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一、 雷电基本知识

一、人类对雷电的认识、防雷的起源
我国古代（公元前1500年）就有对雷电现象的初步记载，后在《论衡》、《南齐书》、《梦溪笔谈》中都有雷电对人、物灾害以及尖端放电的记载。那时人们对雷电只有一个表面的、带有神秘色彩的认识，没有通过实验的手段对雷电现象进行深入的探索。
16世纪以前的欧洲是神学为主的时代，任何科学的、先进的思想和学说都是“异端”，雷电是来自“神”的意志。16世纪后，在教堂一次次受雷击而受损，无论多么虔诚的祈祷”神的意志“也不可动摇的时候，人们开始对雷电现象进行客观的思考。从盖利克创造人工起电机开始到“莱顿瓶”的发明、到收集天电的实验，对雷电的认识进入到理性和科学的时期。
17世纪中叶，伟大的富兰克林（美国政治经济学家、科学家，《独立宣言》的起草人之一），通过多次实验，证实了天电与地电的同一性；通过仔细的观察和科学的思考发现自然界的放电现象，并提出和实施了引雷入地的措施和方法——安装“避雷针“。他的发明一直沿用至今仍是防直击雷的有效措施之一。
二、雷雨云的形成
雷电是雷雨云之间或在云地之间产生的放电现象，雷雨云是产生雷电的先决条件。那么雷雨云是怎样形成的？分别从宏观结构、微物理结构谈起。
（一）雷雨云的宏观结构
雷雨云是对流云发展的成熟阶段，它往往是从积云发展起来的。发展完整的对流云，其生命史可以分为以下三个阶段：1．形成阶段、2．成熟阶段：3、消散阶段：
1．形成阶段：这一阶段主要是从淡积云向浓积云发展。云的垂直尺度有较大的增长，云顶轮廓逐渐清楚，呈圆孤状或菜花形，云体耸立成塔状。这样的云我们在盛夏常常看到。在形成阶段中，云中全部为比较规则的上升气流，在云的中、上部为最大上升气流区。上升气流的垂直廓线呈抛物线型。在形成阶段，一般不会产生雷电。
图1 一块雷雨云的气流结构示意图
2．成熟阶段：从浓积云发展成积雨云，就伴随雷电活动和降水，这是成熟阶段的征象。在成熟阶段，云除了有规则的上升气流外，同时也有系统性的下沉气流。上升气流通常在云的移动方向的前部。往往在云的右前侧观测到最强的上升气流。上升气流一般在云的中、上部达到最大值，可以超过25—30米／秒(见图1)。
3、消散阶段：一阵电闪雷鸣、狂风暴雨之后，雷雨云就进入了消散阶段。这时，云中已为有规则的下沉气流所控制。云体逐渐崩溃，云上部很快演变成中、高云系，云底有时还有一些碎积云或碎层云。
（二）雷雨云的微物理结构：
图2 一块雷雨云的微物理结构示意图
一块成熟的雷雨云，其顶部可以伸展到－40℃的高度(约l万米以上)，而云底部的温度却在10℃以上。由于云体在垂直方向上跨过了这么宽的温度范围，因而云中水汽凝结物的相态就很不一样。在云中有水滴，过冷却水滴、雪晶、冰晶等(见图2)。我们把雷雨云按温度高低来分层，便可以看：在温度高于0℃的“暖层”的云中，全部是水滴(包括云滴)，在温度0至－8℃的云层中，即有较多的过冷却水滴(温度低于0℃的水滴)，也有一些雪晶、冰晶；在温度低于－20℃的云层中，由于过冷却水滴自然冻结的概率大为增加，云中冰晶的天然成冰核作用更为显著，故云中基本上都是雪晶和冰晶了。在成熟阶段的雷雨云中，发生着非常复杂的微物理过程，在云的“暖层”，有水滴之间由于大小不同而发生的重力碰撞，也有湍流碰撞和电、声碰撞过程。同时，有大水滴在气流作用下发生变形，破碎而产生“连锁反应”；还有由云的“冷层”中掉到“暖层”中来的大雪花、霰等的融化等。在温度0℃至－20℃的云层中，水汽由液态往固态转移十分活跃，冰、雪晶的粘连，大冰晶破碎等也很频繁。在低于－20℃的云层中，也还有冰晶之间的粘连和大冰晶的破碎过程发生。在雷雨云中发生的所有这此微物理过程，都可以导致云中水汽凝结物电学状态的改变，对于雷雨云的起电有十分重要的贡献。

三、雷雨云起电机理
雷雨云起电的机理目前主要有四种理论：（1）水滴破裂效应，（2）吸电荷效应，（3）水滴冻冰效应，（4）温差起电效应
（1）水滴破裂效应：云中水滴在高速气流中作激烈运动，分裂成一些带负电的较大颗粒和带正电的较小颗粒，后者同时被上升气流携带到高空，前者落在低空，这样正负两种电荷便在云层中被分离，这也就是造成90％的云层下部带负电的原因。
（2）吸电荷效应：由于宇宙射线或其它电离作用，大气中存在正负离子，又因为空间存在电场，在电场力的作用下正负离子在云的上下层分别积累，从而使雷雨云带电，又称感应起电。
（3）水滴冻冰效应：水滴在结冰过程中会产生电荷，冰晶带正电荷，水带负电荷，当上升气流把冰晶上的水分带走时，就会导致电荷的分离，而使雷雨云带电。
（4）温差起电效应：实验证明在冰块中存在着正离子（H+）和负离子（OH-），在温度发生变化时，离子发生扩散运动并相互分离。积雨云中的冰晶和雹粒在对流的碰撞和摩擦运动中会造成温度差异，并因温差起电，带电的离子又因重力和气候作用而分离扩散，最后达到一定的动态平衡。
综上所述，雷雨云起电可能是某一机理也可能是多种机理的效应而产生的。
四、大气电学的发展与现代防雷
富兰克林的时代只能定性的了解雷电，并且对雷电的认识和研究长时期停滞没有发展，这种局面一直到开尔芬勋爵（1824—1907）才有长足发展。开尔芬勋爵提出了电势的概念，发明了象限静电计，大大提高了电势测量的精确度。他指出：“要弄清大气电场，应该用气球携带仪器测量不同高度的大气电势梯度，要考虑大气的导电性，要研究雨滴的起电，要用照相记录作为研究的重要方法”。他所指出的正是现代雷电研究的几个重要方法，后人沿着他所指明的方向在大气电场、大气体电荷分布、雷雨云中电荷分布、雷电成因、雷电灾害、防雷（消雷）等问题作了大量工作，并且取得了许多可喜的成绩。
二十世纪雷电研究和工作者们，对大气导电特性、对闪电（照相法）、雷雨云起电机制和云中电荷分布进行了研究，特别是50年代后，由于航空航天、微电子技术以及、电力事业的发展使得对雷电和防雷的研究、防雷技术应用进入了一个新时期。
早期的防雷技术主要是防直击雷，采用安装避雷针引雷入地的措施，而且该方法经长期使用对防直击雷还是很有效的，因此一直沿用至今。随着航空航天、微电子技术以及、电力事业的发展，人们渐渐发现仅仅用这种简单的办法还是有问题的，于是开始研究和使用新型避雷仪器，特别以防感应雷击为主的避雷器件和其它措施。
在建筑行业中对于雷电的防护由二维发展到三维立体防雷，并对具体的施工有严格的规范和要求（比如对焊接点、引下线等的要求）；电力电讯行业也形成了一套比较适合的措施和方法（比如铺设金属地网、屏蔽、避雷器件等）。此外，对主动引雷和人工消雷方法也正在研究和应用），利用高功率激光射向积雨云及发射引雷火箭以提供放电路径的方法，撒播AgI以减弱大气电场的方法等。我们相信，在电子技术高度发达的技术支持下，在经济蓬勃向上的社会主义市场经济体系中，防雷技术必定会有长足进展，防雷的社会效益和经济效益将日益突出，防雷业务也逐渐成为我们气象部门一个新的增长点。

第二章 雷电分类
TC2032 外部防雷工程

构筑和作用于建筑外部的防雷工程称外部防雷工程。
外部防雷工程主要由接闪器、引下线和接地装置三部分所组成。主要讲本部分的内容是对建筑物外部空气如何截雷，把雷电流向大地中泄放的问题。
本部分的内容提要是：
1、 避雷针
2、 避雷线
一、接闪器： 3、避雷带
外 4、避雷网
5、避雷带和避雷网的结构设计
部 6、接闪器的选择和布置
二、引下线：
防 三、接地装置 ： 1、跨步电压及防止措施
2、接触电压及防止措施
雷 3、接地装置的构成
4、接地线
工 5、人工接地体
6、雷电保护接地
程 7、接地电阻
8、接零于其他有关接地的概念
内 四、建筑物防雷设计举例： 方案1、采用常规避雷针装置的保护方案
方案2、采用主动式避雷针装置的保护方案
容 1、垂直接地体接地电阻的计算公式
五、人工接地体接地电阻的计算公式： 2、水平接地体接地电阻的计算公式
包 3、复合接地体接地电阻的计算公式
接地网的分类
括 六、接地网： 接地网的形状
微波站接地网的设计举例

现分述如下：
TC 2032.1 接闪器
直接截受雷击，以及用作接闪的器具、金属构件和金属屋面等，称之为接闪器。它的功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置因如大地中泄放，保护建筑物免受雷害。
从公元1753年，富兰克林发明了避雷针以来，避雷针作为接闪器唯一的形式，延续了上百年的历史，从十九世纪以后，逐渐有出现了避雷线、避雷带和避雷网。其分类如下：
避雷针
避雷线
接闪器 避雷带
避雷网
下面逐一介绍。
TC2032.1.1 避雷针
一、 尖端放电

图：尖端容易放电
由物理学可知，通常物体内部的正电荷和负电荷是相等的，所以从整体来看不显示带电现象。当某一物体所具有的正、负电荷不相等时，这个物体就显示带电的特性。当物体内部的正电荷多于负电荷时，物体带正电，反之带负电。由于电荷都有异性相吸、同性相斥的特性，所以带电物体中的同性电荷总是受到相互排斥电场力的作用。以图 带尖锋的金属球为例，假如金属球上带负电（同样也可以理解带上正电），由于电荷同性相斥的作用，电子总是分布到金属球的最外层表面，并且容易逃离金属球。球的尖锋部分，电子受到同性电荷往外排斥力最强，最容易被排斥离开金属球，这就是通常说的“尖端放电”。
公元1749年4月29日，富兰克林在给约翰·米西尔（John Mitchel）的信中提出了，云层由于不断受到蒸汽摩擦而带电的看法，他认为“当带电的云块飘过田野、掠过高山、巨树、耸立的高塔、尖屋顶、船舶桅杆、烟筒等物的时候，拖曳出电火，正如许多尖导体和突出物产生的现象一样，整个云层就在那里放出电来”由此，他提出了避雷针的设想。他说：既然尖导体可以把一个离它很远的带电体上的电荷释放掉，避免它对其他物体产生电击，那麽尖导体对于人类可能有些用处。于是他建议将一根上端尖锐并涂有防锈层的铁杆安装在房屋的最高处，并用导线接在它的下端，沿着墙壁直通到地下。在海船上则把铁杆固定在桅杆顶端，用导线联结向下直通入水中。它们就能在云层将要产生电击的千钧一发之际，静悄悄地把电从云中吸走，因而使我们免受最突然、最骇人的悲剧。富兰克林详细描述避雷针的装置，并正式宣布它是在1753年。
避雷针的英文名字Lightning rod，直译为“闪电棍”更准确些，本无避免雷击之意。这个名词望文生义就会产生误解。我们国内许多物理课本，甚至大学的教课书也把避雷针的原理说成是靠尖端放电中和云层电荷从而消除闪电的，这是错误的。实际上，在富兰克林发明避雷针的时候，提出了两种避雷针工作机理的解析；第一种解析认为，避雷针是靠其针尖电晕放电发出与雷雨云相反的电荷，使雷雨云的电荷得到中和，从而免除建筑物的雷害。第二种解析认为，避雷针是靠把雷雨云所带的异种电荷引导到自身上来，通过良好的接地装置，把雷电流泄入大地，保护建筑物不受雷击。至1753年富兰克林明确倾向于避雷针引雷的理论了，所以说避雷针是靠尖端放电消除闪电而能避雷的提法是错误的，避雷针是消除不了闪电的。
二、 工作原理
雷雨云形成以后对大地的电压，低则几百万伏，高则数千伏甚至更高，雷雨云对大地
的一次闪击放电的峰值电流平均为30多KA，它的瞬时功率为109-1012W以上。由于瞬时功率很大，所以它的破坏力是相当大的。
当高空出现雷雨云的时候，大地上由于静电感应作用，必然带上与雷雨云相反的电荷，避雷针处于地面建筑物的最高处，与雷雨云的距离最近，由于它与有良好的电气连结，所以它于大地有相同的电位，使避雷针附近空间的电场强度比较大，容易吸引雷电先驱，使主放电都集中到它的上面，从而保护附近比它低的物体遭受雷击的几率大大减少。而避雷针被雷击的几率却大大的提高。避雷针不但不能避雷反而引雷，它是自身的多受雷击而保护周围免受雷击。
由于避雷针与大地有良好的电气连接，能把大地积存的电荷能量迅速传递到雷雨云层中泄放；或把雷雨云层中积存的电荷能量传递到大地中泄放，使雷击而造成的过电压时间大大的缩短，从很大程度上降低了雷击的危害性。着就是避雷针的工作原理。
但需要说明，避雷针必须有足够可靠，接地电阻尽量小的引下线接地装置与其配套，否则，它不但起不到避雷的作用，反而增大雷击的损害程度。
三、 避雷针保护范围的计算方法
目前世界各国关于避雷针保护范围的计算公式在形式上各有不同，大体上有如下几种
计算方法：
1、 折线法：即单一避雷针的保护范围为一折线园锥体。
2、 曲线法：即单支避雷针的保护范围为一曲线锥体。
3、 直线法：是以避雷针的针尖为顶点作一俯角来确定，有爆炸危险的建筑物用45°角，对一般建筑物采用60°角，实质上保护范围为一直线园锥体。
自1983年起，我国正式制定了自己的防雷规范。目前我国建筑防雷规范GB50057-94
也采纳了国际电工委员（IEC）推荐的“滚球法”作为避雷针保护范围的计算方法。
四、 避雷针的制作规格
由大量模拟实验和实际调查统计资料表明，避雷针的外表形状与其避雷效果无明显的
关系，所以，不必过多考虑采用单针式或者其他形式造型的避雷针。
避雷针宜采用园钢或钢管制成，其直径不应小于下列数值：
针长1m以下： 圆钢为Æ12mm
钢管为Æ20mm
针长1-2m： 圆钢为Æ16mm
钢管为Æ25mm
烟囱顶上的针： 圆钢为Æ20mm
钢管为Æ40mm (见GB50057-94.第四章)
五、 主动式避雷针
近来国内市场经销一种叫主动式避雷针的产品，主要有来自法国和澳大利亚的产品，据
厂家称，这此产品能够随大气电场变化而吸收能量，当存储的能量达到某一程度时，便会在避雷针尖放电，尖端周围空气离子化，使避雷针上方形成一条人工的向上的雷电先导，它比自然的向上的雷电通道能更早的于雷雨云向下的雷电先导接触，形成主放电通道。这样，一方面可以使雷雨云想该避雷针放电的几率增加，相当于避雷针的保护范围加大，或者相当于将避雷针加高。

TC2032.1.2 避雷线
接闪器最初的形式只是富兰克林所设计的磨尖的铁棒。20世纪初，在电力系统，为了使输电线路少受雷击，采用了在输电线路上方架设平行的钢线避雷的方法，在实用中，由于它简单有效，逐步得到了推广。这种架设在输电线路上方的钢线，称之为避雷线。后来在房屋建筑上也推广了这种形式，开始布设在方脊、屋角、房檐等处作雷电保护，以后这种方式又有所改进。

TC2032.1.3 避雷带
在房屋建筑雷电保护上，用扁平的金属带代替钢线接闪的方法称之为避雷带，它是由避雷线改进而来。在城市高大楼房上，使用避雷带比避雷针有较多的优点，它可以与楼房顶的装饰结合起来，可以与房屋的外形较好的配合，即美观防雷效果又好，特别是大面积的建筑，它的保护范围大而有效，这是避雷针所无法比的。
避雷带的制作，采用扁钢，截面积不小于48mm2，其厚度不应小于4mm。

TC2032.1.4避雷网
避雷网是指利用钢筋混凝土结构中的钢筋网作为雷电保护的方法（必要时还可以辅助避雷网），也叫做暗装避雷网。它是根据古典电学中法拉第笼的原理达到雷电保护的金属导电体网络。
暗装避雷网是把最上层屋顶作为接闪设备。根据一般建筑物的结构，钢筋距面层只有6-7cm，面层愈薄，雷击点的洞愈小。但有些建筑物的防水乘和隔热层较厚，入彀钢筋距面层厚度大于20cm，最好另装辅助避雷网。辅助避雷网一般可用直径为6mm或以上的镀锌圆钢，网格大小可根据建筑物重要性，分别采用5m´5m或10m´10m的园制成。避雷网又分明网和暗网，其网格越密可靠性越好。
建筑物顶上往往有许多突出物，如金属旗杆、透气管、钢爬梯、金属烟囱、风窗、金属天沟等，都必须与避雷网焊成一体做接闪装置。
在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、屋檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网。

TC2032.1.5避雷带和避雷网的结构设计
避雷带和避雷网一般采用园钢或扁钢，其尺寸不应小于下列数值：
园钢直径为8mm，扁钢截面积为48mm2，扁钢厚度为4mm。
避雷线一般采用截面积不小于35mm2的镀锌钢绞线架设。
安装避雷带和避雷网要注意下面事项：
1、 避雷带及其连接线经过沉降沟（沉降沟：一座较长的多层建筑物，往往在横向上把建筑物分成几段，段与段之间留有一段空隙，防止各段下沉不一致，引起建筑物损坏）时，应备有10-20cm以上的伸缩余裕的跨越线。
2、 有女儿墙的平顶房屋，其宽度小于24m时，只须沿女儿墙上部敷设避雷大；宽度大于24m时，须在房面上两条避雷带之间加装明装连接条，连接条的间距不大于20m时，只在屋檐上装避雷带；宽度大于20m时，需在屋面上加装明装连接条，连接条间距不大于20m。
3、 瓦顶房屋面坡度为27°-35°，长度不超过75m时，只沿屋脊敷设避雷带。四坡顶房屋，应在各坡脊上装上避雷带。为使檐角得到保护，应在屋角上装短避雷针或将避雷带的引下线从檐角上绕下来。如果屋檐高度高于12m，且长度大于75m时，要在屋脊和房檐上都敷设避雷带。
4、 当无顶面积非常大时，应敷设金属网格，即避雷网。避雷网分明网和暗网，网格越密，可靠性越好，网格的密度视建筑物重要程度而定，重要建筑物采用5´5m的密网格，一般建筑物用20´20m的网格即可。
在非混凝土结构的建筑物上，可采用明装避雷网。做法是首先在屋脊、房檐等到顶的突出边缘部分装设避雷带主网，再在主网上加搭辅助网，避雷网格大小按上述要求。采用避雷带和避雷网保护时，屋顶上的烟囱、混凝土女儿墙、排气楼、天窗及建筑装饰等突出于屋顶上部的结构物和其他突出部分，都要装设短避雷针或避雷带保护，或暗装防护线，并连接到就近蓓蕾带或避雷网上。对金属旗杆、金属烟囱、钢爬梯、风帽、透气管等必须与就近的避雷带、避雷网焊接。
采用避雷带和避雷网保护时，每一座房屋至少有两根引下线（投影面积小于50m2的建
筑物可只用一根）。避雷引下线最好对称布置，例如两根引下线成“一”字或“Z”字形，四根引下线要做成“工”字形，引下线间距离不应大于20m，当大于20m时，应在中间多引一根引下线。见《雷电与避雷工程的避雷带和避雷网的结构设计》

TC2032.1.6 接闪器的选择和布置
合理设计的接闪器将显著地减少雷电击中需要防雷空间的可能性。
只有将防雷装置的设计与建筑结构设计同时进行时，才能在技术和经济上得到最优化的组合。特别是在设计建筑物时，就应充分利用建筑物的金属物作为防雷装置的诸部分之用。
接闪器可由以下一种或多种组成选择：
1) 独立避雷针；
2) 架空避雷线或架空避雷网；
3) 直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。
接闪器的布置：
GB50057-94 接闪器布置应符合下表的规定：
接闪器布置
建筑物防雷类别
滚球半径hr(M)
避雷网网格尺寸（M）
第一类防雷建筑物
30
<5´5或<6´4
第二类防雷建筑物
45
<10´10或<12´8
第三类防雷建筑物
60
<20´20或<24´16
布置接闪器时，可单独或任意组合采用滚球法避雷网。
滚球法：滚球法是以hr为半径的一个球体，沿需要防直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器（包括被利用作为接闪器的金属物）或只触及接闪器和地面（包括与大地接触并能承受雷击的金属物），而不触及需要保护的部位时，该部分就得到接闪器的保护。计算公式为：

Rp=‍ h (2 hr – h ) 式中：Rp=避雷针在地面上的保护半径（m）
hx =被保护物的高度（m0
h =避雷针高度（m）
hr =滚球半径（m）
IEC1024-1：1990 当符合下表的要求时，接闪器的布置就是合适的。

按照保护级别布置接闪器

保
护
级
别
避雷针高度
h/m
保护角°

滚球半径R/m

20

30

45

60

避雷网网格宽/m
1
20
R
h
¶

保护空间
25
·
·
·
5
2
30
35
25
·
·
10
3
45
45
35
25
·
10
4
60
55
45
35
25
20

在这些情况下采用滚球法和避雷网

就设计接闪器系统而言，下列方法可单独使用，也可结合使用，只要接闪装置不同部分所提供的保护区能相互衔接，并确保建筑物得到完全的保护就行（见IEC1024-1第2.1.2条）：
——保护角法：
——滚球法：
——网格法：
所有这三种方法都可用于独立、半独立和非独立的防雷系统的设计。
1、 保护角法：接闪导体、避雷针、避雷杆塔和避雷线的位置社顶，应使被保护建筑物的各个部分都处于由接闪装置导体上的各点以“¶”角朝四面八方向地面投影所形成的色迹面之内。保护角法有几何局限。
2、 滚球法：对具有复杂几何形状的建筑物，或当IEC1024-1的表1排除采用保护角法时，应采用滚球法来确定建筑物的面积和各部分的保护空间。“滚球”半径应符合所选择的防雷系统保护等级。
滚球法是在建筑物上才利用半径为“R”的球，绕建筑物滚动，直到碰到地平面，或碰到与地平面接触且能用作雷电导体的任何永久性建筑物或物体为止。在滚动接触建筑物的地方便有可能受到雷击。在这样的点和地段处，就需要由接闪导体来提供防雷保护。
防雷系统的保护空间就是“滚球”接触该导体并作用于建筑物时并未穿过的那块空间的体积。保护等级和防雷系统的安设成本随所选滚球的尺寸的缩小而增加。
3、 网格法：接闪导体或屋顶导体应形成一个闭合多边形，其周边应靠近屋顶的边缘布设。这种多边形接闪装置应通过增设相互连接的横向接闪导线来完善，以形成符合IEC1024-1表1要求的网格。
选型程序：
1、 评估保护级数；
2、 选择合适的保护半径；

在地球上所处径、纬度的不同Na也不同。
评 1、查出当地的雷电密度Na 我国北方地区一般为4，可查图而来。
估 理论上 1）建筑物的重要程度；
1、保 2、做工地现场勘察 2）建筑物的危险程度；
护 现场记录风险内容： 3）建筑物的人员密度；
级 4）建筑物的构筑位置；
数 5）建筑物的建筑结构；
6）建筑物所在地的雷电密度；
实际上：根据多年的实践经验，在实际运用上，多采用1类。查出滚球法半径D。

2、计算和选择合适的保护半径：根据上列Rp=‍ h (2 hr – h ) 公式，设计人员需考虑所选择避雷针的型号，其保护半径将能覆盖在不同垂直距离上的受保护平面。
避雷针选型确定以后，安装时应注意以下事项：
a) 砖木结构的房屋，可把避雷针敷设在山墙顶部或屋脊上，用抱箍或对锁坶丝固定于梁上，固定部分的长度为针高的1/3。也可以将避雷针嵌于砖墙或水泥中，为了结构的坚固，插在砖墙中的部分为针高的1/3，插在水泥中部分约为针高的1/4-1/5。
b) 对于平顶屋上的避雷针应安上底座与屋顶层连接，并用坶丝紧固好。

TC2032.2 引下线
连接接闪器与接地装置的金属导体称为引下线。
雷击时引下线上有很大的雷电流流过，会对附近接地的设备、金属管道、电源线等产生反击或旁侧闪击。为了减少和避免这种反击，现代建筑利用建筑物的柱筋作避雷引下线，经过实践证明这种方法不但可行，而且比专门引下线有更多的优点，因为柱钢筋与木梁、楼板的钢筋，都是连接在一起的和接地网络形成一个整体的“法拉第”笼，均处于等电位状态。雷电流会很快被分散掉，可以避免发击和旁侧闪击的现象发生。
关于引下线，“规范”作如下规定：《GB50057-94》
1. 引下线一般采用园钢或扁钢，其尺寸不小于下列数值：
园钢直径为 Æ8mm；
扁钢截面为 48mm2；
扁钢厚度为 4mm。
装在烟囱上的引下线其尺寸不小于：园钢直径Æ12mm；扁钢厚度为4mm，截面积为100mm2。
所有引下线要镀锌或涂漆，在腐蚀性较强的场所，还应加大截面积或采取其他防腐措施。
2、引下线的固定支撑点间隔不得大于1.5-2m，引下线的敷设应保持一定的松紧度，不能拉的太紧，以免热胀冷缩而拉断。
3、 为了减少引下线的电感量，引下线应沿最短接地路径敷设。对于建筑艺术要求较高
的建筑物，引下线可采用暗敷设，但截面要加大。由于建筑物的造型不同，不能做直线引下时，应注意弯曲开口处两点间的直线距离不得等于或小于弯曲部分线段的实际长度的0.1倍，一般弯曲处不用锐角尽量避免用直角。
4、 引下线应装在人员不易碰到的隐蔽地点，以防接触电压的危害。
5、 距地面2M以内的引下线，应有良好的保护，用瓷管或耐阳光的塑料管套住，避免
人或动物触碰。
6、 为便于检查避雷设施连接导体的导电情况和接地体的散流电阻，要在每根引下线上做断接卡子，断接卡子“规范”规定距地面最高为1.8M。暗装引下线也应在相应的地方做断接卡子接线盒。（利用混凝土柱钢筋做引下线时，不必做断接卡子，但必须引出测量线端子外露墙面）断接卡子必须镀锌，并保护接触面严密，接触面不得小于10mm2卡接母丝直径必须大于8mm，卡接母丝上应套有弹簧垫圈。

TC2032.3 接地装置
从避雷的角度讲把接闪器通过引下线与大地作良好的电气连接的装置称之为接地装置。接地装置的作用是把由接闪器和网络屏蔽引来的雷电流因快地放泻到大地中去，以保护人员、设备和建筑物的安全。
理想的接地装置（包括从接闪器到地面的引线）是没有电阻的，假如这样的装置存在那麽雷击的时候不论雷电流有多大，接地装置上任何一点对大地的电压都为零。这样的避雷系统对人来讲是绝对安全的。但实际上，这样的接地装置是不存在的，所以引出很多接地的技术问题。

TC2032.3.1 跨步电压及防止措施
当雷击时雷电流从接地装置向大地逸散，地面各点之间就有电压存在，当人站在接地装置的电面上，由于两只脚所站的地方不同，电位也就不同，在两只脚之间就有电压，这两脚之间的电压叫做跨步电压（如图）中Uk。跨步电压越大流过人体的电流就越大，对人的生命就越危险。所以设计接地装置时要给予重视。跨步电压对赤脚的人尤其危险，因为人的脚直接与地面接触，接触良好流过人体的电流就大危险自然就大。在工程上规定以0.8m作为跨步的距离，为减少跨步电压，工程上多把建筑物的避雷接地装置做成围绕建筑物的一个闭合周圈，这样在周圈内的电位梯度大大下降，跨步电压就可以降低，如果接地周圈与地下金属导管连结或接成金属圈效果更好。

TC2032.3.2 接触电压及防止措施
当雷电流经过引下线和接地装置时，由于引下线本身和接地装置都有电阻和电抗，因而会产生电压降，这种电压降有时高达几万伏，甚至几拾万伏，这时有人或牲畜接触引下线就会发生触电事故。我们称人们因接触引下线或带电情况相似的其他金属物所受到的电压为接触电压。（也就是人的手与脚之间的电压）
除引下线可能发生接触电压外，那些与避雷装置连通，或虽然不连通而绝缘距离不够会受到反击的金属物体，也会出现这种现象。如牲畜棚安装的避雷装置与牲畜饮水用的自来水管连通或绝缘距离不够时雷击都会造成危险。
关于人能承受雷电造成的跨步电压和接触电压是多少伏，允许流过的电流是多少安，至今还没有得到明确的数据，但是经大量试验可肯定，由于雷电的作用时间非常短，且具有脉冲、高频的特性，人体对高频、脉冲的电压和电流耐受能力要比工频大得多。根据各国发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间的危险电流约为100A，如取人体的冲击电阻值为300-500W，人脚对地的脉冲接触电阻为600W，人体能承受的跨步电压为90-110KV之间。而大牲畜由于四蹄着地，电流易经过心脏，所以对雷电流比人更敏感，例如：牛收到96KV的跨步电压；74KV的接触电压，呼吸失常、心脏活动机能损伤、产生不可逆过程，有死亡的危险。
为了保证避雷装置对人和牲畜的安全，应使其接地电阻不大于“规范”规定的数值，这样可在雷电流放电时使接触电压减少，而且还能减少对建筑物内部或上面的金属构件受反击的危险。应误将引下线和接地装置安装在人们不易接触到的地方，为了防止接触电压危及人畜，尽可能将引下线覆盖上绝缘物或把它隔离起来。

TC2032.3.3 接地装置的构成
接地装置是由接地线和接地体两部分构成的。
接地干线（也称母线）
接地线：是指从引下线断接卡或换线处至接地体的连接导体。分：
接地分支线
接地体：是指埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体。有人工接地体和自然接地体两种，有些自然接地体埋入地中或水中，能够很好地祈祷降低接地电阻，均衡电位的作用，且能节约钢材，能提高电气身被运行的可靠性，还有一种是接地网性能较好。现分析如下：
可利用下列接地线与接地体连接：
1) 建筑物的金属结构（梁柱等）及设计规定的砖内部的结构
接地分支线 钢筋。
接地线 2） 起重机与升降机构架、皮带机钢架、设备构架及外壳、电
接地干线 气竖井等。
3） 配线的钢管。
接 垂直安装 钢
地 人工 水平安装 材
装 铜板接地体
置 接地体 可利用的自然接地体有下列几种：
1） 埋设在地下的金属管道。（不包括易燃易爆物质管道）
自然 2） 金属井管。
3） 与大地有可靠连接的建筑物金属的结构。
4） 水工构筑物及类似的构筑物的金属管桩。
接地网：是把需要接地的各系统，统一接到一个地网上或者把各系统原来的接地网通
过底下或者地上用金属连接起来，使它们之间成为电气相通的统一接地网。接地网又
分共用接地网和独立接地网两类。但最终独立接地网会被共用接地网所取代。

TC2032.3.4 接地线
制作接地线，在地下不得来用裸铝导体、蛇皮管（金属软管）、管道保温层的金属外皮或金属网以及电缆金属护层，因为这些材质的强度差又易腐蚀，作接地线很不可靠，故不能用作接地线。接地线应与水平接地体的截面相同。其规格如下表：
钢接地体和接地线的最小规格
种类、规格及单位
地上
地下
室内
室外
交流电回路
直流电回路
园钢直径（mm）
6
8
10
12
扁钢
截面（mm）2
厚度（mm）
60
3
100
4
100
4
100
6
角钢厚度（mm）
钢管管壁厚度(mm)
2
2.5
2.5
2.5
4
3.5
6
4.5
接地母线：也称接地连接线，即从引下线断线卡或换线处至接地体和连接垂直接地体之间的连接线。
接地母线一般使用-40mm´4mm的镀锌扁钢。
接地母线之间的连接应采用搭接焊接。《见建筑电气安装工程实用技术手册下册第七篇建筑防雷及接地装置安装》。

TC2032.3.5 人工接地体
人工接地体分钢材制品和铜板制品。在钢材制品中又分垂直安装接地体和水平安装接地体两种。现分类介绍如下：
一、 垂直接地体：长度不小于2.5M的L50´50的角钢、DN50钢管或Æ20的园钢，园钢、钢管的端部加工成斜口或锻造成锥形；角钢的一端应锯成尖头形状，尖点应保持在角钢的角脊线上并使两斜边对称。见图：

接地体的安装：在接地极沟内放在沟的中心线上，垂直打入地下，顶部距地面不小于
0.6m，间距不小于两根接地体长度之和（即不小于5M），当受地方限制时，可适当减少一些距离，但不小于接地体的本身长度。接地体与地面保持垂直，防止接地体与土壤间产生缝隙，增加接触影响散流效果。附设在腐蚀性较强的场所或土壤电阻率大于100W.m潮湿土壤中的接地装置，应适当加大截面或热镀锌。
二、 水平接地体：水平接地体多用于环绕建筑物四周的联合接地，常用-40mm´4mm镀锌
扁钢，最小截面不应小于100mm2,厚度不应小于4mm。当接地体沟挖好后应垂直附设
在地沟内（不应平放），垂直放置时，散流电阻较小。顶部埋设深度距地面不应小于
0.6m，如图所示。水平接地体多根平行附设时水平间距不小于5m。

沿建筑物外面四周附设成闭合环状的水平接地体，可埋设在建筑物散水及灰土基础以外的基础槽边。不要把水平地体直接埋在建筑物基础坑的土壤里，因为接地体受土壤的腐蚀早晚会损坏的，被建筑物压在下边，日后也无法维修。
三、 铜板接地体：铜板接地体一般使用900mm´900mm´1.5mm的铜板，安装形成如图所示。铜板与接地线的连接有四种形式：
1. 在接地铜板上打孔，用单股Æ1.3-2.5铜线将铜接地线（绞线）绑扎在铜板上，在铜绞线的两侧用气焊焊接。
2. 在接地铜板上打孔，将铜接地绞线分开拉直、搪锡后分四处用单股Æ1.3-2.5铜线绑扎在铜板上，用锡逐根与铜板焊好。
3. 在接线端部，铜端子与铜接地板的接触面处搪锡，用Æ5´6的铜铆钉将端子与铜板铆紧，在接线端子周围进行锡焊。铜端子规格为-30´1.5L=750mm。
4. 使用-25´1.5的扁钢板进行铜焊固定连接。
下册图P1266图7.1-9
见《建筑电气安装工程实用技术手册下册第七篇建筑防雷及接地装置安装》

TC2032.3.6 雷电保护接地
接地是避雷技术最重要的环节，不管是直击雷、感应雷或其他形式的雷，避雷工作的最终都是把雷电流送入大地。储存雷能量为人类造福，目前科技还达不到，因此没有合理而良好的接地装置是不可能谈及防雷的。所以说设计、施工好高标准的接地系统是防雷工作的重中之重。
过去讨论接地的时候，总是把讨论的焦点放在要求接地电阻小于多少欧姆上。长期以来，人们有一个错觉，认为接地电阻越小避雷效果就越好，被保护的对象就安全。当然电阻越小散流越快，雷击的高电位保留时间越短，危险性越小，其跨步电压、接触电压产生的机遇也就越小。但是，近十几年来的实践证明，与其说接地电阻值重要，不如说接地装置的结构更合理、重要。
现在的城市，在一座建筑物内有许多不同性质的电气设备，需要多种接地装置，如避雷接地、电气安全接地、交流电源工作接地、通信及计算机系统接地（也叫直流接地，在数字逻辑系统中叫逻辑接地）等，这麽多系统的接地到底采用哪重好呢？现一一解释如下：根据实践证明，共用接地是应用最为广泛的接地方式。
一、 独立接地：如上面所谈到的需要接地的部分，都分别独立地建立自己的接地系统，这种接地方式称为独立接地。它的好处是各系统之间不会造成互相干扰，这对通信系统尤其重要。但网络容易被雷击坏，故除有防爆炸要求的危险环境必须要采用独立的避雷方式外，一般不主张采用独立接地的方式。这种独立接地在六、七十年代以前采用比较多，现在多被共用接地所取代。
二、 共用接地：也叫统一接地。它是把需要接地的各个系统统一接到一个接地装置上，或者把各系统原来的接地装置通过地下或者地上用金属导体连接起来，使它们之间成为畅通的电气接地统一地网，这样的接地方式为共用接地。共用接地是目前应用最广泛的接地方式。
三、 一点接地：把各系统的接地线接到接地母线同一点或同一金属平面上，这样的方法叫“一点接地”法。一点接