避雷针避雷线的保护范围
中华人民共和国国家实用标准建筑物防雷设计要求规范
中华人民共和国国家标准建筑物防雷设计规范(GB50057-94)第一章总则第1.0.1条为使建筑物(含构筑物,下同)防雷设计因地制宜地采取防雷指施,防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和文物、财产损失,做到安全可靠、技术先进、经济合理,制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于新建建筑物的防雷设计。
本规范不适用于天线塔、共用天线电视接收系统、油罐、化工户外装置的防雷设计。
第1.0.3条建筑物防雷设计,应在认真调查地理、地质、土壤、气象、环境等条件和雷电活动规律以及被保护物的特点等的基础上,详细研究防雷装置的形式及其布置.第1.0.4条建筑物防雷设计除应执行本规范的规定外,尚应符合国家现行有关标准和规范的规定。
第二章建筑物的防雷分类第2.0.1条建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果,按防雷要求分为三类。
策2.0.2条遇下列情况之一时,应划为第一类防雷建筑物：一、凡制造、使用或贮存炸药、火药、起爆药、火工品等大量爆炸物质的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
二、具有0区或10区爆炸危险环境的建筑物。
三、具有1区爆炸危险环境的建筑物,因电火花而引起爆炸,会造成巨大破坏和人身伤亡者。
第2.0.3条遇下列情况之一时,应划为第二类防雷建筑物：一、国家级重点文物保护的建筑物。
二、国家级的会堂、办公建筑物、大型展览和博览建筑物、大型火车站、国宾馆、国家级档案馆、大型城市的重要给水水泵房等特别重要的建筑物。
三、国家级计算中心、国际通讯枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子没备的建筑物。
四、制造、使用或贮存爆炸物质的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
五、具有1区爆炸危险环境的建筑物,且电火花不易引起爆炸或不致造成巨大破坏和人身伤亡者。
六、具有2区或11区爆炸危险环境的建筑物。
七、工业企业内有爆炸危险的露天钢质封闭气罐。
八、预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。
避雷线、避雷针与避雷器有什么作用
避雷线、避雷针与避雷器有什么作用避雷线、避雷针与避雷器的作用一、避雷线和避雷针的作用用于防止直击雷，使在它们保护范围内的电气设备（架空输电线路及变电站设备）遭直击雷绕击的几率减小。
二、避雷器的作用通过并联放电间隙或非线性电阻的作用，对入侵流动波进行削幅，降低被保护设备所受过电压幅值。
避雷器既可用来防护大气过电压，也可用来防护操作过电压。
附1，避雷线和避雷针的作用是什么避雷线和避雷针的作用是从被保护物体上方引导雷电通过，并安全泄人大地，防止雷电直击，减小在其保护范围内的电器设备（架空输电线路及通电设备）和建筑物受到直击雷的概率。
补充：避雷线避雷线是铁质的，避雷针是铜质（也可以是银质的），避雷针顶端向天，避雷网埋地，避雷线连接避雷针，雷雨季节，雷电从天空从避雷针进入避雷线直至埋地的避雷网，是除去雷击保护建筑物或仪器的设施.大都用于建筑，变压器电线竿，机房，发射架等.避雷线分圆截面和扁截面两大类型。
接复层金属包基体金属的不同分为：铅包钢、铅包铜、铜包钢、铅包钢避雷线。
避雷针用于高层建筑、烟囱或油罐上.下引可用避雷线连接.避雷针由针体及安装类别结构件构成.针类采纳不锈钢；针体须用铜包钢圆棒或钢管为基材.避雷针又名防雷针，是用来保护建筑物等避开雷击的装置.在高大建筑物顶端安装一根金属棒，用金属线与埋在地下的一块金属板连接起来，利用金属棒的尖端放电，使云层所带的电和地上的电渐渐中和，从而不会引发事故.避雷针规格必需符合GB标准，每一个级别的防雷需要的避雷针规格都不一样。
附2，避雷针的作用装置避雷针是避开雷击的有效方法.在房屋最高处竖一金属棒，棒下端连一条充足粗的铜线，铜线下端连一块金属板埋入地下深处潮湿处.金属棒的上端须是一个尖头或分叉为几个尖头.有了这样的装置，当空中有带电的云时.避雷针的尖端因静电感应就集中了异种电荷，发生尖端放电，与云内的电相中和，避开发生激烈的雷电、这就是避雷针能避雷的一方面.但这种作用颇慢，假如云中积电很快，或一块带有大量电荷的云蓦地飞来，有时来不及按上述方式中和，于是有猛烈的放电，加雷电仍会发生。
防雷设备保护
（3）氧化锌避雷器的电气参数
额定电压：
避雷器两端子间允许的最大工频电压的有效值 最大持续运行电压：
允许持续加在避雷器两端的最大工频电压的有效 值。取决于系统最大工作相电压
参考电压（起始动作电压U1mA)： 位于伏安特性曲线中由小电流区上升部分进入大 电流区平坦部分的转折处。
残压：
放电电流通过避雷器时，两端之间出现的电压峰
b) 火花间隙 电极由黄铜圆盘冲压而成，两电极间以云母垫圈隔 开形成间隙，间隙距离为0.5～1.0mm，单个间隙的工 频放电电压约为2.7～3.0kV(有效值)。
单个火花间隙结构 1—黄铜电极 2—云母垫圈
火花间隙作用原理：
间隙电场近似均匀电场,而过电压作用时云母垫圈
与电极之间的缝隙中产生电晕，对间隙产生照射作 用，使间隙的放电时间缩短，故其伏秒特性曲线平
本节内容：
2.2.1 避雷针防雷原理及保护范围 2.2.2 避雷线防雷原理及保护范围
2.2.3 避雷器工作原理及常用种类
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2.2.1 避雷针防雷原理及保护范围
1 避雷针防雷原理 避雷针是明显高出被保护物体的金属支柱，其针头 采用圆钢或钢管制成 作用是吸引雷电击于自身，并将雷电流迅速泄入大 地，从而使被保护物体免遭直接雷击。 避雷针需有足够截面的接地引下线和良好的接地装 置，以便将雷电流安全可靠地引入大地。
（1） 单支避雷针
单支避雷针的保护范围如下图所示
rx (h hx ) P
rx (1.5h 2hx ) P
h (hx ) 2
h (hx ) 2
P:高度影响系数
h 30m, P 1
单支避雷针的保护范围
5.5 30m h 120m, P h
建筑物防雷设计规范(中)(GB50057-94)
第二节第一类防雷建筑物的防雷措施第3.2.1条第一类防雷建筑物防直击雷的措施，应符合下列要求一、应装设独立避雷针或架空避雷线(网)，使被保护的建筑物及风帽、放散管等突出屋面的物体均处于接闪器的保护范围内。
架空避雷网的网格尺寸不应大于5m×5m或6m×4m。
二、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等的管口外的以下空间应处于接闪器的保护范围内，当有管帽时应按表3.2.1确定;当无管帽时，应为管口上方半径5m的半球体。
接闪器与雷闪的接触点应设在上述空间之外。
有管帽的管口外处于接闪器保护范围内的空间隔表3.2.1三、排放爆炸危险气体、蒸气或粉尘的放散管、呼吸阀、排风管等，当其排放物达不到爆炸浓度、长期点火燃烧、一排放就点火燃烧时，及发生事故时排放物才达到爆炸浓度的通风管、安全阀，接闪器的保护范围可仅保护到管帽，无管帽时可仅保护到管口。
四、独立避雷针的杆塔、架空避雷线的端部和架空避雷网的各支柱处应至少设一根引下线。
对用金属制成或有焊接、绑扎连接钢筋网的杆塔、支柱，宜利用其作为引下线。
五、独立避雷针和架空避雷线(网)的支柱及其接地装置至被保护建筑物及与其有联系的管道、电缆等金属物之间的距离(图3.2.1)，应符合下列表达式的要求，但不得小于3m：1、地上部分：当h x<5R i时，S a1≥0.4(R i+0.1h x) (3.2.1-1)当h x≥5R i时，S a1≥0.1(R i+h x) (3.2.1-2)2、地下部分：Se≥0.4R i (3.2.1-3)式中S a1—空气中距离(m)；S e1—地中距离(m);R i—独立避雷针或架空避雷线(网)支柱处接地装置的冲击接地电阻(Ω)；H x—被保护物或计算点的高度(m)。
六、架空避雷线至屋面和各种突出屋面的风帽、放散管等物体之间的距离（图3.2.1），应符合下列表达式的要求，但不应小于3m：1.当(h+l/2)<5R i时，S a2≥0.2R i+0.03(h+l/2) (3.2.1-4)2.当(h+l/2)≥5R i时S a2≥0.05R i+0.06(h+l/2) (3.2.1-5)式中S a2—避雷线(网)至被保护物的空气中距离(m);h —避雷线(网)的支柱高度(m)；l —避雷线的水平长度(m)。
避雷针的保护范围
避雷针的爰护范围摘要本文争论了避雷针的感应静电场掌握原理，说明白避雷针应用的环境性，提出了对避雷针（接闪器）的选择和设计的几点建议。
关键词避雷针接闪器建筑物防雷笔者在"避雷针爰护范围的理论与试验"⑴一文中介绍了避雷针爰护范围的主要历史资料，本文重要从物理学的角度，也就是从感应静电场掌握的角度争论这个问题。
可供防雷工作者参考，如有谬误之处欢迎同行和读者批判指正。
1.避雷针是引雷针1.1为避雷针正名避雷针实际上是引雷针，它的爱护作用是拦截闪电打在自己身上，从而使建筑物避开患病直接雷击，它把雷电的能量沿着引下线平安地导入地中；它不能阻挡雷电的行进，也不能消退雷电。
现在只有中国和日本仍旧使用"避雷针”这个名词；英国和美国都把它称为"导电针""我国称它为"接闪器"等等。
由于我们祖先用的是象形文字系统，望文生义是我们的习惯，为了避开误会"避雷针"的爱护原理，有人提出"要为避雷针正名"的建议。
在防雷学科本科的教科书《高电压工程学》中，接受直接雷击的防雷装置称为接闪器，避雷针是接闪器的一种，是棒形的；接闪器的形式还包括：避雷带、避雷网和法拉第笼（金属箱体和罐体）等。
2.2击选择性原理接闪器是依据雷击选择性原理设计的。
雷电先导放电的路径听从于统计规律，在全部可能放电的方向中，最主要的方向打算于最大电场强度。
雷雨云中的电荷积集到肯定密度，首先从云中某处产生空气的电离而形成下行先导流注，高空先导流注放电的方向是随机的, 不受地面物体的影响。
雷雨云下面的地面和地物受雷云电荷的静电感应，产生出与雷电异号的电荷，并使各地物表面的电场强度增加。
当下行先导流注进展到某种高度，即所谓雷电定位高度H1处时，大气电场开头被地物感应电场所歪曲，雷电先导向歪曲后的最大电场强度方向进展。
当下行先导流注行进到雷击高度H2后，某一个或几个地物表面电场强度达到了击穿空气的数值，该地物就会产生迎面先导流注，它向上进展与下行先导流注汇合，然后就产生剧烈的主放电，该地物就遭到了雷击。
避雷针及避雷线保护范围
针—集中设备、变压器等，如受雷面积不大的变电站、
线—架空线路（保护效果较差，但范围较大）
一、单支避雷针 避雷针在地面上的保护半径为:r=1.5h
ha h hx h/2
图中：h为避雷针 h 的高度（m）； x 为被保护物体的高 度（m）； rx 为在 高度为 hx 的水平面 上的保护半径 （m）。
hx 水平面上的保护半径确定： ①当 hx≥h/2时， r=(h- h)p （p为高度影响系数） x x
在被保护高度
5 .5 (h≤30m时，p=1 , 30＜h≤120m时， p ) h h
②当 x ＜h/2时
rx =(1.5h-2 hx)P
针离设备至少5m
二、两根等高针的保护范围的确定： 采用两针后针的保护范围的外侧与单针保护范围的确 定方法相同，针的内侧部分的确定方法为：令D为两 针间距离；2 bx等于在高度为 hx水平面上保护范围的最 小宽度，它位于两针的连接线的中点，即距每针的距 离为D/2。
D
rx
rx
习题：某厂有两个原油罐，一个高为12米、 直径为6米，另一个高10米、直径10米，两 油罐的净距为16米。试设计采用单支避雷针 保护的最佳方案，并绘出避雷针的平面保护 范围。
习题：某变电站内有两根等高避雷针，高度 为25米、针间距离为45米。某被保护物位于 两针之间，被保护物高度为11米。试计算避雷 针在被保护物高度水平面上的保护范围？
b bx 确定： x=1.5(h0-hx)
h0为两针保护范围上部边缘最低点的高度，计算如下：
两针间距离与针高之比D/h不宜大于5。
避雷针、避雷线的保护范围
独立避雷针
构架避雷针
精品课件
高电压技术精品资源共享课程
避雷线用于保护架空线路，或厂站狭窄地区。
单回避雷线
双避雷线
精品课件
避雷针（线）结构组成
高电压技术精品资源共享课程
▲接闪器: 避雷线本身或避雷针的针头。（Φ10－12mm长 1－2m的镀锌或镀镍钢棒）
▲引下线：连接接闪器与接地体的金属导体。（Φ6mm圆 钢或截面积≮25mm的镀锌钢绞线,也可以利用钢筋或铁塔）
• 直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等金属 雷电入侵 的引入线引入建筑物内，发生闪击或雷击事故
波
3.1 防雷设备认知
精品课件
直击雷防护
高电压技术精品资源共享课程
侵入波防护
避雷针 避雷线
防雷保护装置
引雷于本身，并泄入大地 使被保护物体避免雷击
防雷接地装置
避雷器
防止沿输电线侵入变电站 的雷电过电压波
3.1 防雷设备认知
精品课件
高电压技术精品资源共享课程
➢ 三、避雷针（线）保护范围
电力系统 “折线法”、建筑 物“滚球法”
1.单支避雷针的保护范围
避雷针在地面上的保护半径
r 1.5hP
3.1 防雷设备认知
P—高度影响系数 h—避雷针的高度，m r—保护半径，m
精品课件
3.1 防雷设备认知
高电压技术精品资源共享课程
在被保护物高度水平面上的保护半径
当hx
h 2
时，rx
(h hx )P
ha P
当hx＜
h 2
时，rx
(1.5h 2hx )P
hx——被保护物的高度，m ha——避雷针的有效高度，m
避雷线保护范围
1绪论雷电是一种大气自然现象，对人类社会而言，雷电有时也会造成自然灾害。
人与自然总体上是和谐发展的，这是社会进步的前提，雷电灾害的范围和表现形式在这发展过程中也在发生变化，于此同时，雷电防护科学技术也在人类认识自然，抵御自然灾害过程中不断发展。
从久远的过去开始，雷电就对人类、人类赖以生存的自然资源和人类创造的物质文明构成巨大的威胁，例如，森林火灾有50%以上因雷电引发；人们居住生活的建筑物屡遭雷电破坏；电力、石化等工业设施常因雷击而发生灾难性事故。
不难看出，雷电灾害的范围随社会经济发展而扩大，其表现形式随其范围扩大而复杂。
因此，提高雷电防护科技水平势在必行。
富兰克林发明避雷针之后，这一防雷工程技术延续了百余年毫无发展，不仅是由于人类对雷电的认识停滞不前，而且还由于实际需要没有变化，避雷针还未显出其局限性[1]。
架空电线上直击雷和感应雷产生的或电压波沿线侵入建筑物内造成设备损坏、破坏房屋和人身伤亡等现象，这是富兰克林年代不可能见到的。
这是科技发展带来的新的雷灾，当然富兰克林的避雷针无法对付它，需要一种完全不同的思路来防止这种雷灾，那就是在过电压波入建筑物之前把它倒入地，为此而设计出来的避雷装置就是避雷线。
近年来，国外超高压线路有采用良导线避雷线的趋势，主要采用铅包钢线，它具有强度较高、不生锈、又有适当的导电率的优点。
一般用绝缘子使之与杆塔相互绝缘，利用间隙引导雷电流入地，这样，可利用避雷线作为载波通道并减少电能感应损耗。
本文主要介绍了雷电的形成、危害、防雷原理和防雷措施，还对单支避雷线进行了有效的安全防护范围的计算。
2雷电的形成及其危害2.1雷电的形成雷电是自然界的一种静电放电现象。
在阳光照射地面后，地面水分蒸发成水蒸汽，受热变轻上升。
上升气流中水汽遇冷气凝成小水滴，当水滴聚积很多时即成为云，云层很厚时便形成乌云。
云层中可带有不同电荷。
乌云可通过如下三种效应起电，即①水滴破裂效应:云中水滴被强气流吹袭，会分成两个以上水滴，而较大水滴带正电，较小水滴带负电，于是云层带有不同的电荷（正电及负电）；②吸收电荷效应:宇宙射线作用下，大气中存在正负两种离子，且空间存在自上而下的电场，该电场使云层上部聚负电，下部聚正电，在气流作用下使云层分离，从而使云层带不同种电荷；③水滴冻冰效应：云滴在气流作用下升入高空，遇冷结成冰晶后开始下降，在下降中又遇到云滴，在冰晶周围形成水膜，在冰晶及水膜间形成了电位差，其冰晶带负电而水膜带正电。
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▲引下线：连接接闪器与接地体的金属导体。 （Φ6mm圆钢或截面积≮ 25mm的镀锌钢绞线 , 也可以利用钢筋或铁塔）
▲接地体：一组埋入土壤或混凝土基础中、满 足规定接地电阻值的管状或带状接地电极，起 散流用。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
? 二、避雷针（线）保护原理
引雷作用
畸变电场
形成局部场强集中
相对的意义，不能认为在保护范围内的物体就完全不受 雷直击，在保护范围外的物体就完全不受保护。
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
电力系统 “折线法”、建筑
? 三、避雷针（线）保护范围 物“滚球法”
1.单支避雷针的保护范围
避雷针在地面上的保护半径
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
r ? 1.5hP
感应雷
? 击中设备附近，在放电过程中由于空间电磁场的急剧 变化而使设备感应出的过电压。不超过500kV, 威胁 35kV及以下
? 直击雷或感应雷从输电线路、通讯光缆、无线天线等 金属的引入线引入建筑物内，发生闪击或雷击事故
雷电入侵波
重庆电力高等专科学校
3.1 防雷设备认知
直击雷防护
侵入波防护
避雷针 避雷线
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
例：某厂油罐，高10m，直径10m，用一根高25m的避雷针保护。问针 与罐之间的距离x不得超过多少？
3.1 防雷设备认知
解：由于避雷针高度h=25m，故
10m
x
10m
P ?1
则被保护物高度上的保护范围为
rx
rx ? (1.5h ? 2hx )P
? (1.5? 25 ? 2? 10) ? 1 ? 17.5m
影响先导发展路径
H---定向高度 针
h≤30m H≈20h h >30m H=600m
线 H ≈10h H=300m
3.1 防雷设备认知
保护范 围是指 被保护 物在此 空间范 围内不 致遭受 雷击。
重庆电力高等专科学校
注意
绕击率：雷电绕过避雷装置而击于被保护物的现象，规 程推荐的保护范围是对应0.1%绕击率而言。
高电压技术
重庆电力高等专科学校 伍家洁 副教授
学习情境三 电力系统过电压防护
子情境3.1 防雷设备认知 子情境3.2 发电厂和变电站的防雷保护 子情境3.3 电力系统过电压与绝缘配合
1.1 绝缘材料的电气性能
重庆电力高等专科学校
子情境 3.1 防雷设备认知
3.1.1 雷电的模型 3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围 3.1.3 避雷器的认知 3.1.4 防雷接地装置的选择 3.1.5 防雷设备的检测试验
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
? 一、避雷针（线）的结构
避雷针用于保护发电厂和变电站，或装设在配电构架上，或独立架设。
独立避雷针
构架避雷针
避雷线用于保护架空线路，或厂站狭窄地区。
单回避雷线
双避雷线
避雷针（线）结构组成
▲接闪器: 避雷线本身或避雷针的针头。（Φ 10 －12mm长1－2m的镀锌或镀镍钢棒）
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
将雷电流引起的电力系统过电压称为大气过电压，也称雷电过电压
大气过电压
由直击雷引起, 持续时 间短暂，冲击性强， 与设备电压等级无关。 决定220KV以下系统 的绝缘水平。
直击雷过电压
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
雷电入侵波
感应雷过电压
直击雷
? 直接击中物体，雷电大电流引起可达上百万伏的过电 压，破坏设施绝缘，引发故障，必须加以防范
引雷作用和保护宽度比避雷针要 小，但其保护范围的长度与线路等 长，而且两端还有其保护的半个圆 锥体空间。
当hx≥h/2 rx=0.47(h-h x)P
当hx< h/2 r x=(h-1.53h x)P
3.1 防雷设备认知
重庆电力高等专科学校
4. 两根等高避雷线的保护范围
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
针与油罐之间的最远距离为
x ? 17.5 ? 10 ? 7.5m
2. 两支等高避雷针的保护范围
两针外侧的保护范围同单支避雷针 两针间保护范围应按通过两针顶点及保护范围上部边缘最低点的圆弧确定
一般两针间 的距离D不宜 大于5h。
h0
?
h?
D 7P
b x ? 1 .5 (h0 ? h x )
3. 单根避雷线的保护范围
P—高度影响系数 h—避雷针的高度，m r—保护半径，m
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
在被保护物高度水平面上的保护半径
当hx
?
h 2
时，rx
?
(h ?
hx )P?Fra bibliotekha P
当 hx＜
h 2
时，
rx
?
(1 .5 h
?
2hx )P
hx——被保护物的高度，m
ha——避雷针的有效高度，m
特别提醒
由于高度影响系数P的存在，避雷针太高时保护半径不与避雷针高度 成正比增大，所以不能得出 “避雷针越高保护范围越大”的结论。 被保护面积较大：多支避雷针联合保护、与避雷带结合。
防雷保护装置
引雷于本身，并泄入大地 使被保护物体避免雷击
防雷接地装置
避雷器
防止沿输电线侵入变电站 的雷电过电压波
重3.1庆防电雷力设高备等认专知科学校
减小电阻值，降低过电压幅值
?3.1.2 避雷针、避雷线的保护范围
【学习任务】 学习避雷针、避雷线的结构、保护原
理，掌握避雷针、避雷线保护范围的计算、设计
外侧的保护范围按单根避雷 线的计算方法来确定。
h0
?
h?
D 7P
间各横截面保护范围由通过 两避雷线1、2点及保护范 围边缘最低点O的圆弧确定。
5. 避雷线的保护角
保护角：避雷线的铅垂线与避雷线和边导线 连线的夹角。
保护角愈小，避雷线就愈可靠地保护导线免 受雷击
单根避雷线的保护角一般在20～30°； 220～330 kV双避雷线线路的保护角一般在20°； 500 kV的一般不大于15°； 山区宜采用较小的保护角。