安全用电与建筑防雷，建筑设备安装与识图

一、安全电压

（一）安全用电的意义

建筑电气离不开用电安全，安全无小事。建筑工地和施工人员需要同电打交道，在供配电设计不合理、电气设备安置不适当、维修不及时、用电方法不恰当或者工作人员违反操作规程等情况下，轻则会造成工地停电或设备损伤，重则会酿成火灾，引起重大伤亡事故，给国家建设带来巨大损失，给企业职工造成无法补偿的痛苦。

（二）电流对人体的作用及安全用电要求

1.触电、电击与电伤

其各自的定义及说明见表6.16。

2.电流对人体的危害

触电对人体的危害程度与流过人体电流的频率大小、通电时间的长短、电流流过人体的路径及触电者本人身体健康状况有关。一般来说，50Hz左右的交流电，电流越大，触电时间越长，路径流经心脏、大脑神经中枢的危害性就越大。

表6.16 触电、电击与电伤定义及说明

3.人体电阻

一般来讲，人体电阻由体内电阻、皮肤电阻和皮肤电容组成。体内电阻基本不受外界因素影响，其数值约为500Ω；皮肤电阻随着环境条件的不同在很大范围内变化，皮肤电容很小可忽略不计。触电电压高，人体电阻会大幅度下降。一般良好环境条件下，人体的平均电阻约1000Ω（出现伤口时按800Ω考虑），个体差异较大，不同条件下人体电阻值见表6.17。

表6.17 不同条件下人体电阻值

（1）对干燥场所的皮肤，电流途径为单手至双足。

（2）对潮湿场所的皮肤，电流途径为单手至双足。

（3）有水蒸气等，特别对潮湿场所的皮肤，电流途径为双手至双足。

（4）游泳池或浴池中的情况，基本为体内电阻。

4.安全电压

安全电压是为防止人体触电事故而采用的有特定电源供电的电源电压系列，安全电压数值取决于人体的允许电流 （或安全电流）和人体电阻。安全电压是一个相对的、有条件的 “安全”值，关键是看此电压对人体产生的电流是否安全。

在设备或设备装有防止触电的速断保护装置的场合，人体不造成永久不可恢复性伤害的允许电流 （即人体安全电流）为30mA。在无保护装置时，人体允许电流为10mA。在高空、水面等条件下作业可能因电击会造成严重二次事故的场合，人体允许电流应按不引起强烈痉挛的5mA考虑。

国标规定：交流 （50Hz）50V和直流120V是长时间事故的允许接触电压的极限值。我国标准 《安全电压》规定：交流安全电压额定值的等级为42V、36V、24V、12V和6V （建筑行业多用36V级）。使用时，应注意安全电压的供电电源的输入电路和输出电路必须实行电路上的隔离。

5.触电方式

常见的触电方式有单相触电、两相触电、跨步电压触电、电击和电伤。触电方式及危害见表6.18。

表6.18 触电方式及危害

续表

一旦发生触电事故，现场人员应保持头脑冷静，迅速果断地采取有效的急救措施。首先迅速使触电者脱离电源，然后根据触电者伤害程度实施各种急救方法。

触电者如果伤势严重，呼吸停止或心跳停止，或两者都停，应立即进行人工呼吸和胸外心脏挤压法，按表6.19和表6.20中所列方法实施抢救，并立即请医生或送院抢救，途中不得中断急救。

表6.19 触电急救方法

6.建筑施工现场安全用电措施

（1）安全用电防护措施：

①施工现场的临时用电采用三相五线制，电气设备的金属外壳必须与专用保护零线连接。

②电缆干线全部使用5芯专用电缆，采用埋地或架空敷设。

③室内配线必须采用绝缘导线，采用瓷瓶、瓷夹时，距地面不得小于2.4m，室外高于3m。

④配电系统设置总配电箱和分配电箱、开关箱，实行分级配电。

⑤每台用电设备有各自专用的配电箱，严格执行 “一机一箱一闸”制。

⑥开关箱内必须装设漏电保护器，开关箱内的漏电保护器，其额定漏电动作电流应不大于30mA，额定漏电动作时间应不大于0.1s。

⑦在潮湿、坑洞内作业时，使用ID类的手持电动工具，并把漏电保护器的开关箱设在外面，工作时应由专人监护。

⑧所有的配电箱、开关箱每月进行检查和维修一次，检查、维修人员必须是专业电工，检查时必须按规定穿戴绝缘鞋、手套，必须使用电工绝缘工具。

⑨所有的配电箱、开关箱在使用中必须按照下述操作顺序。送电操作顺序：总配电箱→分配电箱→开关箱；停电操作顺序：开关箱→分配电箱→总配电箱 （出现电气故障和紧急情况除外）。

⑩施工现场停止作业1小时以上时，应将动力开关箱断电并上锁。

（2）使用手持电动工具的用电措施：

①选购的电动建筑机械、手持电动工具和用电安全装置应符合相应的国家标准、专业标准和安全技术规程，并且有产品合格证和使用说明书。

②建立和执行专人专机负责制，并定期检査和维修保养。

③在一般的场所使用手持电动工具时，应装设额定动作电流不大于15mA、额定漏电动作时间不大于0.1s的漏电保护器。

④在露天、潮湿场所或金属构架上操作时，必须选用Ⅱ类手持电动工具，并装设防溅型的漏电保护器。

⑤在狭窄场所、金属容器、坑洞、箱体内使用时，应选用Ⅱ类手持电动工具，并把漏电保护器装置设在狭窄场所外面，工作时应有人监护。

⑥手持电动工具的负荷线必须采用耐气候型的橡皮护套铜芯软电缆，并不得有接头。

⑦手持电动工具的外壳、手柄、负荷线、插头、开关等必须完好无损，使用前必须空载检查，运转正常后方可使用。

⑧操作人员必须穿绝缘鞋，戴绝缘手套。

（3）夯土机械的安全用电技术措施：

①夯土机械必须装设防溅型漏电保护器，其额定漏电动作电流不大于15mA，额定漏电动作时间不大于0.1s。

②夯土机械的负荷线采用耐气候型的橡皮护套铜芯软电缆。

③使用夯土机械必须按规定穿戴绝缘用品，有专人调整电缆。电缆线长度不大于50m，严禁电缆缠绕、扭结和被夯土机械跨越。多台夯土机械并列工作时，间距不小于10m。

④夯土机械的操作扶手必须采取绝缘措施。

⑤配备专用的配电箱，工作时应由专人看护。

表6.20 触电急救操作方法

（4）施工现场潜水泵安全用电技术措施：

①潜水泵使用前，必须用500V兆欧表进行检测，其绝缘阻值不应低于0.5兆欧。

②应设专用的配电箱，箱内应装设漏电开关，漏电开关的额定动作电流不大于15mA，额定漏电动作时间不大于0.1s。

③在移动潜水泵时，必须先切断电源后方能开始下一步的工作。

④潜水泵的负荷线必须采用YSH型防水橡皮护套电缆，不得承受任何外力。

⑤潜水泵的外壳应与保护零线作可靠的连接。

（5）施工现场电焊机安全用电技术措施：

①电焊机安装验收合格后方可使用。

②设专用的保护开关箱，并有二次空载降压保护器装置。

③电焊机放置在防雨和通风良好的地方。焊接现场不堆放易燃易爆物品。

④电焊机的一次侧电源线长度不大于5m，进线处设有防护罩。

⑤电焊机的二次侧线采用YHS型橡皮护套铜芯多股软电缆，电缆的长度不大于30m。

⑥电焊机的二次接线采用铜鼻子连接，不得随意搭接。

⑦电焊机的金属外壳与保护零线有可靠的连接。

⑧使用焊接机械时必须按规定穿戴防护用品。

7.施工安全防护管理制度

（1）加强现场用电管理，健全相应的技术档案，配备专职的电工作业人员，实行持证上岗，加强维修检查，认真做好记录，建立相应的档案资料。

（2）结合工地特征做好专项的用电组织设计，摸清工地现状，通盘考虑，精心设计，周密布置，做出具有实际指导意义的设计。

（3）严格执行 “三级配电、二级保护”原则。对现场实行总配电箱、分配电箱、开关箱的三级配电方式，总配电箱、开关箱均加设漏电保护器的二级保护，而且做到分级控制。

（4）做好规范的三相五线制，降低用电危险性。多数施工现场用电都是由供电单位引来，且三相四线制居多，工地应设置自己的总配电箱，由第一级漏电保护器的电源侧，做重复接地引出保护零线，工作零线和保护零线真正分离，并在保护零线的末端及中间50m左右的距离进行多处重复接地，保证每处的重复接地的电阻值不大于10Ω，用电设备的外壳、箱体等用多股铜线和保护零线并联。

（5）漏电保护器、配电箱、开关箱、电器装置等，要根据用电设备的性能，选配合理的参数，进行取舍，正确使用。

（6）对外电要进行认真防护。凡是外电线路小于规定的安全操作距离时，一定要采取防护措施，做好方案，保证用电的安全。

（7）正确敷设电缆。对于采用电缆线路的工地，电缆要埋地，且覆盖材料要符合要求，要加设接线盒，沿墙也要做到顺直，高度符合要求。

（8）重视现场照明，降低触电可能性。照明线路和动力线路严格分设，做好保护接零，使用安全电压，装设漏电保护器。

（9）用电安全要做好思想教育，安排专人负责。

二、保护接地与保护接零

保护接地是指把电气设备的某部分 （通常是设备可导电外壳）用金属导体与大地做良好的电气连接。保护接零 （又称接零保护）就是在电源中性点接地的系统中，将电气设备在正常情况下不带电的金属部分与零线做良好的金属连接。电气设备保护接地与保护接零是保护电气供电系统设备及人身安全的重要手段。

埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地体 （或接地极）。兼做接地用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等，称为自然接地体；而专为接地埋入地中的圆钢、角钢等接地体，称为人工接地体。连接设备接地部分与接地体的金属导线，称为接地线。接地体和接地线的总和，称为接地装置。

（一）接地概述

如果电气设备某处绝缘损坏而使外壳带电时，一旦人触及电气绝缘损坏的外壳，如果设有接地装置，利用 “并联分流”作用，接地电流将同时沿着接地体和人体两条通路分流。接地电阻越小，流经人体的电流也就越小；如果接地电阻小于某个定值，流经人体的电流也就小于伤害人体的电流值，使人体避免触电的危险。另外，接地也是为保证电气设备以及建筑物等的安全。

接地电阻接地电阻是指电流从埋入地中的接地体散流到周围土壤时，接地体与大地远处的电位差与该电流之比，而不是接地体的表面电阻。接地体的尺寸、形状、埋的深度以及土壤的性质都会影响接地电阻值。接地电阻应称为流散的电阻，而接地装置 （接地体和接地线）及其周围土壤对电流的阻碍作用才称为接地电阻，因为这两种电阻值相差甚小，接地电阻或是流散电阻都可以看做是相等的。当电气设备发生接地故障时，电流就通过接地体向大地做半球形散开，这一电流称为接地短路电流或接地电流。接地电流在地中形成的流散电流场是呈半球形的，如图6.28所示，这半球形的球面对接地电流场所呈现的电位梯度，在距接地体越远的地方就越小。

图6.28 接地体周围电场分布

电气 “地”或 “大地”实验证明，在距单根接地体或接地故障点20m左右的地方，呈半球形的球面已经很大，该处的电位与无穷远处的电位几乎相等，实际上已没有什么电位梯度存在。接地电流在大地中散逸时，在各点有不同的电位梯度的地方称为电气上的“地”或 “大地”，它也是电子线路电位的共同参考点。

（二）接地的类型

电气系统或电气设备正常工作和安全使用需要接地，按照电气设备接地作用的不同区分，可将接地类型分为以下几种：

1.工作接地

电气设备在正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地称为工作接地，如图6.29所示。例如，三相变压器和发电机的中性点直接接地，能起维持相线对地电压不变的作用；变压器和发电机的中性点经消弧线圈接地，能在单相碰地时消灭接地短路点的电弧，避免系统出现过电压。工作接地电阻应不大于40Ω，如果变压器低压中性点没有工作接地，当发生一相碰地时，由于接地电流不大，熔断器和保护设备不能动作，故障可能长时间存在；接零设备对地电压接近相电压，触电危险性大；其他两相对地电压升高至接近线电压，单相触电危险性增加。

图6.29 工作接地示意图

2.保护接地(www.xing528.com)

在中性点不接地或没有中性线的低压系统中，将电气设备在正常情况下不带电的金属外壳部分与接地体之间做良好的金属连接，称为保护接地，如图6.30所示。保护接地时，变压器电阻≤40Ω，电动机电阻≤10Ω。

在中性点不接地的系统中，不采取保护接地是很危险的。但是，在中性点不接地系统中，只允许采用保护接地，而不允许采用保护接零，因为，在中性点不接地系统中任一相发生接地时，系统虽仍可照常运行，但此时大地与接地的零线等电位，则接在零线上的用电设备外壳对地的电压将等于接地的相线从接地点到电源中性点的电压值，这存在触电危险。零线既能保证相电压对称，又能使接零设备外壳在意外带电时电位为零。因此，零线绝不能断线，不能在零线上装设开关或熔断器。

图6.30 保护接地示意图

3.保护接零

在电源 （变压器）中性点接地系统中，将在正常情况下电气设备不带电的金属外壳、框架等与零线做良好的金属连接，称为保护接零，如图6.31所示。

图6.31 保护接零示意图

中性线和零线的区别：发电机、变压器、电动机和电器等的绕组中心以及带电源的串联回路中有一点，此点与外部各接线端间的电压的绝对值均相等，这一点称为中性点或中点。当中性点接地时，该点称为零点。由中性点引出的导线称为中性线，由零点引出的导线称为零线。

采用保护接零的情况下，当某一相绝缘损坏使相线碰壳带电时，由于外壳采用了保护接零措施，该相线和零线构成回路。单相短路电流很大，足以使线路上的保护装置迅速动作，从而将漏电设备与电源断开，消除了触电危险。

对于中性点接地的三相四线制系统，只有采用保护接零才是最为安全的，而保护接地不能有效地防止人身触电事故。因为如采用保护接地，若电源中性点接地电阻与电气设备的接地电阻均为4Ω，而电源相电压为220V，那么当电气设备的绝缘损坏使电气设备外壳带电时，则两接地电阻间的电流仅约27.5A，这一电流值不一定能使保护装置动作，因而电气设备金属外壳可能长期存在对地约110V的电压，若电气设备的接地装置不良，则该电压将会更高，这对人体是十分危险的。

4.重复接地

采用保护接零时，除系统的中性点工作接地外，将零线上的一点或多点与地再做金属连接，称为重复接地，如图6.32所示。如果不采取重复接地，一旦出现零线折断的情况，接在折断处后面的用电设备相线碰壳时，保护装置就不动作，该设备以及后面的所有接零设备外壳都存在接近于相电压的对地电压，相当于设备既没有接地，又没有接零。

图6.32 重复接地示意图

若在用户集中的地方采取重复接地，即使零线偶尔折断，带电的外壳也可以通过重复接地装置与系统中性点构成回路，产生接地短路电流，保护装置动作。在接地电阻相等的情况下，外壳对地电压只有相电压的一半，此电压对人体还是有危险的，因此零线折断的故障应尽量避免。

5.屏蔽接地

为使干扰电场在金属屏蔽层感应所产生的电荷导入大地，而将金属屏蔽层接地，称屏蔽接地，如有线电视等弱电系统传输电缆的屏蔽网的接地。

6.专用电气设备的接地

这种接地如医疗设备、电子计算机等的接地；电子计算机的接地主要有直流接地 （即计算机逻辑电路、运算单元、CPU等单元的直流接地，也称逻辑接地）和安全接地；还有一般电子设备的信号接地、安全接地、功率接地 （即电子设备中所有继电器、电动机、电源装置、指示灯等的接地）等。

在1kV以下的低压配电系统中，各种接地的电阻值要求如下：

（1）工作接地通常还可分为交流工作接地 （如三相电源变压器的中性点接地等）、直流工作接地 （如计算机等电子设备的内部逻辑电路的直流工作接地等），一般要求交流工作接地装置的接地电阻小于4Ω；直流工作的接地电阻应具体按设备说明书上的要求做，其电阻一般也要求在4Ω以下。

（2）电气设备的安全保护接地一般要求其接地装置的电阻小于4Ω。

（3）重复接地要求其接地装置的电阻小于10Ω。

（4）防雷接地一、二类建筑防直接雷的接地体电阻应小于10Ω，防感应雷的接地体电阻应小于50，三类建筑的防雷接地电阻应小于30Ω。

（5）屏蔽接地一般要求其接地电阻在10Ω以下。

（三）常见保护接地方式

在三相电力系统中，发电机和变压器的中性点有三种运行方式：中性点不接地系统，中性点接地系统，中性点直接接地系统。前两种合称为小接地电流系统，后一种称为大接地电流系统。

国际电工委员会 （IEC）对系统接地的文字代号规定见表6.21。

表6.21 系统接地的文字代号意义

1.IT系统

IT系统的电源中性点是对地绝缘或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。IT系统及工作原理如图6.33所示，若设备外壳没有接地，在发生单相碰壳故障时，设备外壳带上了相电压，如有人触摸外壳，就会有相当危险的电流流经人体与电网和大地之间的分布电容所构成的回路；而设备的金属外壳有了保护接地后，由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大，在发生单相碰壳时，大部分的接地电流被接地装置 （与人体电阻并联）分流，流经人体的电流很小，从而对人体安全起了保护作用。IT系统适用于环境条件不良、易发生单相接地故障的场所，以及易燃、易爆的场所，如煤矿、化工厂、纺织厂等。

图6.33 IT系统及工作原理

2.TT系统

TT系统的电源中性点直接接地，与用电设备接地无关，设备的金属外壳也直接接地，且与电源中性点相连。TT系统及工作原理如图6.34所示，当发生单相碰壳故障时，接地电流经保护接地的接地装置和电源的工作接地装置所构成的回路流过，如有人触摸带电的外壳，则由于保护接地装置的电阻远小于人体的电阻，大部分的接地电流被接地装置分流，从而对人身起保护作用。该系统在确保安全用电方面还存在主要有下列问题：

图6.34 TT系统及工作原理

（1）在采用TT系统的电气设备发生单相碰壳故障时，接地电流并不很大，往往不能使保护装置动作，这将导致线路长期带故障运行。

（2）当TT系统中的用电设备只是由于绝缘不良引起漏电时，因漏电电流往往不大（仅为毫安级），不可能使线路的保护装置动作，这也导致漏电设备的外壳长期带电，增加了人体触电的危险。

因此，TT系统必须同时加装漏电保护开关，才能成为较完善的保护系统。TT系统广泛应用于城镇、农村、居民区，工业企业和由公用变压器供电的民用建筑中。对于接地要求较高的数据处理设备和电子设备，可优先考虑该系统。

3.TN系统

在变压器或发电机中性点直接接地的380V/220V三相四线低压电网中，将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线 （PE线）和电源的中性点直接进行电气连接。TN系统的工作原理如图6.35所示，当电气设备发生单相碰壳时，故障电流经设备的金属外壳形成相线对保护线的单相短路。这将产生较大的短路电流，使线路上的保护装置立即动作，将故障部分迅速切除，从而保证人身安全和其他设备或线路的正常运行。

TN系统的电源中性点直接接地，并由中性线引出，按其保护线的形式，TN系统又分为TN－C系统 （三相四线制）、TN－S系统TN－C－S（三相四线与三相五线混合系统）系统三种，图6.35所示为这三种系统的连接示意图。

TN－C系统 （三相四线制）的中性线 （N）和保护线 （PE）是合一的，该线又称为保护中性线 （PEN）线，其优点是节省了一条导线，但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压，如保护装置和导线截面选择适当系统，则是能够满足要求的。

图6.35

TN－S系统 （三相五线制）的N线和PE线是分开的，其优点是PE线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在四线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N线与PE线分开，N线断线也不会影响PE线的保护作用，但系统耗用的导线较多、投资较大。这种系统多用于对安全可靠性要求较高、设备对电磁抗干扰要求较严或环境条件较差的场所使用。对新建的大型民用建筑、住宅小区推荐使用TN－S系统。

TN－C－S系统 （三相四线与三相五线混合系统）中有一部分中性线和保护线是合一的，而有一部分是分开的。这种系统兼有TN－C系统和TN－S系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场合。

三、民用建筑物的防雷

（一）雷电的产生及特点

雷电是由雷雨云 （带电的云层）对地面建筑物、大地之间的无序放电现象引起的。雷电产生的原因很多，现象比较复杂，是很难预测的大自然放电现象。雷击通常发生在土壤电阻率较小或地下水位较高的多雷暴地区。地面有突起物 （如建筑物、树、杆、旷野中的人及牲畜等）或金属结构较多的建筑物，更易发生雷击现象。对于建 （构）筑物来说，雷击多发生在四角或突出的地方，如天线等突出屋面的金属结构，高层建筑还可能发生侧向雷击。

雷击对建筑物、电气设备和人身安全会带来极大的危害。防雷装置的作用就是将雷击中的无序放电变成有序放电，即将雷电流按人的意志导入大地，使其不再形成危害。

（二）雷电的危害形式

雷电的危害形式可分为直击雷、感应雷、雷电波入侵三种形式。

直击雷雷电直接打在地面上突出物 （如建筑物）上，雷电场强度达到击穿空气所产生的放电现象，它同时产生电效应、热效应和机械效应。直击雷一般作用于建筑物顶部的突出部分和高层建筑的侧面。

感应雷是附近落雷所引起的电磁作用的结果，分静电感应和电磁感应两种。

雷电波侵入雷电打击在架空线路或金属管道上，雷电波将沿着这些管线侵入建筑物内部，危及人身或设备安全，这叫做雷电波侵入。

（三）雷电对建筑物的危害

（1）雷电的热效应和机械效应：遭受直接雷击的物体因通过强大的雷电流会产生很大热量，但在极短的时间内又不易散发出来，所以会使金属熔化，使树木烧焦；同时，由于物体的水分受高热而汽化膨胀，将产生强大的机械力而爆裂，使建筑物等遭受严重的破坏。

（2）雷电的电磁效应：雷电流通过的周围将有强大的电磁场产生，使附近的导体或金属结构以及电力装置上产生很高的感应电压，可达到几十万伏，足以破坏电气设备的绝缘；在金属结构回路中，由于接触不良，或有空隙，将产生火花放电，造成爆炸或火灾。

（3）建筑物容易受雷击的部位：一般来讲，凡是建筑物屋面或高层楼侧面上比较突出、尖的、转角和金属的部位均容易受到雷击，主要与建筑物屋面的坡度大小有关，建筑屋面不同坡度易受雷击部位如图6.36所示。

旷野中孤立的建筑物和建筑群中高耸的建筑物容易遭受雷击；凡金属屋顶、金属构架、钢筋混凝土结构的建筑物，容易遭雷击；地下有金属管道、金属矿藏，建筑物的地下水位较高的建筑物也易遭雷击。

建筑物易遭雷击的部位是屋面上突出的部分和边沿，如平屋面的檐角、女儿墙和四周屋檐，有坡度的屋面的屋角、屋脊、檐角和屋檐，高层建筑的侧面墙上也容易遭到雷电的侧击。

图6.36 建筑屋面不同坡度容易受雷击部位

（四）民用建筑的防雷分类

建筑物防雷分类是根据建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性以及影响后果等来划分的，在建筑电气设计中，把民用建筑按照防雷等级分成三类。

（1）第一类防雷民用建筑物：具有特别重要用途和重大政治意义的建筑物，如国家级会堂、办公机关建筑，大型体育馆、展览馆建筑，特等火车站、国际性的航空港、通信枢纽，国宾馆、大型旅游建筑等，国家级重点文物保护的建筑物，超高层建筑物。

（2）第二类防雷民用建筑物：重要的或人员密集的大型建筑物，如通信、广播设施，商业大厦、影剧院等，省级重点文物保护的建筑物，国家部委、省级办公楼，省级大型的体育馆、博览馆，19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑。

（3）第三类防雷 （普通）民用建筑物：建筑群中高于其他建筑物或处于边缘地带的高度为20m以上的建筑物，强烈地区高度为15m以上的低层建筑物，高度超过15m的烟囱、水塔等孤立建筑物，历史上雷电事故严重地区的建筑物或雷电事故较多地区的较重要建筑物，建筑物年计算雷击次数达到几次及以上的民用建筑。

（五）民用建筑的防雷措施和防雷装置

民用建筑的防雷措施应当根据当地气候、地形、地貌、地质等环境条件及雷电活动规律和被保护建筑物的要求，因地制宜地采取措施，做到安全可靠、经济合理。对于第一、二类民用建筑物，应有防直接雷击和防雷电波侵入的措施；对于第三类民用建筑物，应有防止雷电波沿低压架空线路侵入的措施，至于是否需要防止直接雷击，要根据建筑物所处的环境特征，建筑物的髙度以及面积来判断。

1.防雷装置的组成

建筑防雷装置由直接接受雷击的接闪器、引下线和接地装置组成。

（1）接闪器：接闪器是 “引雷”电流的部分，其形式有避雷针、避雷网 （带）、避雷线等或其他金属构件。避雷针一般用镀锌圆钢或焊接钢管制成，其直径应不小于下列数值：针长1m以下，圆钢为φ12mm，钢管为φ20mm；针长为1～2m时，圆钢为φ16mm，钢管为φ25mm；针长为2m以上时，由针尖和不同管径的几段钢管焊接而成，大避雷针的做法如图6.37所示。避雷网 （带）一般用镀锌圆钢 （直径8mm以上）或镀锌扁钢 （截面尺寸12mm×4mm以上）制成，也可以采用25mm×3mm的扁铜或可利用建筑物屋顶处的梁、板内的钢筋。

图6.37 大避雷针的做法

（2）引下线：引下线与接地装置连接在一起，将接闪器引来的雷电流导入接地装置进行散流的部分。一般可用镀锌圆钢或扁钢，也常利用建筑物柱内的主筋或剪力墙中的钢筋（通常两根以上不小于φ16mm）作为引下线。

引下线采用圆钢时，直径不应小于φ8mm；采用扁钢时截面应大于48mm2，厚度在4mm以上。引下线可沿建筑物外墙最短路径敷设，固定引下线的支持卡子间距为1.5m。暗敷的引下线的截面应加大1级。

引下线的间距一般为30m，最多不超过40m，需要转弯时，角度不应该小于90°。为了便于测量接地电阻和校验防雷系统的连接情况，可在距离地面髙度1.8m以下或距离地面0.2m处设置断接测试卡子。

（3）接地装置：接地装置是埋在地下若干深度，可以将雷电流迅速散流泄入地球的部分，由水平和竖直接地体组成。接地体分人工接地体和自然接地体两种，接地体的接地电阻要尽可能小 （一般要求不超过10Ω），接地体的长度、截面、埋设深度等都有一定的要求。无论是人工接地体还是自然接地体，都有一定的技术规范要求，如人工接地体可以采用50mm×50mm×2500mm角钢或40mm×40mm扁钢，埋设深度0.5～1.0m为宜，如图6.38所示。对于自然接地体的水泥标号、钢筋长度和截面，以及周围土壤含水量等也有一定的要求，各段钢筋焊接良好。接地装置均要求做镀锌防锈处理，距离建筑物或构筑物不应小于3m。

图6.38 人工接地体示意图

2.单支避雷针的保护范围

确定防雷装置保护范围的方法很多，这里介绍用滚球法和折线圆锥法确定单支避雷针的保护范围。

（1）滚球法：如图6.39所示，该法假设用一个半径为R的球体滚越建筑物整体，球体能接触到的建筑物的各部分是能遭受雷击的地方，球体不能接触到的部分则认为已由建筑物其他部分给予保护，因此在滚球能接触的地方需加防雷措施。

图6.39 滚球法确定保护范围

滚球法对不同类别的防雷建筑物，选用不同的滚球半径，数据见表6.22。

表6.22 接闪器布置用几何条件 （滚球半径）数据

屋面上的避雷带或避雷网对建筑物屋面的保护可以用圆板法 （圆心是避雷带的中心）来校验，而屋面避雷带对建筑物外侧的保护可以用滚球法来验证。

（2）折线圆锥法：如图6.40所示，假设避雷针高h，则避雷针在地面上的保护范围r＝1.5h，避雷针在其下任意高度hx和平面上的保护半径rx的确定方法是：当h≥h/2时，rx＝h－hx，当hx＜h/2时，rx＝1.5h－2hx

粗略地说，避雷针针尖向下斜45°内就都是该针的保护范围。

图6.40 折线圆锥法确定避雷针保护范围

另外，两支及以上的避雷针的保护范围的确定请査看相关资料，在此不再细述。

（六）建筑物的施工工地的防雷问题

建筑物施工工地四周的起重机、脚手架等突出很高，木材堆积很多，万一遭受雷击，不但对施工人员的生命有危险，而且很易引起火灾，造成事故，因此，必须引起各方面有关人员的注意，掌握防雷知识。高层建筑施工期间，应该采取如下的防雷措施：

（1）施工时，应提前考虑防雷施工程序。为了节约钢材，应按照正式设计图样的要求，首先做好全部接地装置。

（2）在开始架设结构骨架时，应按图样规定，随时将混凝土柱子内的主筋与接地装置连接起来，以备施工期间柱顶遭到雷击时，使雷电流安全地流散入地。

（3）沿建筑物的四角和四边竖起的脚手架上，应做数根避雷针，并直接接到接地装置上，使其保护到全部施工面积，其保护角可按60°计算，针长最少应高出脚手架30cm。

（4）施工用的起重机的最上端必须装设避雷针，并将起重机下部的钢架连接于接地装置上。接地装置应尽可能利用永久性接地系统。如是水平移动起重机，其四个轮轴足以起到压力接点的作用，必须将其两条滑行用钢轨接到接地装置上。

（5）应随时使施工现场正在绑扎钢筋的各层地面，构成一个等电位面，以避免遭受雷击时的跨步电压。由室外引来的各种金属管道及电缆外皮，都要在进入建筑物的进口处，就近连接到接地装置上。