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农居房防雷装置设计与安装技术参考

一、雷电及其危害
雷电是属强对流天气而形成的雷雨云层间或云层与大地间强烈瞬间放电现象。当雷击发生时，会产生强大的雷击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、瞬变的电磁场和强烈的电磁辐射等综合物理效应的表现形式，是一种严重的气象自然灾害。自然界的雷击分为以下两种：
（1）直击雷：是指雷雨云对大地和建筑物的放电现象。它以强大的冲击电流、炽热的高温、猛烈的冲击波、强烈的电磁辐射损坏放电通道上的建筑物、输电线、室外设备，造成人员伤亡、建（构）筑物及设备损坏。
（2）雷电感应高电压及雷电电磁脉冲辐射（LEMP）：雷电感应及雷电电磁脉冲是由于雷雨云之间和雷雨云与大地之间放电时，在放电通道周围产生的电磁感应、雷电电磁脉冲辐射以及雷云电场的静电感应、使建筑物上的金属部件感应出雷电高电压，通过管线进入室内引起放电，损坏电器、微电子设备。

二、雷电的选择性
从减少遭雷电袭击的角度来看，新建房屋的选址应避开“易击雷区”，同时还要避开电力系统的高压输电线路，不宜将房舍建在高压输电线路、高大树木的下面或附近。
A、易遭雷击的地点：
1)、土壤电阻率较小的地方，如有金属矿床的地区、河岸、地下水出口处、湖沼、低洼地区和地下水位高的地方；
2)、山坡与稻田接壤处，山中的平地和山口及风口处；
3)、具有不同电阻率土壤的交界地段。
B、易遭受雷击的建（构）筑物：
1)、高耸突出的建筑物，如水塔、电视塔、高楼等；
2)、排出导电尘埃、废气热气柱的厂房、管道等；
3)、内部有大量金属设备的厂房；
4)、地下水位高或有金属矿床等地区的建（构）筑物；
5)、孤立、突出在旷野的建（构）筑物。
C、同一建（构）筑物易遭受雷击的部位：
1)、平屋面和坡度≤1/10的屋面，檐角、女儿墙和屋檐；
2)、坡屋度＞1/10且＜1/2的屋面；屋角、屋脊、檐角和屋檐；
3)、坡度＞1/2的屋面、屋角、屋脊和檐角；
4)、建（构）筑物屋面突出部位，如烟囱、管道、广告牌等。

三、雷电防护原则和方法
农居房在进行防雷工程设计时，应认真调查地理、地质、土壤、气象、环境条件、雷电活动规律、雷击事故受损原因、系统设备的重要性、发生雷灾后果的严重程度以及被保护物的特点等的基础上分别采取相应的综合防护措施。雷电防护分外部防护和内部防护两部分。
1．外部防护（直击雷防护）
（1）作用：拦截、泄放雷电流。
（2）组成：由接闪器（避雷针、避雷带等）、引下线、接地体组成，可将绝大部分雷电能量直接导入地下泄放掉。
2．内部防护（雷电感应高电压及雷电电磁脉冲辐射）
（1）作用：均衡系统电位，限制雷电过电压幅值。
（2）组成：由均压等电位连接，各种过电压保护器（避雷器）等组成。
（3）技术措施：截流、屏蔽、均压、分流、接地。
原则：整体设计、综合治理、系统实施。
方法：有效拦截、良好屏蔽、均衡连接、合理接地、堵截通道、全面防御。

四、防雷技术依据
1.《建筑物防雷设计规范》GB50057（采用最新规范）
2.《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343（采用最新规范）
3. 国家建筑标准设计图集《防雷与接地安装》D501-1～4

五、农居房防雷装置的设计与安装
农居房宜按第三类防雷建筑物设计防雷装置，应设计满足防直击雷和防雷击电磁脉冲的防护装置，包括接闪器、引下线、接地装置、等电位连接及电涌保护器等。
（一）防直击雷措施
1、接闪器：是利用其高出建（构）筑物的突出部位，把雷电引向自身，接受雷击放电。农村建筑物使用的防雷装置中的接闪器有避雷针和避雷带两种。
一般采用Ø12mm的圆钢或Ø20mm焊接钢管制成，避雷针做成长度为0.5米的小针，最长不超过1.0米，其中0.2米弯曲作焊接段，水平间距布置为2.0～3.0米，敷设在屋角、檐角、屋脊和屋檐上。避雷针设置方法见图一。避雷带（网）优先采用圆钢，其直径不小于Ø12mm。采用扁钢时，其截面积不应小于50mm2（暗敷时不小于80 mm2），厚度不应小于2.5mm。避雷带与避雷针、引下线作良好的连接，避雷带支架每隔1.0米布置，拐角处支架间距为0.5米。屋顶避雷网格线采用Ø12mm的圆钢组成不大于20m×20m或24m×16m的网格（可暗敷）。已建农居房接闪设施支撑柱的制作方法如图二。
建筑物楼角宜采用以下两种防护措施：避雷带（接闪带）外弧；自楼角末端支撑柱开始将避雷带（接闪带）向外撑开，使避雷带（接闪带）在角部达到外棱，设置方法如图三。
2、引下线：是连接避雷针或避雷带和接地装置的金属导体。应采用圆钢或扁钢制成，优先选用圆钢，其材料应符合以下要求：圆钢直径不小于Ø12mm，扁钢暗敷时不小于80mm2，厚度不小于2.5mm。引下线设置不应小于2根，（房舍周长小于25米时，可用1根引下线），并应沿建筑物四周对称均匀布置。已建农居房，引下线应沿建筑物外墙铺设，距墙面为15mm，并经最短路径接地。引下线支持卡之间的间距为1.0米，引下线与门窗的距离不应小于0.5米，当采用多根引下线时，应在每个引下线上距地面高0.3米至1.8米之间装设断接卡，明敷引下线应采用热镀锌材料。引下线设置方法见图四。
农居房（新建的）可利用混凝土柱内主筋通常焊接作为引下线，其主筋直径D＞Ø16mm则利用对角两根钢筋。在各引下线下部室外地坪下0.8米～1.0米（即埋深）处预埋-40×4mm的热镀锌扁钢伸出外墙1.0米作为接地电阻达不到要求时补加人工接地体。引下线与基础接地的连接见图五。
3、接地装置（接地地网）：接地装置是向大地泄放雷电流的装置。对于新建农居房，采用自然接地体，应利用基础地梁内埋地深度≥0.5m的主筋（主筋D＞Ø16mm利用两根，Ø10mm≤D＜Ø16mm利用四根）作水平接地体，桩内主筋作垂直接地体。地梁内的主钢筋应与承台或引下线柱内对角两条钢筋通长焊接。地基础以Ø12mm的圆钢为跨接钢筋，通长焊接（焊接长度0.15米）形成基础接地网，接地网格不大于20m×20m或16m×24m。
对于已建农居房应设置人工接地网，地网地段应选择潮湿、无石或少石土壤（即土壤电阻率低）处。当基础有防水层绝缘时，人工接地体宜在建筑物四周散水坡外大于1.0米（距墙和基础不小于1.0米）处埋设成闭合环形，并通过接地连接线与建筑物基础钢筋相连。接地网形式为方格距5m×5m的多个井字并联状，地网构件由水平接地体和垂直接地体组成。接地装置的基本设置要求为：垂直接地体应采用规格为热镀锌角钢，间隔为5.0米，水平接地体应采用-4×40mm的热镀锌扁钢，埋设深度不小于0.5米（在出入口、人行道路的埋设深度不小于0.8米），应在冻土层以下。水平接地体应沿埋设地沟与所有垂直接地体可靠连接（焊接），接地体应远离由于烟道、烧窑等高温影响引起土壤电阻率升高的地方。接地装置做法如图六。
为防止雷击产生跨步电压伤人，防直击雷专设人工接地装置，距建筑物出、入口和人行道的距离3.0米。农居房防雷接地、电气设备的保护接地宜采用共用接地，接地电阻不大于4欧姆。施工不满足要求时，应增设或扩展人工接地体。
4、屋顶金属设施的防雷
屋面所有金属构件（如金属栏杆）、金属管道、金属屋架等均与屋顶接闪器可靠焊接，在房顶上设置的天线、太阳能热水器要在避雷带（针）的保护范围内，否则，要增设避雷针作保护。（屋顶金属构件等电位连接请参考以下等电位连接部分）
5、防雷装置的连接要求
引下线上端与接闪器焊接，下端与接地装置（接地地网）焊接，各楼层圈梁主筋焊接电气贯通，再与引下线可靠连接（焊接），建筑物四角的外墙引下线在室外地面上0.3m～1.0m处宜设置防雷接地测试端子，端子的材料应采用不小于Ø12的热镀锌圆钢或-4×40mm的热镀锌扁钢。
防雷装置材料焊接的长度应满足表一要求：

表一 各类防雷装置材料焊接长度的要求
焊接材料
焊接要求
其他要求
扁钢与扁钢
宽度的二倍
三面焊接
圆钢与圆钢
直径六倍（双面焊接）
直径的12倍（单面焊接）
圆钢与扁钢
圆钢直径的六倍（双面焊接）
圆钢直径的六倍（单面焊接）
扁钢与钢管
接触部位两侧进行焊接
由钢带弯成的弧形
扁钢与角钢
接触部位两侧进行焊接
由钢带本身弯成直角形
注：焊接处均应采取防腐措施。
（二）防雷击电磁脉冲措施
农居房电源为380V/220V，供电宜采用TN-S或TN-C-S接地制式。
1、电缆屏蔽措施：屏蔽是减少电磁干扰的措施。进出农居房的所有线路室外穿金属管埋地引入，穿管长度不小于15米，进出农居房的电缆在入户处应将电缆的金属外皮、钢管与接地装置或等电位连接带相连；室内宜穿金属管沿地、柱、墙、现浇楼面暗敷。穿线金属管两端应与防雷装置可靠连接。
当低压线路为架空线直接进入建筑物时，应在入户处加装Ⅰ级分类试验的电涌保护器；当低压架空线转换为金属铠装电缆或护套电缆穿钢管埋地引入建筑物时，电缆埋地长度不小于15米，并在电缆与架空线连接处安装Ⅰ级分类试验的电涌保护器。
2、等电位连接：是将分开的装置、设备及各种导电物体采用金属材料或者电涌保护器连接起来以减小雷电流在各金属体间造成的电势差。农居房应设置总等电位箱、弱电设备等电位箱、卫生间局部等电位箱以及室外金属构件等电位连接。
室外金属构件等电位连接：屋顶金属冷却塔和水箱，应将其罐体与楼顶避雷装置进行等电位连接；屋顶广告牌与楼顶接闪器作等电位连接（要求焊接），连接点不应少于两处；楼顶天线应采用避雷针进行保护，天线基座应与楼顶防雷装置（如避雷带）进行等电位连接；楼顶通信铁塔应通过引下线与接地装置连接或与楼顶的接闪器连接，连接点不应少于两处。所有连接线应采用不小于Ø8mm的热镀锌圆钢或不小于-4×25mm热镀锌扁钢。
农居房外墙金属门、窗和屋内家电金属外壳均应可靠接地，可用6mm2铜线作连接导线与接地装置相连。门窗的等电位连接见图七。
室内等电位连接：将室内的各种管道、电缆线路、机械设备、仪器及其它金属物与等电位连接体作电气连接。总等电位箱（等电位母排，MEB、LEB端子板）设在配电总箱下方距地0.3米处，可采用铜板，长度视具体情况而定，用-4×40mm热镀锌扁钢或≥16mm2的铜芯线由地网或主筋引出至母排，总配电盘的PE母排应与总等电位连接端子板等电位连接。建筑物内所有接地线、其它金属体与母排相连接，各母排至设备间的LEB局部等电位连接线采用≥2.5mm2的铜芯线；弱电设备电位箱设在弱点总箱下方距地0.3米处，设置方法同上；浴室内（卫生间内）总等电位连接端子宜设在洗脸台盆下方距地0.3米处，接地端子材料可选用紫铜板或-4×25mm热镀锌扁钢。卫生间内所有金属物、电气设备都应与等电位端子连接。
当外来导电物体、电力线缆、通信线缆在不同地点进入农居房时，宜设若干等电位连接带，并应就近连接到环形接地体、内部环形导体或此类钢筋上。等电位连接搭接要求同上表一。总等电位连接见图八，卫生间局部等电位连接见图九。
3、电涌保护器（SPD）的设置与选择
在电源进线入户处设置第一级电源电涌保护器，在各电气设备前端的楼层分箱设置第二级电源电涌保护器。在有线电视、电话、网络引入端出，应设信号电涌保护器，其参数为：电话电涌保护器标称电流≥5KA（8/20μs），设备耐压保护水平≤230V；有线电视电涌保护器标称电流≥5KA（8/20μs），设备耐压保护水平≤600V；网络信号线电涌保护器标称电流≥5KA（8/20μs），设备耐压保护水平≤35V.电涌保护器应委托具有防雷资质的公司安装。电涌保护器安装时其两端的连接导线应平直最短，两端连线长度之和不大于0.5米，可采用“凯文式”接法。
（三）太阳能热水器防雷
太阳能热水器应在防直击雷保护范围内。太阳能热水器的控制线应采用屏蔽电缆，电缆金属层两端接地，在太阳能热水器两端和引入室内的线路终端上，各安装相应的信号电涌保护器（SPD）（参数为标称电流≥5KA（8/20μs），设备耐压≤35V）。太阳能热水器防雷见图十一。

六、农居房防雷装置设计安装参考图例
本图例中图十二至图二十为农居房防雷图，农居房的基本情况为：建筑物基础长12.0-15.0米，宽10.0-14.0米，楼高12.0-13.0米，楼层三层，屋顶为坡屋顶，其防雷装置设置的示意图如图一至图二十所示。

图一 避雷小针设置示意图

图二 接闪器设施支撑柱做法图

图三 楼角防雷装置示意图

图四 引下线设置示意图

图五 引下线与承台、基础连接示意图

图六 接地装置设置图

图七 门窗等电位连接

图八 总等电位连接示意图

图九 卫生间局部等电位联结图

图十 SPD的安装

图十一 太阳能热水器防雷

图十二 农居方案一正立面防雷图

图十三 农居方案一背立面防雷图

图十四 农居方案一侧立面防雷图

图十五 农居方案一屋顶防雷面图

图十六 农居方案二正立面防雷图

图十七 农居方案二背立面防雷图

图十八 农居方案二侧立面防雷图

图十九 农居方案二屋防雷平面图

图二十 农居方案二基础接地平面图

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