雷击建筑物时的雷电流分布研究
防雷接地施工技术在高层建筑中的应用研究
《 建筑物 防雷设计规范 》明确规定 ，各防雷区交接处必须进行等 电位联结 。钢筋混凝 土结构 的建筑物最具备实现等 电位的条件 ，因为 其 内部钢筋的大部分都 是 自 然 而然地焊接或绑扎在一起的。在本工程 中，为 了达到等 电位 ，在地下一层配电室里设５ ０ × ５ ×１ ０ ０ ０ ａ ｒ ｍ 总等电 位端子排。从 各个方 向进入建筑物 的管线尽量采用全线埋地引入 ，入 户前与防雷接地装置相连 ， 入 户后与 总等 电位端子排连接。并应有 目 的地把办公楼内所有金 属物 ， 如混凝土 内的钢筋 、各种金属管道 、埋 地金属物 、电缆金属屏 蔽层 、电力 系统零线 、防雷接地线等焊接或用 导线可靠连接 ，使整个建筑形成一个 良好 的等电位体。当雷击时 ，建 筑物内部和附近大体 上是等 电位 的，而不会发生 内部设备被高电位反 击和人被电击的事故 。为了避免雷 电入侵 ，应在办公综合楼采用三级 避雷器保护。在办公综合楼 的变配 电所的高压柜 内的各相安装避 雷器 级保护 ，在低压柜 内安装 防雷装置作为二级保护 ，在办公楼的各层 供 电配电箱中安装 电源避雷器作为三级保护 ，并将配电箱的金属外 壳 与接地系统可靠连接 ， 使之成 为等 电位 。当直击雷感应雷在线路 上产 生的过电压波沿着导线进入室 内或设备时 ，避雷器电阻会突然降低 至 低值，近于短路状态 ，将闪电电流分流人地。
３ ． ２ 等 电位联 结 和避 雷器
２ 外部 防冒接 地装 置
２ ． １ 接 闪 器
接闪就是让在一定范 围内出现 的闪 电能量按人们设计的通道泄放 到大地 中去 。 目 前一般高层建筑较 多采用避雷针 、避雷带 、避雷网以 及 做接 闪的金属屋 面和金 属构件等 相结合 的方式 ，利 用金属导 体引 下 ，由接地 极泄 流人地 的方法 防直 击雷 。由于这种方 式制作安 装方 便 ，价格低廉 ， 在工程中为首选。
闪电回击过程中高层建筑物顶部感应电流电荷特征分析
Induced Current and Charge at the Top of High Buildings During Lightning Return Stroke
Cai Ran1, Luo Xin1, Gao Yan2, Du Qijiang1, Zhuang Hongbo1, Peng Xiaohong3, Fu Chunhua3
气象科技 进展
闪电回击过程中高层建筑物顶部感应 电流电荷特征分析
蔡然1 罗欣1 高彦2 杜其江1 庄红波1 彭筱虹3 傅春华3
（1 深圳市气象服务中心，深圳 518000；2 香港理ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ大学，香港；3 广东省东莞市气象局，东莞 523086）
摘要：基于深圳气象局石岩观测基地的梯度塔雷电观测影像，以深圳市地标性建筑物、建筑物群为例，利用COMSOL仿 真软件，建立了接近自然闪电的模拟通道，对建筑物周围环境和观测到的实际闪电通道进行建模，研究闪电下行先导接 近地面时，与地面凸起的物体（例如高塔和高建筑物）激发上行先导的连接过程。分析得出：在自然闪电发展过程中， 高层建筑物对其顶部产生的感应电荷和感应电流的影响，研究得出具体的量化指标，即在绝大多数情况下，高层建筑物 对闪电所引起的感应电流和感应电荷的扩大系数在2.0～4.5，同时发现有无相邻建筑物对建筑物顶部感应电荷的扩大系 数影响很小。 关键词：高层建筑，闪电，扩大系数，感应电荷，感应电流 DOI：10.3969/j.issn.2095-1973.2019.03.028
(1 Shenzhen Meteorological Service Center, Shenzhen 518000 2 Hong Kong Polytech University, HongKong 3 Dongguan Meteorological Bureau, Dongguan 523086)
雷击的入侵途径
雷击的入侵途径雷击形成：雷击主要有两种形式，直接雷击和感应雷击。
直接雷击:雷击直接击在物体上，产生电效应、热效应和机械力,称之为直接雷击。
感应雷击:雷电放电时，在附近导体上产生的静电效应和电磁感应，称之为感应雷击，雷电入侵途径为：1．传统避雷针的副作用产生二次感应雷击效应，雷电电流经过避雷针导地时感应到室内的传输线上，电子设备耐冲击能力差，受雷击更易使电子设备受到损坏。
通过对部分雷击事故的分析，发现许多雷击事故都是在避雷针接地完好的情况下发生的，分析原因就是二次雷击效应造成的。
2．电源线引入感应雷击：试验表明，雷电频谱在几十MHZ以下频域，主要能量集中分布在工频附近，因此，雷电与市电相耦合的概率很高,通过感应雷击耦合到各类传输线而破坏设备。
3.信号线引入雷击：为了扩大信号覆盖范围，就要尽可能地增加天线架设高度（65m以上的铁塔约占50%）。
这样，在提高信号覆盖范围的同时，也增加了铁塔引雷的概率，通过感应雷击耦合到各类传输线而破坏设备。
4.地电位反击引入雷击::通过阻性耦合方式经数据线，中性线及地线破坏设备，各种耦和会产生高达6000伏（根据IEEE）的瞬间电压而破坏电子设备。
雷电损害途径：1.网络数据线路在远端遭受直接或感应雷击，沿网络线路进入设备；2.有线通讯线路在远端遭受直接或感应雷击，沿通讯线路进入设备；3.建筑物内部的各种线路，感应雷击电磁脉冲辐射进入设备；4.电源供电线路在远端遭受直接或感应雷击，沿供电线路进入设备；5.地电压过高，反击进入设备；6.天线遭受直接雷击或接收感应雷击；7.避雷针引下线，在避雷针接闪泄放雷电流时，产生的电磁脉冲辐射；8.临近建筑物或附近地面、树木等遭受雷击，产生附近地面的跨步电压；9.95%的闪电发生在云对云之间，可以产生几万安培的电流;1.SPS电源净化系统填补了国内室内电源环保无污染的空白。
2.行业的领导者－SPS电源净化系统，集成浪涌保护器，电源净化器，电源控制器，电源保护器，电源滤波器，防雷器，浪涌消除器，噪声消除器为一体，提供干净无污染的室内电源。
湖南某大通道工程（过江段）项目雷电安全技术论证分析
湖南某大通道工程（过江段）项目雷电安全技术论证分析摘要：通过现场勘测及调研评估湖南某大通道工程（过江段），利用闪电定位和常规观测资料，统计分析过江段所在区的气候及雷暴活动特征，对本项目开展了雷电危害风险分析，同时进行了防雷设计参数的推算及雷电风险控制措施，有效降低项目建成后遭受雷击而引发雷电灾害的概率。
关键词：技术论证、雷电、风险、措施1 项目简介1.1该过江段全长5.475公里，主线标准段宽度为25m，双向六车道，主桥结构为双塔组合梁斜拉桥，跨径布置（165+380+165）m，全长710m;主梁采用组合梁，主梁净宽38.5米，梁高3.5m；索塔采用类圆月造型，由塔柱和横梁组成。
索塔高150m(50#塔)，147.365m(51#塔)。
过江段的斜拉索为空间双索面，主梁边跨斜拉索标准间距为7.5m、10.5m，全过江段共计136根斜拉索。
鉴于该大通道工程（过江段）所在地域处于水陆交界处，在本项目施工、项目运营中很容易遭受雷电灾害，速度非常快、强度非常大的雷电瞬态电压可能发生在大桥的各个不同位置，危害金属设备或人员，导致人员伤亡、构筑物损毁、服务中断等事故。
为最大限度减少和避免该类事故的发生，建设单位特委托灾防中心承担本项目的雷电安全技术论证工作，为该项目防雷工程的设计、施工和运行等多方面提出合理、安全、可靠的防护对策和建议。
1.2气候及雷暴活动特征该过江段地处亚热带季风性湿润气候地带，春、夏季冷暖交流交绥频繁，年均气温为17.4摄氏度，年均降水量1475.7mm，年均雷暴日数为47.7d，强对流天气频繁，大桥建设材料有大量导电率较高的钢材，对局部地电位具有明显抬升作用。
以大通道工程（过江段）为中心，统计其周边半径为2km、3km、4km、5km区域的雷电数据并分析，结果如下，1.过江段周边半径为2、3、4、5千米的圆形区域内，地闪密度分布较为均匀；2.过江段周边雷电流幅值最高为420KA，最小为0.2KA；3.过江段周边雷电流幅值主要集中在20KA-60KA，该区间比例大致占70%左右；大于100KA的雷电流较少，占总闪电的2.48%；4.过江段周边闪电发生主要集中在3-9月份，8月份为峰值，逐时分布主要集中在15:00-18:00。
高层建筑遭受雷击时感应电场的计算
高层建筑遭受雷击时感应电场的计算
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
冯雷， 周佩白 上海交通大学电力系
高电压技术 HIGH VOLTAGE ENGINEERING 2001,27(1) 8次
参考文献(2条) 1.戴传友 雷击金属结构物时近区磁场分布的研究[学位论文] 1998 2.卡兰塔罗夫;采伊特林 电感计算手册 1992
（5）
可求出任意点的电场强度。式（5）中 - V# 是由电
位差产生的场强；e A /e I 为时变的磁场产生的感
应电场。
再由
Ui = Edl
（6）
可求得空间中任意两点由感应电场产生的感应电动
势，它是雷电对设备引起损害的极重要参数之一。
2 计算实例
图 l 为 一 l0 层 楼（60m X 30m X l00m）的 建 筑 物，建筑物的钢架均由工字钢构成（见图 2）。每层 楼高假定为 l0 m。设一 2.6 / 40 !s、l00 kA 的雷电流 波（如图 3）击中楼顶 A 点，按文献 l 的方法算得的 a，b，c 三条支路上的雷电流波形如图 4。
a. 雷电流经建筑物钢架流入地下其每层面上 竖直钢架中的电流分量之和基本相等。
b. 高层建筑物遭受雷击时楼上和楼下的磁场 分布规律有较大不同，顶上几层的最大磁感应强度 将集中于雷击点附近钢架的周围；楼下各层的磁场 分布较均匀且相诧不大；在建筑物四周钢架附近的 磁感应强度会出现反常增大的情况。
c. 感应电场强度取决于" ! #" $ ，各层面上的 感应电场数值可高达数 kV / m，而楼下的感应电场并 不会有大的衰减，且其电场分布也基本相同。
图 ll 距地面 6l m 处可能出现的最大感应电场分布图
探究金属屋面建筑物的防雷
探究金属屋面建筑物的防雷金属屋面建筑物由于其本身的建筑特点，在雷电发生过程中遭受雷击的概率比较大，雷击不仅会破坏建筑外部的设施，而且对建筑内部的各项电子设备也会造成影响。
本文就金属屋面建筑物的防雷设计进行相应的探讨，从而有效防止雷击的发生。
标签：金属屋面；防雷设计；接闪器；引下线近年来随着人们生活水平的提高和社会科学技术的发展，建筑领域中各种各样的建筑形式也随之产生，由于人们对建筑物设计要求的不同，建筑物的材料使用也千差万别，很多建筑物采用金属屋面作为屋顶。
虽然这种屋面有质量轻和防水性好等优点，但是在雷雨天气过程中，这种屋面面临的雷击概率也是非常大的，雷击不仅会破坏建筑外部的设施，而且对建筑内部的各项电子设备也会造成影响。
在这种情况下，对于金属屋面建筑物的防雷设计要求也就越来越高。
一、确定建筑物的防雷级别国家标准《建筑物防雷设计规范》中的第2.0.3条，第2.0.4条中各条款的规定，在建筑物设计过程中对于建筑物是否需要防雷和防雷的等级要有明确的识别。
根据这个规定，可以清楚的知道建筑物的雷击大小跟建筑物所在的地理位置、气象因素以及建筑物的建筑结构和外形等因素有很密切的关系。
在进行建筑物防雷设计过程中首先要确定防雷等级。
建筑物的年预计雷击次数计算公式其中N为建筑物年预计累计次数k为校正系数，一般情况下，k的取值是1，但是要根据建筑物所处地的不同以及建筑物材质的不同适当调整k的取值，当建筑物是在旷野中，k的取值就需要取2.，对于金属屋面建筑物来说k的取值是1.5，还有包括土山顶部、地下水露头处以及山谷风口等地方的建筑雷击次数计算中k的取值都是1.5.表示的是在建筑物的建设地点平均每年发生雷击的密度表示的是建筑物地等效面积，也就是建筑物实际平面面积向外扩大后的总面积。
然后利用这个公式计算出建筑物的雷击次数，确定相应的防雷级别二、建筑物防雷设计要素建筑物的防雷系统设计中几个主要的要素需要充分考虑，（1）接闪器的设置（2）引下线的分流（3）建筑物内部的等电位连接（4）建筑物内部的微电子涉笔屏蔽保护（5）接地效果（6）建筑物内部各种线路的连接，对于金属屋面的建筑物来说，由于其本身结构特点的限制，在设计防雷系统的过程中需要注意的地方还是很多的1、接闪器接闪器主要的作用是接受雷电流，防止直击雷，它也是一种金属导体，在日常的使用过程中主要的接闪器有以下几种，避雷网、避雷带、避雷针。
关于防雷、接地和电气安全的研究
关于防雷、接地和电气安全的研究[摘要]发变电站的接地主要包括防雷接地、工作接地和保护接地。
接地系统的作用是保证电力系统安全可靠运行、确保运行人员和电气设备安全。
为了确保电网的安全稳定运行，提高供电可靠性，必须配备一套与一次系统相适应的安全保护系统，这也需要有良好的发变电站接地装置。
[关键词]防雷；接地；电气安全；中图分类号：tu895 文献标识码：a 文章编号：1009-914x（2013）10-0251-01一、雷的形成及其危害雷电是云内、云与云之间或云与大地之间的放电现象。
夏季的午后，由于太阳辐射的作用，近地层空气温度升高，密度降低，产生上升运动，在上升过程中水汽不断冷却凝结成小水滴或冰晶粒子，形成云团，而上层空气密度相对较大，产生下沉运动，这样的上下运动形成对流。
在对流过程中，云中的小水滴和冰晶粒子发生碰撞，吸附空气中游离的正离子或负离子，这样水滴和冰晶就分别带有正电荷和负电荷，一般情况下，正电荷在云的上层，负电荷在云的底层，这些正负电荷聚集到一定的量，就会产生电位差，当电位差达到一定程度，就会发生猛烈的放电现象，这就是雷电的形成过程。
雷电电荷在放电过程中，产生很强的雷电电流，雷电电流将空气击穿，形成一个放电通道，出现的火光就是闪电。
当雷电流从云中泄放到大地时，直接打在建筑物、构筑物及人畜身上，产生电效应、热效应和机械力，造成毁坏和伤亡，称之为“直击雷”；当雷电流从云中泄放到大地时，在其泄放通道周围产生电磁感应向外传播或直接通过导体传导，导致在影响范围内的金属部件、电子元件和电气装置，受到电磁脉冲的干扰而毁坏，称之为“雷击电磁脉冲”。
雷电可以分为以下几类：直击雷电、雷电感应、雷电波侵入、球形雷。
二、常用的建筑防雷设备和防雷措施雷电放电作为一种强大的自然力的爆发，是难以制止的。
目前人们主要是设法躲避和限制他的破坏性，其基本措施就是设置避雷针、避雷线、避雷器和接地装置。
避雷针、避雷线可以防止雷电直接击中被保护物体，因此也称作直击雷保护；避雷器可以防止输电线侵入变电所的雷电冲击波，因此也称作侵入波保护；而接地装置的作用是减小避雷针（线）或避雷器与大地（零电位）之间的电阻值，以达到降低雷电冲击电压幅值的目的。
雷电现象及危害
雷电现象及危害一、雷电现象及危害1.雷电产生的原因雷电现象比较复杂，它是由于地面湿气受热上升或空中不同冷、热气团相遇凝成水滴或冰晶形成积云，在运动时使电荷发生分离，当电荷积聚到足够数量时，就在带有不同电荷的云间或由于静电感应而产生不同电荷的云地间发生的放电现象。
雷云中可能同时存在着几个电荷聚集中心，所以经常出现多次重复性的放电现象，常见的为 2 ～3次，当第一个电荷聚集中心完成放电过程后，其电位迅速下降，第二个电荷聚集中心立即向着前一个放电位置移动，瞬间重复放电。
每次间隔时间从几百微秒到几百毫秒不等，但其放电电流将逐次递减。
2.雷电种类（1）直击雷带电积云接近地面与地面凸出物之间的电场强度达到空气的介电强度（25 ～30kV /mm）时发生的放电现象，称为直击雷。
（2）静电感应雷带电积云接近地面凸出物时，在其顶部感应出大量异性电荷，当带电积云与其他部位或其他积云放电后，凸出物顶部的电荷失去束缚高速传播形成高压冲击波。
此冲击波由静电感应产生，具有雷电特征，称为静电感应雷。
（3）电磁感应雷雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场，在邻近的导体上感应出很高的电动势，该电动势具有雷电特征，称为电磁感应雷。
（4）球雷雷电放电时产生的球状发光带电气体，称为球雷，球雷可能造成多种危害。
3.雷电参数（1）雷电流幅值雷电流幅值指主放电时冲击电流的最大值，该幅值可达数十至数百千安，雷电流幅值越大，出现的概率越小。
（2）雷电流陡度。
雷电流由零增长至最大幅值的这一部分，称为波头（τt），通常只有 1 ～4μs；电流值下降的部分，称为波尾，可长达数十微秒。
（3）雷电冲击过电压雷电冲击过电压指冲击电压的最大值。
4.雷电的危害（1）危害的形式①直接雷击的危害。
地面上的人、畜、建筑物、电气设备等直接被雷电击中，叫做直接雷击。
发生直接雷击时，特大的雷电流（几十至几百千安）通过被击物，在被击物内部产生高达几万度的温度，使被击物燃烧，使架空导线熔化。