王国祥

重庆三峡水利电力集团股份有限公司，重庆 404100

防雷包括电力系统的防雷和建筑物与其它设施的防雷。根据不同保护对象的危险程度和重要性，对于直击雷、雷电感应、雷电侵入波均应采取各自相应的防雷措施。

避雷针、避雷线、避雷带是防护直击雷的主要措施。这些避雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。高耸的针、线、网、带都是接闪器。它们比被保护设施更接近雷云，在雷云对地面放电前，接闪器在电场的影响下，上面积累了大量的异性电荷，它们与雷云之间的电场强度超过附近地面被保护设施与雷云之间的电场强度。放电时，接闪器承受直接雷击，强大的雷电流通过阻值很小引下线、接地体泄入大地，以此使被保护设施免受直接雷击。

避雷针（线、带、网）都有一定的保护范围。保护范围是指保证被保护物不受雷击的空间。被保护物应完全置于避雷针（线、网、带）的保护范围内才能避免遭受直击雷。

图1 单根避雷针的保护范围

1 避雷针

单根避雷针的保护范围如图1所示，是一个折线圆锥形。圆锥形的轮廊线可由图中注明的尺寸关系画出。避雷针在地面上的保护半径。

式中h是避雷针的高度。从针的顶点向下作45°的斜线，构成圆锥形的上半部；从距离针脚1.5h处向上再作斜线与前一斜线在高处相交，交点以下构成圆锥形的下半部。在任一高度hx的平面上，保护半径也可由下式确定：

式中P是由运行经验确定的修正系数。当h≤30米时，P=1，当 h＞30时 ，

双根等高避雷针的保护范围如图2所示。两针外侧的保护范围按单支避雷针的确定；两针之间的保护范围按连接两针顶点A、B及中O点的圆弧确定。O点的高度h0由下式确定：

式中a是两针之间的距离；系数P仍按上述原则规定。

显然，当两针的距离增大至a=7hp时，h0=0，两针之间不能枸成联合的保护范围。由O-O截面（见图）可知，两针之间最小保护宽度的一半为：

图2 双支等高避雷针的保护范围

应当指出，在所有情况下，bx〈rx。

三支避雷针在某一高度上的保护范围，如图3所示。其外侧保护范围按单支双支避雷针确定；其内侧也按双针联合保护范围确定；如果每两针之间能满足bx≥0的条件，则认为三角形全部面积在三针联合保护范围之内。

图3 三支等高避雷针的保护范围

多支避雷针都可以分成若干组相邻的三支避雷针、依次按上述方法确定其保护范围。

避雷针分独立避雷针和附高避雷针。独立避雷针是离开建筑物单独装设的，接地电阻一般不超过10欧。附设避雷针是装置在建筑物或构筑物上的，允许与电器设备其它接地其用接地体。

2 避雷线

避雷线的功用和避雷针相似，主要用来保护电力线路，这时的避雷线也叫架空地线。避雷线也可用来保护狭长的设施。

单要避雷线的保护范围如图4所示。图中，h是避雷线最大弧垂点的高度，同避雷针相似，保护范围由折线分成上、下两部分。地面上保护宽度的一半为h。其任一高度hx上的保护宽度bx由下式确定：

式中系数P同前。

图4 单根避雷线的保护范围

关于避雷的保护范围，经常吲进保护角的概念。图中a是避雷线的最大保护角，按上述方法确定保护范围时，保护角a=25°。

两根平行避雷线的保护范围，如图5所示。

图5 两根平行避雷线

其外侧按单根避雷线确定；内侧由通过两避雷线最大弧垂及O点的圆弧确定。O点在两避雷线中间，所在高度为：

式中系数P同前。

3 避雷网和避雷带

避雷网和避雷带主要用于工业和民用建筑物对直击物的防护，其保护范围无需进行计算。避雷网的网格大小可根据具体情况选择。对于工业建筑物，根据防雷的重要性可采用6m×6m～6m×10m的网格或适当距离的避雷带。对于民用建筑物，可采用6m～10m的网格。应当注意事项，不论是什么建筑物，对其屋角、屋和屋攀檐等易受雷击的突出部位都应装设避雷带。

下列设施必须采取防直接雷措施：

1）使用或贮存有爆炸危险物质的工业建筑物或构筑物；

2）重要的民用建筑物，如国家重要机关、大会堂、机场、车站、大型体育馆、展览馆等；

3）易受雷击的建筑物和构筑物，如旷野孤立或高于20m的建筑物和构筑物，建筑物群中高于25m的建筑物和构筑物，突出的土山顶部或特别潮湿处或其它土壤电阻系数较周围小的地方的建筑物，还有地下有导电矿藏处的建筑物等。

4）电力系统，如主控制室、机房、35kV以上变配电站、高压送电线路等。

按统计，我国最大的雷电流幅值约为300kA，相应的雷击高度是408m。当设定雷击定位高度为400m时，可以得到不同高度避雷针的保护区和散击区的地表半径。我国旧式民房高度一般低于10m，在避雷带和避雷网的高度与房高相同的条件下，安装高度为1m～2m的短针防雷，它们引起的散击现象不是很突出；高耸建筑物和高架避雷针引雷招致雷击率增高和存在散击区。我国防雷学者一直都不主张用高架避雷针保护建筑物，偏向于选择用屋顶短针和避雷带防雷。这是考虑了其既具有引雷作用，又避免了增加散雷区的功效。

[1]王振，等编.防雷设施安装图集[M].科技出版社，1996.

[2]建筑物防雷设计规范[M].人民教育出版社，1990.