和建筑物的钢筋做等电位连接。如果总的接地电阻对保障供电系统的安全来说还不够小，则应再添设附加的接地极。应注意混凝土中的塑筋与土壤中的镀锌钢件间以及钢与铜间在地中腐蚀的危险，不同材料的接地部件应予以隔开，只有通过保护间隙才能连在一起。当埋在
37、地下的导体具有铅护套或是加以阴极保护时，不同材料的部件才允许直接相连。建筑物内部的金属服务装置仅为了电位均衡的目的才连接到防雷系统上去。这种装置应对接闪装置保持有足够的间距。如果雷电流是分布在建筑物的表面上，而不是(即使仅有一部分)由建筑物里面发散出去，则内部的防雷保护就容易多了。然而，由于中间楼层的电位均衡作用，一部分雷电流仍能从公用装置上夺路而行，但由于这一电流相对来说很小，所以可认为是无害的。因此，接闪装置不应该直接连到等电位层母线上去。大楼的金属复盖面及金属幕墙，和其他墙壁上金属部件一样可做接闪装置之用，它们必须在等电位层之间的各层楼板上连接到引下线上。,高塔高塔，烟囱和类似建筑物的防
38、雷保护，原则上和多层高类建筑物一样，不论其高度如何，至少在对角上有两条引下线，高度超过20米的高塔沿其周边每隔10至15米加一根引下线，这可防侧面的直接雷击，高度为20米左右的烟囱有一根引下线就够了。外部的金属爬梯可做引下线之用，工业上使用的砖坦囱或水泥烟囱应在其顶上装置一个金属帽或是沿烟囱口周围安装一圈导体，在该导体上每隔2米处装置一根至少为半米高的避雷针，所用的材料应该是抗腐蚀的。离烟囱顶几米以内的引下线也应用这抗腐蚀的材料，把地面上20米范围以内的金属部件如锅炉、管道、钢架等都做等电位的连接是极为有利的，烟囱上的导线应在靠近地面处通过避雷器与接地系统相连接。今日的工业烟囱不是钢筋混凝土制
39、的就是钢铁制的，这些烟囱只需要考虑电气装置的本体保护，必要时可装设一个专用的接地极。凡是公众易于接近的高塔，其防雷装置需要高度重视人身的安全，瞭望塔有最易遭受露击的危险，由王在雷暴中人们经常在这种塔内躲避风雨，故应该特别注意入口处的跨步电压问题。警告灯如果装在塔顶，则必须至于接闪装置保护范围内。,警告灯的电源线应通过避雷器与接闪装置相连，此连接线需有足够大的截面以供泄放一部分雷电流。此外，在电缆引入处应该有电位均衡措施，至少应有两根引下线安装在对角上，电缆应敷在里面并靠近其中一根引下线。从底部一直通到顶上的金属梯子和扶手应连到接闪装置并每隔l O米左右与引下线连接一次。所有的金属装置均应以同样
40、方式与防雷保护系统等电位相连。躲避在这样一个塔内的人们如果他的两手或两脚同时触及一块接地的金属和有部分雷电流通过的另一块金属部件时就可能受到危险为了避免这种危险，在接近塔身的距离内应施以电位均衡措施。塔内长的金属扶手最好能分成几段，各段间留有足够的间隙或是嵌一段木扶手，但所有的木料必须是能防潮的。塔外地面上的跨步电压通过在不同滦茇在入口的前面可设置几在最上面部分至少应铺三层沥青，各层之间应施以河青浸渍的黄麻以防止开裂。塔中作为工作室和餐厅用的中间楼层，为了防止闪电的侧击，应在外部敷设接闪装置并沿其周边围设适当的金属网以保持电位的均衡。,高层建筑物对低房屋的屏蔽作用 高建筑物对低矮房屋的屏蔽作用
41、并无确定的规则。避雷针的引雷作用已在第十五章第2节内探讨过，有关的课题如地线的屏蔽作用将在第二十章第3节内讨论。在莫斯科附近一座537米电视塔上对闪电的观察指出，在四年半内有两次闪电打在塔顶以下约200米的地方。周围的地面在距塔基200米以外会受到雷击，这说明屏蔽角仅为20度。在1公里半径范围内落雷的次数两倍于范围以外，显然高层建筑物的屏蔽作用尚有待进一步调查研究。体育场雷暴来临时体育活动一般都被中断，所以实际上闪电导致的严重事故是相当稀少的。运动员能迅速地离开场地，但观众却需要更多的时间，即使没有任何闪电打到地上的话，也要引起惊慌失措。大雨和冰雹已足以使人群混乱，此时再有雷击则结果更不堪设想
42、。所以，体育场，特别是大面积的，其防雷保护密切关系到群众安危。,简单的解决办法是把整个场地覆以接地的避雷线，但所需的支架将耗费不赀，可是另一方面也可利用这些支架安装泛光灯或广告牌，这样就使保护方案更为经济。现代的帐蓬和大遮棚对于下雨和闪电都有遮避作用，但由于价格太贵所以只使用于有限的少数体育场中，它们的防雷保护应在设计方案的初始阶段加以考虑，譬如，所有受拉力的金属绳凡可能被雷击中的必须有足够的机械强度以防止熔断几股时发生强度不够的危险。有顶的看台可像任何一幢房屋一样用接闪装置来保护。露天看台不好敷设避雷线，除非整个一场地从露天看台顶上覆以避雷线。不过可用另一种办法，即采用装有避雷针的轻型金属杆柱沿看台顶部而竖立，这同时也能一举两得，可做旗杆之用。长的金属围栅，栏杆和其他物体至少每隔10米就以最短的路径与接地系统做等电位连接。接地系统的设计应保持低的跨步电压，对雷暴时群众会去躲避的地方更要特别注意。露天看台下面的空问是最适合这_目的的地方，因为环形接地网的很多分枝都经过这看台下面使这里成为电位最均衡的地方。泛光灯的柱子是个易受雷击之点，因而在它周围必须保持低的跨步电压。,
