第二章建筑物外部雷電防護(hù)原理課件

Tel：E-mail：第二章建筑物外部雷電防護(hù)原理

第一節(jié)建筑物雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)

每年10月24日是世界標(biāo)準(zhǔn)日，1998年第29屆世界標(biāo)準(zhǔn)日國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO（InternationalOrganigationStandardigation）主席、國際電訊委員會IEC(InternationlElectronicsCommittee)主席和國際電訊聯(lián)盟ITU（InternationalTelecommuicationUnion）秘書長發(fā)表了題為《標(biāo)準(zhǔn)在日常生活中》的祝詞。祝詞指出：標(biāo)準(zhǔn)是一種“基準(zhǔn)”。它給人們提供一個判別事物的準(zhǔn)則。

標(biāo)準(zhǔn)來自實踐和科學(xué)研究，是千百萬科技工作者智慧的結(jié)晶，即它是科學(xué)研究技術(shù)成果的一個反映，也是生產(chǎn)實踐的總結(jié)。它必須是各方協(xié)調(diào)的產(chǎn)物，必須由受權(quán)的權(quán)威部門來發(fā)布；它要經(jīng)過成千上萬次的重復(fù)才能制定，要有成千上萬的人來執(zhí)行。一、國際防雷標(biāo)準(zhǔn)1、國際電工委員會（IEC）出版的防雷標(biāo)準(zhǔn)國際電工委員會（IEC）于1980年6月成立了第81技術(shù)委員會（IEC-TC81），是負(fù)責(zé)編制有關(guān)防雷的技術(shù)報告、指南或規(guī)范。作為建議或推薦給世界各個國家和地區(qū)使用。TC81委員會1990年發(fā)布了第一項標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷》，之后又陸續(xù)出版了一系列防雷標(biāo)準(zhǔn)。①IEC61024系列（直擊雷防護(hù)系列）②IEC61312系列(雷擊電磁脈沖防護(hù)系列)③TC81還出版(或以草案形式)了關(guān)于通信線路防雷標(biāo)準(zhǔn)(IEC61663)，雷擊損害危險度確定的標(biāo)準(zhǔn)(IEC61662)和模擬防雷裝置各部件效應(yīng)的測量參數(shù)(IEC61819)等。④IEC60364系列（建筑物電氣設(shè)施）⑤IEC61643系列（接至低壓配電系統(tǒng)的浪涌保護(hù)器）由于IEC內(nèi)部的分工和配合，在IEC／TC37、TC64和TC77同期出版了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，形成對TC81標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充和完善。⑥IEC62305系列2、國際電訊聯(lián)盟ITU的標(biāo)準(zhǔn)3、其它國家的標(biāo)準(zhǔn)英國標(biāo)準(zhǔn)(BS6651：1992)的《構(gòu)筑物避雷的實用規(guī)程》；日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS(A4201-1992)《建筑物等的避雷設(shè)備(避雷針)》。二、中國防雷標(biāo)準(zhǔn)1、中國防雷標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)

國家標(biāo)準(zhǔn)（GB）為強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)（GB/T）為非強(qiáng)制性又稱自愿性或推薦性標(biāo)準(zhǔn)）行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：DL電力標(biāo)準(zhǔn)；YD郵電標(biāo)準(zhǔn)；JB軍標(biāo)；GA公安標(biāo)準(zhǔn)；JT交通標(biāo)準(zhǔn)；TD鐵道標(biāo)準(zhǔn)等。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也有自愿性標(biāo)準(zhǔn)，如TB/T。地方標(biāo)準(zhǔn)：DB。CECS工程活協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)某些標(biāo)準(zhǔn)互不兼容、互不一致時，規(guī)定以強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)為標(biāo)準(zhǔn)。2、中國建筑防雷標(biāo)準(zhǔn)防雷標(biāo)準(zhǔn)

中國的建筑防雷標(biāo)準(zhǔn)最早為：GBJ57—83，1994年11月由林維勇按IEC61024—1修訂成為GB50057—94《建筑物防雷規(guī)范》。這個標(biāo)準(zhǔn)是目前我國防雷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中最具有權(quán)威性的標(biāo)準(zhǔn)。它結(jié)合了我國地理、氣象條件、經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平和考慮了過去長期使用的標(biāo)準(zhǔn)的延續(xù)性，適用為新建建筑物的防雷設(shè)計。

這個標(biāo)準(zhǔn)不適用天線塔、公用電視天線系統(tǒng)、油罐、化工戶外裝置的防雷設(shè)計。但由于這個標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和普遍性原因，因此，仍被通訊系統(tǒng)、石油化工系統(tǒng)等設(shè)計規(guī)范所引用。

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21714-2008/IEC62305-1:2006雷電防護(hù)第一部分：總則GB/T21714-2008/IEC62305-2:2006雷電防護(hù)第二部分：風(fēng)險管理GB/T21714-2008/IEC62305-3:2006雷電防護(hù)第三部分：建筑物的物理損壞和生命危險GB/T21714-2008/IEC62305-4:2006雷電防護(hù)第四部分：建筑物內(nèi)電氣和電子系統(tǒng)中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局、中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會2008-4-24發(fā)布，2008年11-01實施三、常用的標(biāo)準(zhǔn)圖集介紹1、國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計《防雷與接地安裝》GJBT516①、99D562《建筑物、構(gòu)筑物防雷設(shè)施安裝》；②、86D563《接地裝置安裝》；③、D565《獨立避雷針》 第一分冊，鋼筋結(jié)構(gòu)獨立避雷針；第二分冊，鋼筋混凝土環(huán)形獨立避雷針；④、86SD566《利用建筑物金屬體做防雷及接地裝置安裝》；⑤、97SD567《等電位聯(lián)結(jié)安裝》。2、建筑安裝工程施工圖集《電氣工程》：第13節(jié)防雷及接地裝置安裝。3、建筑設(shè)備設(shè)計施工圖集《電氣工程》：第17節(jié)防雷裝置。

第二節(jié)建筑物的防雷分類一.劃分建筑物防雷分類的基本原則

按照國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局、中華人民共和國建設(shè)部聯(lián)合發(fā)布的《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范》GB50057—94的相關(guān)條款，在認(rèn)真調(diào)查地理、地質(zhì)、土壤、氣象、環(huán)境等條件和雷電活動規(guī)律以及被保護(hù)物的特點等的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性和后果，將建筑物分為三類。建筑物的防雷分類的目的：減少建筑物獲被保護(hù)空間遭受直接雷擊的損害風(fēng)險，防止或減少雷擊建筑物所發(fā)生的人身傷亡和文物、財產(chǎn)損失，做到安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。二.防雷建筑物分類第一類防雷建筑物：凡制造、使用或貯存炸藥、火藥、起爆藥、火工品等大量爆炸物質(zhì)的建筑物以及具有炸危險環(huán)境、因電火花而引起爆炸，會造成巨大破壞和人身傷亡的建筑物。

注意：重點考慮雷擊后可能造成的巨大破壞和人身傷亡的嚴(yán)重后果。第二類防雷建筑物：1、國家級重點文物保護(hù)的建筑物。2、國家級的會堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車站、國賓館、國家級擋案館、大型城市的重要給水水泵房等特別重要的建筑物。3、國家級計算中心、國家通訊樞紐等對國民經(jīng)濟(jì)有重要意義且裝有大量電子設(shè)備的建筑物。

1-3重點考慮建筑物的重要性和雷擊后可能造成的后果。

4、制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。5、具有爆炸危險環(huán)境的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。6、工業(yè)企業(yè)內(nèi)有爆炸危險的的露天鋼質(zhì)封閉氣罐。

在這里也提到了制造、使用或貯存爆炸物質(zhì)的建筑物；具有爆炸危險場所(環(huán)境)的建筑物，但電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者。如：易燃液體泵房，當(dāng)布置在地面以上時，屬爆炸危險場所(環(huán)境)

，劃為第二類防雷建筑物；但當(dāng)置在地下或半地下時，其泵房又是大型石油化工聯(lián)合企業(yè)的原油泵房，劃為第一類防雷建筑物。

7、預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.05次/a

(0.06次/a)的部省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。8、預(yù)計雷擊次數(shù)大于0.25次/a

(0.3次/a)的住宅/辦公樓等一般性民用建筑物。

7-8重點考慮發(fā)生雷電事故的可能性和后果，即雷擊發(fā)生越多，產(chǎn)生的后果越嚴(yán)重。

第三類防雷建筑物：

1、省級重點文物保護(hù)的建筑物、省級擋案館。2、預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.01次/a(0.012次/a)且小于或等于0.05次/a(0.06次/a)的部、省級辦公建筑物及其它重要或人員密集的公共建筑物。3、預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.05次/a(0.06次/a)，且小于或等于0.25次/a(0.3次/a)的住宅/辦公樓等一般性民用建筑物.4、預(yù)計雷擊次數(shù)大于或等于0.05次/a(0.06次/a)的一般性工業(yè)建筑物。

5、根據(jù)雷擊后對工業(yè)生產(chǎn)的影響及產(chǎn)生的后果，并結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀?、地形、地質(zhì)及周圍環(huán)境等因素，確定需要防雷的火災(zāi)危險環(huán)境。6、在平均雷暴日大于15d/a的地區(qū)，高度在15m及以上的煙囪、水塔等孤立的高聳建筑物；在平均雷暴日小于15d/a的地區(qū)，高度在20m以上的煙囪、水塔等孤立的高建筑。三、建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)在雷擊災(zāi)害風(fēng)險評估、防雷分級保護(hù)以及防雷工程設(shè)計等工作中都設(shè)計到建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)的計算好使用，它是防雷業(yè)務(wù)中常用的重要參數(shù)。1、建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)按下式計算

N=kNgAe

式中N建筑物預(yù)計雷擊次數(shù)（次/a）；k雷擊次數(shù)校正系數(shù)；Ng建筑物所處地區(qū)雷擊大地的年平均密度[次/（km2·a）]；Ae

與建筑物截收相同雷擊次數(shù)的等效面積（km2）。

(1)雷擊次數(shù)校正系數(shù)k的取值：在一般情況下取1；位于河邊、湖邊、山坡下或山地中土壤電阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷風(fēng)口等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取1.5;

金屬屋面的磚木結(jié)構(gòu)建筑物取1.7；位于曠野孤立的建筑物取2。

(2)雷擊大地的年平均密度Ng（在溫帶地區(qū)）應(yīng)按下式確定：

Ng=0.1Td

式中Td年平均雷暴日，根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈_、站資料確定（d/a）注：年平均雷暴日宜采用當(dāng)?shù)亟?年以上儀器測量的年平均值。(3)建筑物等效面積Ae的計算：建筑物等效截收面積定義為與建筑物具有相同的年直接雷擊的大地表面積，其面積應(yīng)為其實際平面向外擴(kuò)大后的面積。其計算方法應(yīng)符合下列規(guī)定：①、當(dāng)建筑物的高當(dāng)H100m時，每邊的擴(kuò)大寬度：

式中D是建筑物每邊的擴(kuò)大寬度（m）；Ae是等效截收面積。L、W、H分別為建筑物的長、寬、高（m）。注：建筑物平面積擴(kuò)大后的面積Ae如圖中周邊虛線所包圍的面積。②當(dāng)H≥100m時每邊的擴(kuò)大寬度應(yīng)按等于建筑物的高度H，即D=H建筑物的等效面積Ae=[LW+2H(L+W)+H2]10-6③當(dāng)建筑物的高H小于100m，同時其周邊在2D范圍內(nèi)有等高或比它低的其他建筑物，這些建筑物不在所考慮建筑物以hr=100(m)的保護(hù)范圍內(nèi)時，按②式算出的Ae可減去(D/2)×(這些建筑物與所考慮建筑物平行的邊長以m計的長度總和)×10-6(km2)。其等效面積為：

④當(dāng)建筑物的高H小于100m，同時其周邊在2D范圍內(nèi)有比它高的其他建筑物時，按②式算出的Ae可減去D×(這些建筑物與所考慮建筑物邊長平行的以m計的長度總和)×10-6(km2)。其等效面積為：Ae=LW。⑤當(dāng)建筑物的高H等于或大于100m，同時其周邊在2H范圍內(nèi)有等高或比它低的其他建筑物，這些建筑物不在所考慮建筑物以hr=H(m)的保護(hù)范圍內(nèi)時，按③式算出的Ae可減去(H/2)×(這些建筑物與所考慮建筑物平行的邊長以m計的長度總和)×10-6(km2)。其等效面積為：

⑥當(dāng)建筑物的高H等于或大于100m，同時其周邊在2H范圍內(nèi)有比它高的其他建筑物時，按③式算出的Ae可減去H×(這些建筑物與所考慮建筑物邊長平行以m計的長度總和)×10-6(km2)。注：當(dāng)四周在2H范圍內(nèi)都有比它高的其他建筑物時，其等效面積為Ae=LW。⑦當(dāng)建筑物各部位的高不同時，應(yīng)沿建筑物周邊逐點算出最大擴(kuò)大寬度，其等效面積Ae應(yīng)按每點最大擴(kuò)大寬度外端的連接線所包圍的面積計算。

注：建筑物平面積擴(kuò)大后的面積Ae如圖中周邊虛線所包圍的面積。建筑物的等效面積（H等于或大于100米）建筑物的等效面積示意

平坦地帶建筑物的等效截收面積在復(fù)雜地形中建筑物的等效截收面積四、防雷建筑物分類條件分析

第二類和第三類防雷建筑物都涉及到依據(jù)預(yù)計雷擊次數(shù)劃分防雷建筑物的類別，那么預(yù)計雷擊次數(shù)又是如何得到的？要作好防雷，就要選擇防雷裝置，選擇防雷裝置的目的在于將需要防直擊雷的建筑物的年損壞危險度R值（需要防雷的建筑物每年可能遭雷擊而損壞的概率）減小到小于或等于最大損壞危險度RT值（即R≤RT）。

取每年RT=10-5，即每年十萬分之一的損壞概率?；诮ㄖ锬觐A(yù)計雷擊次數(shù)（N）和防雷裝置或建筑物遭雷擊一次發(fā)生損壞的綜合概率（P），對于時間周期t=1年，有：R=NP（2.1）P=Pi·Pid+Pf·Pfd（2.2）式中Pi—防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率（也用Ei表示），其值與接閃器的布置有關(guān)；Pf—閃電穿過防雷裝置擊到需要保護(hù)的建筑物的概率，也即防雷裝置截收雷擊失敗的概率，等于（1-Pi）或（1-Ei）；Pid—防雷裝置截收雷擊后所選用的各種尺寸和規(guī)格保護(hù)失敗而發(fā)生損壞的概率；Pfd—防雷裝置沒有截收而發(fā)生損壞的概率。

一次雷擊后可能同時在不同地點發(fā)生n處損壞，每處損壞的分概率為Pk，這些分概率是并聯(lián)組成，因此，一次雷擊的總損壞概率為：

Pd=1－

分損壞概率包含這樣一些事件，如爆炸、火災(zāi)、生命觸電、機(jī)械性損壞、敏感電子或電氣設(shè)備損壞或受到干擾等等。在確定分損壞概率時，應(yīng)考慮到同時發(fā)生兩類事件，即引發(fā)損壞的事件（如金屬熔化、導(dǎo)體熾熱、側(cè)向跳擊、不容許的接觸電壓或跨步電壓，等等）和被損壞物體的出現(xiàn)（即人、可燃物、爆炸性混合物等等的存在）這兩類事件同時發(fā)生。出現(xiàn)引發(fā)損壞的事件的概率直接或間接與閃擊參量的分布概率有關(guān)，在設(shè)計防雷裝置和選用其規(guī)格尺寸時是依據(jù)閃擊參量的。

在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率取決于建筑物的特點、存放和用途。為簡化起見，假定：①在引發(fā)事件的地方出現(xiàn)可能被損壞的周圍物體的概率對每一類損壞采用相同的值，用共同概率Pr代替；②沒有截到的雷擊（直擊雷）所引發(fā)的損壞是肯定的，損壞的出現(xiàn)與可能被損壞的周圍物體的出現(xiàn)是同時發(fā)生的，因此，Pfd=Pr；③被截到的雷擊引發(fā)的損壞的總概率只與防雷裝置的尺寸效率Es有關(guān)，并假定（1-Es）。Es規(guī)定為這樣一個綜合概率，即被截收的雷擊在此概率下不應(yīng)對被保護(hù)空間造成損害，Es與用來確定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)。

將Pi用Ei，Pf用（1-Ei），Pfd用Pr，Pid用Pr（1-Es）代入，此外，引入一個附加系數(shù)Wr，它是考慮雷擊后果的一個系數(shù)，后果越嚴(yán)重，Wr值越大。因此（2.2）式轉(zhuǎn)化為：

P=PrWr（1-EiEs）（2.3）

概率Pr應(yīng)看成一個系數(shù)，它表示建筑物自身保護(hù)程度，它取決于建筑物的結(jié)構(gòu)、用途、存放物或設(shè)備。=Ei·Es（2.4）

或Ei·Es為防雷裝置的效率。從（2.1），（2.3），（2.4）式得：（2.5）

如果R值采用可接受的最大損壞危險度RT=10-5，并使式中Nc—建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)。因此，防雷裝置所需要的效率應(yīng)符合下式：（3.6）（3.7）（3.8）

第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置EiEs=Ei·Es0.84(0.85)0.97(0.95)0.81(0.80)Ei和Es值根據(jù)IEC62305-1:2006-01的有關(guān)資料，第三類防雷建筑物所裝設(shè)的防雷裝置的有關(guān)值如下表注：1、Ei為防雷裝置截收雷擊的概率，或防雷裝置的截收效率，其值與接閃器的布置有關(guān)，第三類防雷建筑物采用60m的滾球半徑，其對應(yīng)的最小雷電流幅值為16kA，雷電流大于16kA的概率為0.84。2、Es與用來定接閃器、引下線、接地裝置的尺寸和規(guī)格的閃擊參量值有關(guān)，小于第三類防雷建筑物所規(guī)定的各雷電流參量最大值（見本規(guī)范附錄F）的概率為0.97。

根據(jù)驗算和對比，一般建筑物和公共建筑物所采用的PW值如下表：建筑物

PrWr型式特點一般建筑物正常危害0.2·10-3（1.6·10-4）5·10-2（6·10-2）公共建筑物重大危害（引起驚慌、重大損失）1·10-3（8·10-4）1·10-2

（1.2·10-2）

PrWr值

由上面可以看到防雷裝置所需要的效率與建筑物可接受的年允許遭雷擊次數(shù)NT及建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)（N）有關(guān)，根據(jù)上表中給出的數(shù)值看看規(guī)范中劃分第二和第三類建筑物的預(yù)計年雷擊次數(shù)是如何得到的？對保護(hù)第三類防雷建筑物的防雷裝置的效率η值為：

=0.81NT=110-2（重大危害）代入（3.8）

0.81≥[1-（1·10-2）/N]

N≤1·10-2/0.19＝0.053≈0.05。N≤0.05（次/a）

只有N≤0.05（次/a）才能保護(hù)R值不大于10-5，從而才能保證防護(hù)的效率。若N0.05，R大于10-5，再采用第三類建筑物的防護(hù)就達(dá)不到應(yīng)有的效率，因此應(yīng)升級采用第二類建筑物的防雷措施。

對保護(hù)第三類防雷建筑物的防雷裝置的效率η值為：

=0.81NT=510-2（正常危害）代入（3.8）0.81≥[1-（1·10-2）/N]

N≤1·10-2/0.19＝0.26≈0.05。N≤0.25（次/a）只有N≤0.25（次/a）才能保護(hù)R值不大于10-5，從而才能保證防護(hù)的效率。若N0.25，R大于10-5，再采用第三類建筑物的防護(hù)就達(dá)不到應(yīng)有的效率，因此應(yīng)升級采用第二類建筑物的防雷措施。沒有防雷裝置時，=0

對公共建筑物：（部、省級場所，人密……）

N≤0.01可不設(shè)防雷裝置N≥0.01

要設(shè)防雷裝置

對一般建筑物，可算出N≤0.05可不設(shè)防雷裝置N≥0.05要設(shè)防雷裝置下面用長60m、寬13m(即四個單元住宅)的一般建筑物作為例子進(jìn)行驗算對比，其結(jié)果列于下表。原規(guī)范的建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)計算式為N=k×Ng×Ae=k×0.024Td1.3×Ae，現(xiàn)修改后規(guī)范的建筑物年預(yù)計雷擊次數(shù)計算式為N=k×Ng×Ae=k×0.1Td×Ae。k值均取1。表計算結(jié)果的比較表地區(qū)名稱年雷暴日(d/a)NN為以下數(shù)值時算出的建筑物高度(m)用原規(guī)范計算式用現(xiàn)規(guī)范計算式0.060.30.060.3北京36.22417114.2140成都35.225.317414.8142.4昆明64.27.8111.21.599.9貴陽5012.8134.68.7116上海3035196.118.8156南寧87.84.150.53.643.4湛江94.93.542.23.138.1廣州81.34.861.76449.8?？?10.32.530.72.429.9注：表中的年雷暴日為取自三個不同資料的平均值。要精確計及周圍物體對建筑物等效面積的影響，計算起來很繁雜，因此，略去這類影響的精確計算；而改用較簡單的計算方法，見建筑物等效面積的計算。第三節(jié)建筑物外部防雷保護(hù)原理一、外部防雷裝置及其作用

在歐洲中世紀(jì)也有相當(dāng)多的人把雷電當(dāng)作神的意志，認(rèn)為只能靠祈禱或者敲響教堂里的鐘，才能避免閃電的襲擊。1718年4月14日Britany城一夜之間24個教堂遭雷擊，其中一個被徹底毀了，2名司鐘員斃命。

在1750年5月，在《紳士雜志(Gentleman’sMagazine)》》的腳注中富蘭克林（BenjaminFranklin1706～1790）指出，用尖端導(dǎo)體來保護(hù)房屋。

1751年富蘭克林出版了著作《電的實驗與觀察》，指出：“關(guān)于尖端的功能的知識，可以為人們利用來保護(hù)房屋、教堂、船等避免閃電襲擊，其方法是在這些物體的最高頂上固定一支更高的鍍金的磨尖鐵棒，在其下端接一導(dǎo)線掛在建筑物外通到地下，對于船則是通到水中”。該書出版后，在歐洲大陸迅速流傳，產(chǎn)生很大影響，不少人照他的見解進(jìn)行實驗。

避雷針防雷法，亦稱富蘭克林法。一種最古老、最傳統(tǒng)的防雷方法。這種避雷裝置包括安裝在建筑物最高點（也可以獨立設(shè)置）的接閃器（即金屬桿避雷針）、引下線及接地裝置?！吨袊蟀倏迫珪范x避雷針：“將雷電引向自身并泄入大地使被保護(hù)物免遭直接雷擊的針形防雷裝置”。避雷針實際上是“雷電攔截”。IEC定義：裝在建筑物上，將雷電流釋放到大地中去的金屬棒或金屬條。在GB50057—94中說明：避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)是直接接受雷擊的，統(tǒng)稱為接閃器。第三節(jié)建筑物外部防雷保護(hù)原理一、避雷針

在歐洲中世紀(jì)也有相當(dāng)多的人把雷電當(dāng)作神的意志，認(rèn)為只能靠祈禱或者敲響教堂里的鐘，才能避免閃電的襲擊。1718年4月14日Britany城一夜之間24個教堂遭雷擊，其中一個被徹底毀了，2名司鐘員斃命。

在1750年5月，在《紳士雜志》的腳注中富蘭克林（1706～1790）指出，用尖端導(dǎo)體來保護(hù)房屋。

1751年富蘭克林出版了著作《電的實驗與觀察》，指出：“關(guān)于尖端的功能的知識，可以為人們利用來保護(hù)房屋、教堂、船等避免閃電襲擊，其方法是在這些物體的最高頂上固定一支更高的鍍金的磨尖鐵棒，在其下端接一導(dǎo)線掛在建筑物外通到地下，對于船則是通到水中”。該書出版后，在歐洲大陸迅速流傳，產(chǎn)生很大影響，不少人照他的見解進(jìn)行實驗。

避雷針防雷法，亦稱富蘭克林法，一種最古老、最傳統(tǒng)的防雷方法。這種避雷裝置包括安裝在建筑物最高點（也可以獨立設(shè)置）的接閃器（即金屬桿避雷針）、引下線及接地裝置。《中國大百科全書》定義避雷針：“將雷電引向自身并泄入大地使被保護(hù)物免遭直接雷擊的針形防雷裝置”。避雷針實際上是“雷電攔截”。IEC定義：裝在建筑物上，將雷電流釋放到大地中去的金屬棒或金屬條。在GB50057—94中說明：避雷針、避雷帶(線)、避雷網(wǎng)是直接接受雷擊的，統(tǒng)稱為接閃器。1、避雷針的保護(hù)避雷針為什么能接閃？避雷針的針狀是直接承受雷電的部分，如圖所示，當(dāng)帶電的雷云出現(xiàn)在地面上空時，由于靜電感應(yīng)作用，大地及地面上的物體將感應(yīng)出與雷云電荷極性相反的電荷。云中發(fā)生的初始擊穿先導(dǎo)向下發(fā)展是隨機(jī)取向的，但當(dāng)階梯式先導(dǎo)向下發(fā)展到鄰近地面，在接閃器的頂端附近等電位線變密集，使接閃器的頂端處的電場強(qiáng)度明顯高于其它地方，這就為先導(dǎo)向接閃器發(fā)展創(chuàng)造了十分有利條件，能容易地將先導(dǎo)吸引到接閃器上，使雷擊點出現(xiàn)在接閃器的頂端，而不致出現(xiàn)在其下面的被保護(hù)物體上。避雷針接衫閃器頂端處的電場畸變條避雷針的形狀示意

避雷針一般適用于保護(hù)那些比較低矮的地面建筑物以及保護(hù)高層樓房頂上突出的設(shè)施，它特別適合于保護(hù)那些要求防雷引下線與內(nèi)部各種金屬管道隔離的建筑物。2、避雷針保護(hù)的疑問？①、避雷針保護(hù)范圍的疑問？中國某油庫采用有十余根避雷針聯(lián)合保護(hù)油罐區(qū)，結(jié)果因雷擊而引起爆炸；廣東某變電站內(nèi)裝有5根避雷針聯(lián)合保護(hù)，仍遭受雷擊；莫斯科537m高的電視塔，雷曾繞擊塔頂下200m和300m的塔身，甚至打到離塔水平150m的地面。據(jù)報道，其附近1.5km內(nèi)雷擊率比莫斯科市平均雷擊率高2.5～4倍。其周圍不可能起到保護(hù)作用，相反起到了負(fù)作用。

這都表明避雷針連其本身下部也保護(hù)不了，一根垂直避雷針的保護(hù)范圍到底有多大？②、感應(yīng)過電壓問題？避雷針吸引雷電，所以雷擊次數(shù)就會提高，強(qiáng)大的雷電流沿針而下過程中，其周圍產(chǎn)生的交變磁場會在附近沒有屏蔽或屏蔽效果差的保護(hù)物上形成感應(yīng)過電壓而造成事故。③、反擊問題？當(dāng)雷電被吸引到針上，將有數(shù)十或數(shù)百千安的高頻雷電流通過避雷針及其接地引下線和接地裝置，此時針和引下線的電位很高，若其對被保護(hù)物之間的距離小于安全距離時，會由針及其引下線向被保護(hù)物發(fā)生反擊，損壞被保護(hù)物。二、避雷線的保護(hù)由懸掛在空中的水平導(dǎo)線與引下線和接地體連接在一起組成雷電防護(hù)的避雷線。水平懸掛的導(dǎo)線用于直接承受雷擊，起接閃器作用。避雷線設(shè)置在被保護(hù)物體的上方，能提供與自身線長相等的保護(hù)長度，其工作原理與避雷針類似，也是由于避雷線周圍的電場畸變吸引下行先導(dǎo)，將雷擊引向自身。但避雷線對周圍電場的畸變效果不如避雷針，因此其引雷效果也不如避雷針。

高壓架空輸電線路跨越長距離范圍，綿延分布在廣闊的地面上，很容易遭受雷擊，引起停電事故。在架空輸電線路上方設(shè)置避雷線，是利用避雷線的引雷作用將雷云的下行先導(dǎo)引向其自身，從而使輸電線路免受雷擊。用于保護(hù)架空輸電線路的避雷線通過引下線和接地體連接泄放雷電流，固也通常稱為架空地線。架空線路上方的避雷線

三、避雷帶與避雷網(wǎng)（法拉第籠式）保護(hù)

1876年英國防雷協(xié)會會議上J．C．Maxwell為避免在建筑物上安裝避雷針而可能吸引更多的雷云放電，提倡使用避雷帶和法拉第籠。這一發(fā)展曾為富蘭克林所預(yù)見，他曾建議在建筑物上裝設(shè)在“沿屋脊的中間線”。 從另一角度考慮，當(dāng)受建筑物造型或施工限制而不便直接使用避雷針或避雷線時，也需要在建筑物上設(shè)置避雷帶或避雷網(wǎng)來防直接雷擊。避雷帶和避雷網(wǎng)的工作原理與避雷針和避雷線類似。在許多情況下，采用避雷帶或避雷網(wǎng)來保護(hù)建筑物既可以收到良好的效果，又能降低工程投資，因此在現(xiàn)代建筑物的防雷設(shè)計中得到了十分廣泛的應(yīng)用。

（1）避雷帶保護(hù)

避雷帶是用圓鋼或扁鋼作成的長條帶狀體，常裝設(shè)在建筑物易受直接雷擊的部位，如屋脊，屋檐（有坡面屋頂），屋頂邊緣及女兒墻或平屋面上，如圖所示。避雷帶應(yīng)保持大地良好的電器連接，當(dāng)雷云的下行先導(dǎo)向建筑物上的這些易受雷擊部位發(fā)展時，避雷帶率先接閃，承受直接雷擊，將強(qiáng)大雷電流引入大地，從而使建筑物得到保護(hù)。這是一種對建筑物上易受雷擊部位進(jìn)行重點保護(hù)的措施，目前已廣泛應(yīng)用于普通民用建筑物和古建筑物的防蕾保護(hù)。