防雷检测复习讲解.docx

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防雷检测复习讲解

防雷检测复习要点

一、法律法规：

1、管理范围：

在中华人民共和国领域和中华人民共和国管辖的其他海域内从事雷电灾害防御活动的组织和个人，应当遵守本办法。

（防雷减灾管理办法第二条）

2、防雷减灾工作的原则：

安全第一、预防为主、防治结合。

3、检测周期：

防雷装置应当每年检测一次，对爆炸和火灾危险环境场所的防雷装置应当每半年检测一次。

4、认定主体：

省、自治区、直辖市气象主管机构负责本行政区域内防雷装置检测资质的管理和认定工作。

5、技术依据：

执行国家有关标准和规范，出具的防雷装置检测报告必须真实可靠。

6、取得防雷装置检测资质的单位，应当按照资质等级承担相应的防雷装置检测工作。

禁止无资质证或者超出资质等级承接防雷装置检测，禁止转包或者违法分包。

7、取得《防雷装置检测资格证》的专业技术人员，不得同时在两个以上防雷装置检测资质单位兼职执业。

8、任何单位不得以欺骗、弄虚作假等手段取得资质，不得伪造、涂改、出租、出借、挂靠、转让《防雷装置检测资质证》。

9、检测活动的内容：

防雷装置检测是指对接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器及其连接导体等构成的，用以防御雷电灾害的设施或者系统进行检测的活动。

10、防雷装置检测资质等级分为甲、乙两级。

二、雷电基础知识

1、大气电场：

大气电场是电荷产生一个由高空指向地面的电场，雷电活动地区大气电场的方向是由地面指向高空。

2、大气中的电流：

在大气电场的作用下，空气中这些带电的正、负离子定向迁移运动，就形成了晴天大气传导电流。

在对流层中，气团携带着体电荷一起移动，就形成了晴天大气对流电流。

大气电荷因湍流和扩散而形成电流，称之为晴天大气扩散电流。

3、大气电平衡：

尖端放电电流和降水电流与晴天大气传导电流和闪电电流相互作用下产生平衡。

4、雷云的形成：

热气流上升时冷凝产生冰晶，气流中的冰晶碰撞后分裂导致较轻的部分带负电荷并被风吹走形成大块的雷云；较重的部分带正电荷并可能凝聚成水滴下降，它们在重力作用下下落的速度大，并在下落过程中与其他水份粒子发生碰撞，结果一部分被另一水生成物捕获，增大水成物的体积，另一部分云粒子被反弹回去，这些反弹回去的云粒子通常带正电荷，悬浮在空中形成一些局部带正电的云区，而水生成物带上负电荷。

由于水成物下降的速度快，而云粒子的下降速度慢，因而正、负电荷的微粒逐惭分离，最后形成带正电的云粒在云的上部，而带负电的水成物在云的下部。

5、雷云的电结构：

（1）积雨云的体电荷分布很复杂，但大致有三个电荷集中区。

（2）最高集中区是正电荷，中区是负电荷，最低区也是正电荷，可是这里的电荷量较少。

（3）从地面上观测，云似乎是带负电的，因为负电荷中心离地面较近而且电量较多。

云地之间的大气电场主要由它决定，这就可以理解，雷暴来临时大气电场倒向的现象了。

（4）从远离积雨云的地方观测，云的电性似电偶极子。

6、闪电：

雷（雨）云中不同部分之间聚积的不同极性的电荷，当积累到一定程度时，就会在云的不同部分之间，不同云团之间，以及云团与地面之间产生很强的电场。

该电场的强度平均可以达到几十万伏／米，甚至可以高达几百万伏／米。

这么强的电位梯度足以把云内、外的大气层击穿，而在云与云之间，或云与大地之间产生瞬时强火花放电，这就是闪电。

7、闪电的分类：

按形状分：

线状闪电、带状闪电、片状闪电、联珠状闪电，球状闪电。

按空间位置分：

云内闪电、云际闪电、云空闪电和云地闪电。

8、地闪的结构：

地闪一般先是积雨云中层的负电荷区与下层正电荷区之间的强电场产生局部区域的流光，发展成云闪后，使得负电荷区扩展到积雨云的下部。

这时云下端与大地之间的电场强度增大了，紧邻云下端的区域电场强度最大，因而总有些地点的空气先击穿，出现向下发展的流光，继续向下发展，便形成了一段导电的通道。

在这通道的前端有大量负电荷，该负电荷尖端下方电场强度最大，因此它会首先使附近的大气被击穿导电和发光。

这个从云的下端伸向下方的导电通道是逐步向下发展的，称之为梯级先导。

它向下推进的平均速度为

左右，但每个单一梯级的推进速度要比这大得多，一般约为

左右，其长度平均约为50m左右,变化范围为3～200m左右。

梯级先导每向下推进一级，要间歇一段时间，以输运电荷到前端，形成击穿大气所需的局部强电场，各梯级间的间歇时间平均约为50μs左右，其变化范围为30～125μs。

梯级先导的通道直径较大，其变化范围约为1～10m。

梯级先导的形状总是一段一段的方向极不确定的折线，并且常有几条分叉，随机性很大，而决不是循着大气电场的方向垂直向下，这反映出造成空气击穿的随机性。

击穿点和方向总是大气中导电粒子较多的局部区域，也可能有宇宙射线高能粒子通过附近，创造出击穿的条件。

梯级先导的导电通道除前端有大量负电荷外，通道里还有导电的离子，而且积雨云中的负电荷也被输送到整个通道中，它所携带的电流大约为100～200A。

经过多次放电、消失、再放电、再消失，梯级先导的通道的前端已经达到离地面很近（约10～20m）的距离，这时它的趋向开始受地面物的影响。

通道前端与地面物之间形成很强的大气电场，于是地面周围的电荷可以因静电感应而大量集中到与先导前端较近的地点，这样便发生电击穿，从地面物冲出一股明亮无比的光柱，沿着由梯级先导开辟的高度电离的通道向上窜，冲向积雨云以完成一次回击放电，

闪电一般不是单次放电，根据积雨云的电荷量,可能还有第二次闪击放电，第三次闪击放电……。

闪击放电的次数最多的可达26次。

9、地闪的类型：

1a:

下行负先导；1b:

下行负先导（有回击）；

2a:

上行正先导；2b:

上行正先导（有回击）；

3a:

下行正先导；3b:

下行正先导（有回击）；

4a:

上行负先导；4b:

上行负先导（有回击）；

10、雷电的基本参数

雷暴日：

雷暴日是指某一地区一年四季中有雷电放电的天数。

一天中只要听到一次以上的雷声，而不管雷鸣的次数，都叫做一个雷暴日。

地面落雷密度（地闪密度）：

即每年每平方公里受雷击次数。

按下列经验公式计算：

式中：

Ng表示地面落雷密度，Ta表示年平均雷暴日数

11、雷电流的极性和波形。

雷电流是一个非周期单极性的脉冲波。

电流幅值、波头时间、波长时间（半幅值时间）

总电荷：

12、雷电放电的危害形式

直击雷:

在雷暴活动区域内，雷云直接通过人体，建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象，称之为直接雷击.

感应雷击（雷电感应、感应雷）：

（1）静电感应：

当雷云来临时，雷云底部分布着大量的负电荷，它们将产生静电场。

在雷云所复盖的地表面和各种物体，尤其是导体上，将感生出大量与雷云底部电荷符号相反的电荷，这种静电感应作用随着与雷云正下方地面的距离的增大而迅速减小（与距离的三次方成反比）。

在雷云对地面或另一雷云放电后，云中电荷消失。

此时地面物体，尤其是导体，虽未直接受到雷击，但已聚积的电荷却产生了很高的电压，它必然要放电。

这种放电电流也是一个很大的脉冲电流，其电击效果虽然比直击雷小一些，但是若窜入用电设施也会造成设施损坏或人员伤亡事故。

（2）电磁感应：

闪电电流在闪电通道周围的空间产生磁场，这种磁场将随时间而变化，并在附近的各类金属导体上激发出感应电动势或感生电流。

这种电磁感应作用随着与落雷点的距离的增大而较快的减少（与距离平方成反比）。

在闪电电流入地过程中，变化磁场在附近金属导体上产生的感应电动势或感生电流，也会造成电气设备遭到电击而损坏。

电磁脉冲辐射：

闪电的电磁脉冲辐射通过空间以电磁波的形式耦合到对瞬态电磁脉冲极其敏感的现代电子设备，如计算机上，也会造成设备故障或损坏设备。

雷电波侵入：

直击雷或感应雷都可能使导线或金属管道产生过电压。

这种过电压沿着导线或金属管道从远处雷区或防雷保护区域之外传来，侵入建筑物内部或设备内部，而使建筑物结构、设备部件损坏或人员伤亡。

反击：

在雷暴活动区域内，当雷电闪击到建筑物的接闪装置上时，雷电流流过时也会使接地引下线和接地装置的电位骤升到上百千伏，可能造成接地引下线与各种金属导线、管道或用电设备的工作地线之间放电，从而使这些金属导线、管道或用电设备的工作地线上引入反击电流，造成人身和设备雷击事故。

13、雷电的破坏作用

热效应、机械力、冲击波、电磁感应。

14、防雷的基本原则

安全可靠、技术先进、经济合理。

15、防雷的基本方法

接闪、均压连接、接地、分流、屏蔽、躲避。

①接闪；②分流；③屏蔽；④等电位连接；⑤合理布线；⑥共用接地系统。

16、接闪杆，接闪线保护范围计算

例题：

有一个储存硝化棉的一类防雷仓库，高4米，长21米，宽7.5米，要求设独立避雷针保护，请设计绘制该仓库的hx高度的平面保护图，并写出施工说明。

（注：

要求独立针离仓库不小于3米，比例1:

300）

可考虑单针、双针等高、避雷线。

三、建筑物防雷设计规范（GB50057—2010）

1、适用范围：

适用于新建、扩建、改建建（构）筑物的防雷设计

2、建（构）筑物防雷设计，应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律。

3、名词解释：

电气系统：

由低压供电组合部件构成的系统,也称低压配电系统或低压配电线路。

电子系统：

由敏感电子组合部件构成的系统。

（如通信设备、计算机、控制和仪表系统、电力电子装置）

接闪器：

由拦截闪击的接闪杆、接闪带、接闪线、接闪网以及金属屋面、金属构件等组成。

外部防雷装置：

由接闪器、引下线和接地装置组成。

内部防雷装置：

由防雷等电位连接和与外部防雷装置的间隔距离组成。

防雷等电位连接：

将分开的诸金属物体直接用连接导体或经电涌保护器连接到防雷装置上以减小雷电流引发的电位差。

防雷区：

划分雷击电磁环境的区，一个防雷区的区界面不一定要有实物界面，例如不一定要有墙壁、地板或天花板作为区界面。

雷击电磁脉冲：

雷电流经电阻、电感、电容耦合产生的电磁效应，包含闪电电涌和辐射电磁场。

4、建筑物防雷分类原则：

根据重要性、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。

5、独立接闪杆和架空接闪线或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间隔距离（图4.2.1），应按下列公式计算，但不得小于3m。

（计算题）

图4.2.1防雷装置至被保护物的间隔距离

1—被保护建筑物；2—金属管道

1）地上部分：

当hx＜5Ri时：

Sa1≥0.4（Ri＋0.1hx）（4.2.1-1）

当hx≥5Ri时：

Sa1≥0.1（Ri＋hx）（4.2.1-2）

2）地下部分：

Se1≥0.4Ri（4.2.1-3）

式中：

Sa1—空气中的间隔距离（m）；

Se1—地中的间隔距离（m）；

Ri—独立接闪杆、架空接闪线或网支柱处接地装置的冲击接地电阻（Ω）；

hx—被保护建筑物或计算点的高度（m）。

。

6、直击雷防护

要求指标

第一类

第二类

第三类

滚球半径（m）

对应雷电流（kA）

避雷网格（m×m）

引下线间距（m）

冲击接地电阻（Ω）

5.4

5×5或4×6

10.1

10×10或8×12

15.8

20×20或16×24

注：

粮棉堆场的避雷针滚球半径按100m计算

7、独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网应设独立的接地装置，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，但在3000Ωm以下的地区，冲击接地电阻不应大于30Ω。

8、第一类防雷建筑中防雷电感应的接地装置应与电气和电子系统的接地装置共用，其工频接地电阻不宜大于10Ω。

9、第一类防雷建筑中低压线路埋地敷设长度为：

10、第一类防雷建筑防侧击：

从30m起每隔6m做水平接闪带,30m以上金属物与防雷装置连接。

11、第二类防雷建筑防侧击（简述题）：

高度超过45m的建筑物，除屋顶的外部防雷装置应符合本规范第4.3.1条的规定外，尚应符合下列规定：

1对水平突出外墙的物体，当滚球半径45m球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到突出外墙的物体时，应采取相应的防雷措施。

2高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击，防侧击应符合下列规定：

1）在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位，各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体，应按屋顶的保护措施考虑。

2）在建筑物上部占高度20%并超过60m的部位，布置接闪器应符合对本类防雷建筑物的要求，接闪器应重点布置在墙角、边缘和显著突出的物体上。

3）外部金属物，可利用其作为接闪器，还可利用布置在建筑物垂直边缘处的外部引下线作为接闪器。

4）钢筋混凝土内钢筋和建筑物金属框架，当作为引下线或与引下线连接时，均可利用其作为接闪器。

3外墙内、外竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端，应与防雷装置等电位连接。

12、防接触电压（简述题）

1.人体在建筑物外停留时接近引下线的可能性是小的。

2.自然引下线由建筑物金属构架在电气上是贯通的若干根柱子或由建筑物钢筋互相连接在电气上是贯通的若干根柱子组成。

3.引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于5kΩ.m。

4.外露的引下线，用耐1.2/50μs冲击电压100kV的绝缘层隔离，例如用至少3mm厚的交联聚乙烯层。

5.用护栏和（或）警告牌使接触引下线的可能性降至最低限度。

13、防跨步电压（简述题）

1.人体在建筑物外停留时进入距引下线3m范围内地面的可能性小的。

2.引下线3m范围内土壤地表层的电阻率不小于5kΩ.m。

3.用网状接地装置对地面作均衡电位处理。

4.在利用大部分钢柱和（或）钢筋混凝土柱子作引下线同时利用其基础的钢筋作为接地体或在基础下面混凝土垫层内敷设人工环形基础接地体的条件下可不考虑跨步电压的危险。

5.用护栏和（或）警告牌使进入距引下线3m范围内地面的可能性减小到最低限度。

14、接闪器规格

接闪杆（直径mm）

长1m以下

长1～2m

烟囱上

圆钢≥12

圆钢≥16

圆钢≥20

钢管≥20

钢管≥25

钢管≥40

接闪带（网）（直径、截面）

一般用

烟囱上

圆钢≥8mm

圆钢≥12mm

扁钢≥48mm2

扁钢≥100mm2

避雷线（截面mm2）

架空网用

镀锌钢绞线≥35mm2

金属屋面

金属板搭接长度≥100mm

板下无易燃物时，厚度≥0.5mm

板下有易燃物时，厚度钢铁≥4mm

铜板≥5mm

铝板≥7mm

金属板无绝缘被覆层（不适用于一类防雷物）

钢管：

壁厚一般≥2.5mm

特殊钢罐：

壁厚≥4mm

15、引下线规格

一般：

圆钢直径≥8mm、扁钢截面≥50mm2

暗敷：

圆钢直径≥10mm、扁钢截面≥80mm2

烟囱：

圆钢直径≥12mm、扁钢截面≥100mm2

16、人工接地体规格

水平接地体：

圆钢直径≥10mm

扁钢截面≥90mm2

垂直接地体：

角钢厚度≥3mm

（50×50mm）

钢管壁厚≥3.5mm

17、明敷接闪导体和引下固定支架间距（mm）

扁导体和绞线

园形导体

水平面上的水平导体

垂直面上的水平导体

地面以上20m的垂直导体

20m以上的垂直导体

500

1000

500

1000

18、人工钢质垂直接地体的长度宜为2.5m。

其间距以及人工水平接地体的间距均宜为5m，当受地方限制时可适当减小。

19、人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于0.5m，并宜敷设在当地冻土层以下，其距墙或基础不宜小于1m。

20、在高土壤电阻率的场地，降低冲击接地电阻措施：

1采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于有效长度。

2接地体埋于较深的低电阻率土壤中。

3换土。

4采用降阻剂。

21、防雷区划分原则：

雷击电磁场强度得到衰减。

防雷区一般划分为LPZ0A区、LPZ0B区、LPZ1区和LPZ2区等区。

其中电磁场强度没有衰减的防雷区为LPZ0A区和LPZ0B区两种。

22、雷电流

雷电流参数C

防雷建筑物类别

一类

二类

三类

I幅值（kA）

200

150

100

T1波头时间（μs）

T2半值时间（μs）

350

Qs电荷量（C）

100

W/R单位能量（MJ/Ω）

5.6

2.5

23、磁场强度的计算，参考GB50057—2010中6.3.2条，要掌握安全距离的计算。

24、等电位连接：

电子系统的等电位连接分为S型和型，S型——电子系统为300kHz以下的模拟系统

M型——电子系统为MHz级的数字系统

25、SPD在TN-C-S系统中安装

注：

过电流保护器是根据生产厂要求安装。

26、安装SPD对线径的要求

27、年预计雷击次数（计算题）

N=k×Ng×Ae

雷击大地密度：

Ng=0.1×Td

等效面积计算：

28、接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算（计算题）

R～=A×Ri

四、建筑物防雷装置检测技术规范（GB21431—2015）

1、

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