2019防雷裝置檢測技術講義

1、,,,防雷裝置檢測的技術要求,甘肅無為防雷技術有限責任公司李磊：138934282042019年1月3日,防雷裝置lightning protection system (LPS) 用于減少閃擊擊于建（構）筑物上或建（構）筑物附近造成的物質性損害和人身傷亡，由外部防雷裝置和內部防雷裝置組成。 外部防雷裝置external lightning protection system 由接閃器、引下線和接地裝置組成。內部防雷

2、裝置 internal lightning protection system 由防雷等電位連接和與外部防雷裝置的間隔 距離組成。,1 避雷針 1.1 材質要求,1.2 材質特殊要求 接閃桿宜采用熱鍍鋅圓鋼或鋼管制成時，其直徑應符合下列規(guī)定：（1）桿長1m以下時,圓鋼不應小于12mm，鋼管不應小于為20mm。（2）桿長1～2 m時，圓鋼不應小于16 mm；鋼管不應小于25mm。（3）獨立煙囪頂上的桿，圓鋼不應小

3、于20 mm；鋼管不應小于 40 mm。 （4）接閃桿的接閃端宜做成半球狀，其最小彎曲半徑宜為4 .8 mm，最大宜為12.7 mm。,1.3 滾球半徑：按一、二、三類防雷建筑不同，為30m，45m，60m，露天場地可以采用100m滾球法：滾球法的物理圖象是以hr為半徑的一個球體，沿需要防直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器（包括被利用作為接閃器的金屬物），或只觸及接閃器和地面（包括與大地接觸并能承受雷擊的金屬物），而不觸及需要保護的

4、部位時，則該部分就得到接閃器的保護。,1.4 側擊雷雷防護,（1）對水平突出外墻的物體，當滾球半徑45/60m球體從屋頂周邊接閃帶外向地面垂直下降接觸到突出外墻的物體時，應采取相應的防雷措施。（2）高于 60 m的建筑物，其上部占高度20%并超過 60 m的部位應防側擊，防側擊應符合下列規(guī)定： 1)在建筑物上部占高度20%并超過60m的部位，各表面上的尖物、墻角、邊緣、設備以及顯著突出的物體，應按屋頂的保護措施考慮。 2) 在建

5、筑物上部占高度20%并超過60m的部位，布置接閃器應符合對本類防雷建筑物的要求，接閃器應重點布置在墻角、邊緣和顯著突出的物體上。,1.5、多只避雷針保護范圍,1.6、避雷針安裝,2、避雷線 避雷線的規(guī)格： “宜采用截面不小于35 mm2的鍍鋅鋼絞線”，其直徑小于8 mm的圓鋼。為了方便架設，理想的避雷線材料應該有韌性，易于彎曲，鍍鉻或者鍍鋅，易于防銹和防腐。避雷線的適用場所：架空線路，長形庫房。,3、避雷帶避雷帶的使用：避雷帶在

6、建筑物上的布設情況。避雷帶使用材料：宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應小于8mm。扁鋼截面不應小于48mm2其厚度不應小于4mm。布設情況：① 在女兒墻上的布設應該沿外側布設；② 高度可以用滾球法檢驗，使女兒墻處于有效保護范圍之內；③ 固定件應該和引下線有區(qū)別。4、避雷網避雷網規(guī)格：建筑物防雷類別 第一類防雷建筑物 30 ≤5×5或≤6×4 第二類防雷建筑物 45 ≤10×10或≤

7、12×8 第三類防雷建筑物 60 ≤20×20或≤24×16 避雷網材料：規(guī)范規(guī)定，“宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。圓鋼直徑不應小于8mm。扁鋼截面不應小于48mm2其厚度不應小于4mm”。但在實際中，避雷網往往優(yōu)先采用扁鋼，并且規(guī)格也大于規(guī)范規(guī)定材料規(guī)格。避雷網布設：避雷網暗裝布設的情況比較多。,6 引下線 引下線在習慣上分為明裝引下線和暗裝引線下兩種，隨著雷電和其它過電壓防護的需要，引下線

8、按使用性質的不同又可分為防雷引下線和設備接地引下線兩種，不過在實際使用中防雷引下線和設備安全引下線又互相借用和連接，交互使用。1、建筑物主筋引下線（暗裝）布設引下線的建筑物立柱位置：作圖布設引下線的立柱主筋處理：電渣壓力焊和綁扎。暗裝引下線的處理方式和原則：① 在凸角處首先布設。② 兩引下線間距大于相應防雷類別要求的間距時，增加布設立柱，使其間距達到要求。③ 按規(guī)范要求，主筋可以焊接和綁扎，但從弱電設施使用的效果看，焊接處

9、理是相當必要的。④ 借用來做引下線的主筋，一般每柱選擇兩根。,⑤ 如果引下線的主要作用是直擊雷防護，盡量選擇建筑物外側的立柱，引下線主筋也選擇立柱外側的主筋。如果引下線的主要作用是設備接地使用，則盡量選擇建筑物內側的立柱，引下線主筋也選擇立柱內側的主筋。集膚效應與過電壓引下的效果分析。2、專用引下線（明裝）引下線類型：建筑物類的，沿墻體布設。規(guī)范規(guī)定“引下線應沿建筑物外墻明敷，并經最短路徑接地；建筑藝術要求較高者可暗敷，但其圓鋼

10、直徑不應小于10mm，扁鋼截面不應小于80 mm2” 。數量：按規(guī)范規(guī)定的距離確定。材料：規(guī)范規(guī)定“引下線宜采用圓鋼或扁鋼，宜優(yōu)先采用圓鋼，圓鋼直徑不應小于8mm。扁鋼截面不應小于48mm2，其厚度不應小于4mm”。在煙囪上，引下線使用扁鋼的也比較多見?！爱敓焽枭系囊戮€采用圓鋼時，其直徑不應小于12mm;采用扁鋼時，其截面不應小于100 mm2，厚度不應小于4mm”。引下線上的斷接卡：多根引下線時才設立。建筑物防雷類別 引下

11、線間距(m) 第一類防雷建筑物 12第二類防雷建筑物 18第三類防雷建筑物 25,7 接地體地網工程實施的順序：①首先處理利用自然接地體；②布設人工地網；③添加降阻劑；④換土（在建筑地基開挖的情況下可以先根據情況換土處理）；⑤其它降阻措施。由第一步到最后一步逐項邊調試邊進行，直至接地電阻達到要求后，停止后面的降阻工程措施。（1）人工接地體地網形式：環(huán)形地網，表現(xiàn)為地網首尾閉合；一字形地網、拐角形等其它地網，及首尾不閉合的地網。

12、地網效果分析：環(huán)形地網的優(yōu)點。人工地網的材料：規(guī)范規(guī)定“埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼;埋于土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑不應小于10mm；扁鋼截面不應小于100 mm2，其厚不應小于4mm；角鋼厚度不應小于4mm；鋼管壁厚不應小于3.5 mm?！痹趯嶋H中人們都習慣使用熱鍍鋅管鋼和角鋼,材料使用效果分析：管鋼的處理，地下礫石對管鋼的影響，角鋼材料的分析。地網金屬材料的布設：豎直置于地線的材料長度

13、為2.5m，兩個垂直接地體之間的間距5m，特殊情況下間距不大于垂直接地體的長度，最頂端距地面的深度0.7m。其實接地材料在滿足土壤濕度穩(wěn)定條件時，不宜距地面太深。地網的焊接：焊接量為三面包裹焊接，焊接形式為滿焊。地網的銹蝕情況及時防腐處理：普通鍍鋅材料的銹蝕情況；地下材料選用熱鍍鋅的意義；被焊接破壞的鍍鋅點的處理。地網效果分析：影響地網的質量的因素，從表面分析一般為接地電阻值的大小，接地電阻值越小，其地網效果也越好。從材料隱形布設

14、因素看，如果接地材料過于集中，則不利于過電流泄放，即使接地電阻比較小，也會形成電荷在小范圍的堆積，在造成過電壓不容易降低的同時，使跨步電壓升高。,（2）自然接地體（建筑接地體）地網的規(guī)模和效果：地下金屬材料的數量是人工地網材料無法比擬的。處理措施：建筑地網地下金屬材料的布設方式為基礎地基和承臺地基，這些材料一般為雙向焊接。與引下線的連接：用來做引下裝置立柱內鋼筋與地網的焊接和跟蹤。,無論是直擊雷、電磁感應還是浪涌防護都離不開接地裝

15、置，是過電流最終的泄放區(qū)域。油氣管道場站和閥室的接地裝置為垂直與水平的聯(lián)合接地系統(tǒng)，其中垂直接地體選用銅包鋼、鋅包鋼材料的較多，其耐腐蝕性和導電性較好；水平接地體將垂直接地體相互連接形成接地網。垂直接地體的間距不小于其長度的2倍，埋設深度大于0.5m，應埋設在土壤濕度較穩(wěn)定的土層（凍土層），以使地網接地性能不隨季節(jié)的變化而受到影響，且焊接部位應做良好的防腐處理。由于雷擊泄流時可能會對地面上的工作人員造成地電位反擊，因此接地裝置要避免布設

16、在建筑物的入口或人行道下方，其間的水平間距應不小于3m。R=ρ/2Πa 式中：R為接地電阻，Ω；a為接地體布設系數，取值與其材質、深度、數量及布設方法相關；ρ為土壤電阻率，Ω·m。,8 等電位連接網絡 與引下線的提前跟蹤預留：新建建筑應該在圖紙上提前根據需要找出需要預留引下線的點和房屋，根據設備情況在找出跟蹤的立柱和立柱內的主筋，這些主筋從地下開始跟蹤焊接，到相應的使用場所后焊接甩出接地端子，這些接地端子將根

17、據后面工作的需要使用。1、等電位連接的形式：規(guī)范規(guī)定“一信息系統(tǒng)的各種箱體、殼體、機架等金屬組件與建筑物的共用接地系統(tǒng)的等電位連接應采用以下兩種基本形式的等電位連接網絡之一：S 型星形結構和M型網形結構?！睂τ诤沃^“S” 型星形結構和“M”型網形結構，規(guī)范也給出了一些說明。等電位連接網絡也就為這些設備連接使用的。,(1)網格形式：規(guī)格：600mm×600mm或整倍數,規(guī)格原因。材料：成品材料；自制材料，一般為3

18、5;30軟紫銅帶。整體材料一般選擇紫銅帶，交叉點一般選用絕緣子支撐。與預留接地端子的連接：連接方式以及連接點的數量，接地前的絕緣效果分析說明。與設備的連接方式：利用交叉點預留的連接件。連接效果分析：交流接地的原理。,(2)均壓環(huán)形式：安裝位置：一般安裝在房屋的墻壁貼近體面處。材料：一般選用4×40鍍鋅扁鐵，其上預留設備連接的螺絲，螺絲規(guī)格不小于8mm。。與預留接地端子的連接：直接焊接。(3)匯流排形式：規(guī)格：在

19、安裝位置條件許可的情況下可以選擇面積大些匯流排。材料：銅板。制作要求： 理論要求及使用效果分析。連接方式：設備、接地端頭一體 安裝在匯流排預先設計制作的螺絲端頭上。,8 電涌保護的設計(1) 電源電涌保護器,,,浪涌保護器（SPD）連接導線最小截面積,spd技術要求及隱患SPD的連接線的規(guī)格與長度（l= l1+l2）嚴重影響對油氣管道場站的保護效果（圖2（a）），在泄流過程中，電子設備兩端的電壓Ue為SPD連接線上產生的壓降與

20、SPD的殘壓Ures之和： Ue=Ua+Ures+Ub （3） Ue= Ures+ildi/dt （4） 式中：Ua為SPD相線連接線(l1)上壓降，kV；Ub為SPD地線連接線（l2）上的壓降，kV；i為連接線路總長度，m；L為連接線路分布電感，μH/m；dI為

21、雷電沖擊電流波頭的變化值，kA；dt為雷電流波頭時間（雷電流達到10%和90%幅值電流之間的間隔乘以1.25[2]），s。,,,一般來說，連接線的分布電感約為1μH/m，以8/20μs 波形(一種人工模擬雷電波型)為例，如果保護設備端的電子設備耐壓為4kV，選用Up為3.6kV的SPD保護設備。當SPD流過的雷電流峰值為20kA（Ures約為2kV）、SPD連接線長度為1m時，Ue達到4.5kV，超過了電子設備的耐壓值；但當連

22、接線的長度為0.5m時，Ue為降3.25kV，則可以保護電子設備的安全運行。因此，SPD兩端連接線的長度對SPD的保護性能影響較大。由上式可知，導線的壓降與線路的長度、分布電感及電流變化率成正比。式中：k為磁導率系數；N為線路圈數；S為連接線截面積，m2；l為SPD連接線路長度，即l1+l2，m。,,由上式可知，線路分布電感與導線的長度成正比，與導線截面積成反比， 故SPD連接線長度宜短，線徑宜大。在交變情況下，若將線路

23、螺旋纏繞，分布電感會呈圈數的二次方增大，這樣會大大抬高設備兩端的瞬態(tài)過電壓，這是施工過程中常見的安裝隱患。因此，各級SPD的連接導線應平直，其相線與地線的總長度應小于0.5m，線徑的最小截面積隨著SPD級別、類型的不同而變化。,當連接線路總長度（l= l1+l2）不能滿足小于0.5m的要求時，可采用凱文接法（圖2（b））。由于SPD相線連接線與SPD并非串聯(lián)狀態(tài)，所以l1為零，故Ua為零，這可使用電設備兩端的電壓就剩Ures與Ub的和了

24、，加在用電設備端的電壓相應降低。但這種接法在使用鋁排的大型配電柜中施工中有一定難度。,,9 靜電泄放裝置9.1 人體靜電的防護為了泄放身體所攜帶的電荷，在進入化工場站生產場所前，應觸摸接地金屬部件對其進行靜電泄放。生產區(qū)的入口處均要求布設人體靜電泄放裝置，其接地電阻要小于100Ω[10]。某些化工場站直接將靜電泄放球的立柱固定于需安裝的位置，并未設立接地裝置。根據接地電阻檢測數據，在土壤較濕潤地區(qū)，可以滿足靜電泄放要求。但我國北方

25、一般少雨干旱，尤其在秋冬季節(jié)，氣候干燥，土壤含水量很少，其接地電阻超過100Ω。因此，應單獨設立一根垂直接地體與靜電泄放裝置相連。如果直接靜電泄放裝置與周圍的基礎地網距離較近，首選的方法是將二者相連，不僅靜電泄放效果較好，且十分經濟。,9.2裝卸區(qū)域的靜電防護由于油品裝卸時的高速流動會產生較多靜電，且車輛運行本身也會產生靜電，因此靜電泄放夾是油品裝卸區(qū)域的必備裝置。若單獨設立靜電泄放接地裝置，靜電泄放地網與基礎地網之間的接地電阻將會存

26、在差異，這會使車輛和輸油管道之間產生電位差，進而生成靜電火花。最好的處理措施是將靜電夾的連接端直接接至管道法蘭或閥門的螺栓上，另一端再與裝卸油品的車輛可靠連接，這樣車輛和管道均處于同一電位水平上，在裝卸油品時可避免電位差，使用能檢測接地狀況的靜電接地儀器效果更理想。,10 電磁感應防護10.1成因分析（1）接閃帶的接閃感應。直擊雷防護裝置上綁扎或在反擊距離內布設電氣線路是一種容易被忽視的隱患，一旦接閃器接閃，在電氣線路上會瞬間產生極

27、高的瞬態(tài)感應電壓，并向線路兩端傳遞，必然會造成兩端電子設備受損。（2）間接接閃感應。即使建筑物不接閃，當臨近建筑物發(fā)生雷擊接閃或雷云較低時，也同樣會通過閃電感應或靜電感應的形式在電氣線路上產生過電壓。在屋檐或是室外其他部位架空布設的電氣線路，也存在此類隱患。,10.2防護措施（1）屏蔽和接地將電氣線路處于金屬穿線管的保護之下，可有效降低感應過電壓（圖1）：當電氣線路在金屬穿線管的保護之下時，線路所處的雷電防護分區(qū)從LPZ0區(qū)（非直