高层楼宇的防雷研究与设计
目录
1 绪论 1
2 雷电种类 1
2.1 直击雷 1
2.2 感应雷 2
2.3 地电位反击 2
3 毕业设计概述 2
3.1 毕业设计课题的题目 2
3.2 毕业设计课题的目的 2
3.3 毕业设计课题的内容及要求 3
4 建筑物防雷 3
4.1 计算建筑物年预计雷击次数 3
4.2 计算结果 4
4.3 雷击相关因素 4
5 防雷设计中应考虑的原则 6
5.1 建筑物防雷总则 6
5.2 建筑物防雷设计应考虑的因素 6
6 基本防雷措施 7
6.1 建筑物综合防雷图 7
6.2 建筑物的内部防雷和外部防雷 8
6.3 第二类防雷建筑物的防雷措施 8
7 对靖江市郁新大厦高层建筑的防雷设计 9
7.1 设计对象 9
7.2 直击雷的防护 10
7.3 侧击雷的防护 11
7.4 防雷引下线 12
7.5 等电位连接 13
7.6 电涌保护器 17
7.7 感应雷的防护 18
7.8 防雷接地 18
8 其他方面 23
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
闪电是一种特殊的自然反应，瞬息万变。它能展现出非常壮观的声，光，电现象。雷电不仅仅令人眼花缭乱、电闪雷鸣、震耳欲聋，更重要的是它能影响人类的生产活动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
和日常生活。
闪电可以造成电信、电力、建筑等的损伤，甚至造成人员死亡。概括起来有两种雷电毁坏的结果：第一是对建筑物生成电动力和热效应的影响，因为它直接命中在建筑物上；第二是电磁感应雷电流和静态的雷电波侵入电感应效应和功能的影响。随着社会经济的发展，不停的扩大建筑物的规模、增加建筑物高度，高层建筑更容易遭受到雷的打击，特别是现代家电器具数量的不断变多，大量电子设备如果遭受到雷击，损失程度将特别大，这些对建筑防雷都起到了不良的影响，也给雷电的防护带来了非常多的新问题。由于我国每年受到雷击损坏建筑物内电气设备事件常有发生，所以防雷系统的可靠性非常重要， 因此建筑物的防雷研究与设计就显得极其重要。
2 雷电种类
2.1 直击雷
所说的直击雷就是雷直接打在电气装置及房屋上，生成热、电效应和动力，能够使电气设备、电力系统和建筑造成危害。为了能够使电力设备、建筑物以及内部设备免遭雷击的毁坏，必须使用一定的防护措施。通常使用避雷线、避雷针、避雷带或者避雷网来进行保护。
感应雷是雷电电流引起磁场变化和电场变化引发的电磁感应和静电所发生的。雷电感应形成火花放电，所以易燃，易爆的建筑物容易受到巨大的危害。
雷电波侵入是当电源线受到直接雷击，在电力线导线产生的雷电浪涌会沿着导体扩散，也称为行波。雷电冲击波沿电源线到变电站或建筑物的传播，会导致电气设备绝缘损坏，甚至引起火灾，爆炸，事故等情况，应采取保护措施。
直击雷击的后果是非常严重的。为了防止直接雷击造成的对电气设备和建筑物的破坏作用以及人畜伤亡事故，通常是在建筑物、工程设施、电力架空线路上方装设接闪器，通过接地引下线将接闪器与接地装置连接起来。接闪器安装于比被保护物体高的位置上，吸引雷电，使雷云向接闪器放电，强大的闪电流经接闪器和接地装置分散在地上，使受保护的建筑、工程设施、线路免受雷击。
2.2 感应雷
在传输道的雷电波的感应雷电过电压沿线路进入房屋里，信息体系和电气装置将会被损坏。为了确保信息系统和电气设备的安全性，需要在传输线路上安装过电压抑制设备，这种设备是避雷器。往往使用的避雷器主要有以下四种：第一种是管型避雷器，第二种是保护间隙，第三种是氧化锌避雷器、最后一种是阀型避雷器。
信息体系的感应雷电保护与高层建筑防雷是完全不同的，有非常多的新的方法和特征。避雷针，由闪电引起的反击和户外电力线路防雷雷电波侵入，会对室内电子信息系统带来有害影响，都需要保护，和雷电感应过电压保护的保护措施基本上是相同的。
避雷器理当建立在与被保护装置对地并联的场地。所有避雷器具有同样的性质，在高压力的影响呈现低阻状态，并出现在低电压高阻抗状态的影响下。在发生雷电的时候，雷侵入过电压避雷器的安装点后，经过线到达，当在很高的电压上应用避雷器，避雷器开始运作，并且显示成低阻的形态，从而限制了过电压，同时将过电压所引起的大电流泄入大地，使与它并联的设备免受过电压的破坏。雷电侵占波不见后，恢复路线工频电压传输，比拟雷电侵入波过电压的工频电压很低，因此避雷器将变成高阻抗形态，靠近开路，然后对避雷器的存在不会影响正常的工频电压的输电线路[1]。
2.3 地电位反击
尽管很多楼宇具有一定的防雷措施，但是这并不意味着在雷雨天气就能安然无恙。因为有一种雷电损害叫做地电位反击。当雷电击中此类楼宇时，防雷的接地电网的电位会在很短很短的时间内变得非常之大（有几万伏特至十几万伏特），具有高强破坏性的电流会顺着导体入侵到楼宇内，或者击穿绝缘的大地流向别的地方，从而反击破坏或者损害了电子设备。
3 毕业设计概述
3.1 毕业设计课题的题目
高层楼宇的防雷研究与设计
3.2 毕业设计课题的目的
本课题针对高层楼宇的防雷系统进行研究和设计。主要内容包括根据建筑工程资料和国家执行的标准和规范进行高层建筑防雷系统设计，具体为根据该大楼的电气主接线要求进行防直击雷、防侧击感应雷的相关计算，根据计算进行防雷设备的布置方案设计、等电位连结方案设计以及接地方案设计。
3.3 毕业设计课题的内容及要求
1、调研和收集资料，熟悉建筑电气设计的有关规范。
2、按照建筑物的防雷要求，进行包括防直击雷和侧击感应雷的相关计算和参数选择。
3、按建筑物的防雷要求进行接闪器、引下线和接地装置的设计和配置。
4、根据计算结果进行防雷设备的布置方案设计、等电位连结方案设计以及接地方案设计。
5、按照规范要求绘制出相应防雷、接地装置平面图和综合布线图纸。
4 建筑物防雷
4.1 计算建筑物年预计雷击次数
建筑物“年估计雷击次数”是对不同建筑物一年中大概遭遇雷击次数的预计值，它与建筑物的形状，大小、地理环境前提以及当地年平均雷暴日等因素有关。已知郁新大厦建筑物的长度L = 36.4m
建筑物的宽度W = 34.5m
建筑物的高度H = 44m
靖江的年均雷暴日天数为一年36天
校正系数k = 1.0
不考虑周边建筑影响。
N=KNgAe ------------式(3-1)
图2 避雷带安装方法
1 绪论 1
2 雷电种类 1
2.1 直击雷 1
2.2 感应雷 2
2.3 地电位反击 2
3 毕业设计概述 2
3.1 毕业设计课题的题目 2
3.2 毕业设计课题的目的 2
3.3 毕业设计课题的内容及要求 3
4 建筑物防雷 3
4.1 计算建筑物年预计雷击次数 3
4.2 计算结果 4
4.3 雷击相关因素 4
5 防雷设计中应考虑的原则 6
5.1 建筑物防雷总则 6
5.2 建筑物防雷设计应考虑的因素 6
6 基本防雷措施 7
6.1 建筑物综合防雷图 7
6.2 建筑物的内部防雷和外部防雷 8
6.3 第二类防雷建筑物的防雷措施 8
7 对靖江市郁新大厦高层建筑的防雷设计 9
7.1 设计对象 9
7.2 直击雷的防护 10
7.3 侧击雷的防护 11
7.4 防雷引下线 12
7.5 等电位连接 13
7.6 电涌保护器 17
7.7 感应雷的防护 18
7.8 防雷接地 18
8 其他方面 23
结 论 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
1 绪论
闪电是一种特殊的自然反应，瞬息万变。它能展现出非常壮观的声，光，电现象。雷电不仅仅令人眼花缭乱、电闪雷鸣、震耳欲聋，更重要的是它能影响人类的生产活动 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
和日常生活。
闪电可以造成电信、电力、建筑等的损伤，甚至造成人员死亡。概括起来有两种雷电毁坏的结果：第一是对建筑物生成电动力和热效应的影响，因为它直接命中在建筑物上；第二是电磁感应雷电流和静态的雷电波侵入电感应效应和功能的影响。随着社会经济的发展，不停的扩大建筑物的规模、增加建筑物高度，高层建筑更容易遭受到雷的打击，特别是现代家电器具数量的不断变多，大量电子设备如果遭受到雷击，损失程度将特别大，这些对建筑防雷都起到了不良的影响，也给雷电的防护带来了非常多的新问题。由于我国每年受到雷击损坏建筑物内电气设备事件常有发生，所以防雷系统的可靠性非常重要， 因此建筑物的防雷研究与设计就显得极其重要。
2 雷电种类
2.1 直击雷
所说的直击雷就是雷直接打在电气装置及房屋上，生成热、电效应和动力，能够使电气设备、电力系统和建筑造成危害。为了能够使电力设备、建筑物以及内部设备免遭雷击的毁坏，必须使用一定的防护措施。通常使用避雷线、避雷针、避雷带或者避雷网来进行保护。
感应雷是雷电电流引起磁场变化和电场变化引发的电磁感应和静电所发生的。雷电感应形成火花放电，所以易燃，易爆的建筑物容易受到巨大的危害。
雷电波侵入是当电源线受到直接雷击，在电力线导线产生的雷电浪涌会沿着导体扩散，也称为行波。雷电冲击波沿电源线到变电站或建筑物的传播，会导致电气设备绝缘损坏，甚至引起火灾，爆炸，事故等情况，应采取保护措施。
直击雷击的后果是非常严重的。为了防止直接雷击造成的对电气设备和建筑物的破坏作用以及人畜伤亡事故，通常是在建筑物、工程设施、电力架空线路上方装设接闪器，通过接地引下线将接闪器与接地装置连接起来。接闪器安装于比被保护物体高的位置上，吸引雷电，使雷云向接闪器放电，强大的闪电流经接闪器和接地装置分散在地上，使受保护的建筑、工程设施、线路免受雷击。
2.2 感应雷
在传输道的雷电波的感应雷电过电压沿线路进入房屋里，信息体系和电气装置将会被损坏。为了确保信息系统和电气设备的安全性，需要在传输线路上安装过电压抑制设备，这种设备是避雷器。往往使用的避雷器主要有以下四种：第一种是管型避雷器，第二种是保护间隙，第三种是氧化锌避雷器、最后一种是阀型避雷器。
信息体系的感应雷电保护与高层建筑防雷是完全不同的，有非常多的新的方法和特征。避雷针，由闪电引起的反击和户外电力线路防雷雷电波侵入，会对室内电子信息系统带来有害影响，都需要保护，和雷电感应过电压保护的保护措施基本上是相同的。
避雷器理当建立在与被保护装置对地并联的场地。所有避雷器具有同样的性质，在高压力的影响呈现低阻状态，并出现在低电压高阻抗状态的影响下。在发生雷电的时候，雷侵入过电压避雷器的安装点后，经过线到达，当在很高的电压上应用避雷器，避雷器开始运作，并且显示成低阻的形态，从而限制了过电压，同时将过电压所引起的大电流泄入大地，使与它并联的设备免受过电压的破坏。雷电侵占波不见后，恢复路线工频电压传输，比拟雷电侵入波过电压的工频电压很低，因此避雷器将变成高阻抗形态，靠近开路，然后对避雷器的存在不会影响正常的工频电压的输电线路[1]。
2.3 地电位反击
尽管很多楼宇具有一定的防雷措施，但是这并不意味着在雷雨天气就能安然无恙。因为有一种雷电损害叫做地电位反击。当雷电击中此类楼宇时，防雷的接地电网的电位会在很短很短的时间内变得非常之大（有几万伏特至十几万伏特），具有高强破坏性的电流会顺着导体入侵到楼宇内，或者击穿绝缘的大地流向别的地方，从而反击破坏或者损害了电子设备。
3 毕业设计概述
3.1 毕业设计课题的题目
高层楼宇的防雷研究与设计
3.2 毕业设计课题的目的
本课题针对高层楼宇的防雷系统进行研究和设计。主要内容包括根据建筑工程资料和国家执行的标准和规范进行高层建筑防雷系统设计，具体为根据该大楼的电气主接线要求进行防直击雷、防侧击感应雷的相关计算，根据计算进行防雷设备的布置方案设计、等电位连结方案设计以及接地方案设计。
3.3 毕业设计课题的内容及要求
1、调研和收集资料，熟悉建筑电气设计的有关规范。
2、按照建筑物的防雷要求，进行包括防直击雷和侧击感应雷的相关计算和参数选择。
3、按建筑物的防雷要求进行接闪器、引下线和接地装置的设计和配置。
4、根据计算结果进行防雷设备的布置方案设计、等电位连结方案设计以及接地方案设计。
5、按照规范要求绘制出相应防雷、接地装置平面图和综合布线图纸。
4 建筑物防雷
4.1 计算建筑物年预计雷击次数
建筑物“年估计雷击次数”是对不同建筑物一年中大概遭遇雷击次数的预计值，它与建筑物的形状，大小、地理环境前提以及当地年平均雷暴日等因素有关。已知郁新大厦建筑物的长度L = 36.4m
建筑物的宽度W = 34.5m
建筑物的高度H = 44m
靖江的年均雷暴日天数为一年36天
校正系数k = 1.0
不考虑周边建筑影响。
N=KNgAe ------------式(3-1)
图2 避雷带安装方法
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