发表防雷论文的问题公式

告诉你一外最简单的算法，假若你的避雷针高三米，哪么以避雷针为圆心，避雷针高三米为半径的圆，再从圆的边到避雷针顶部组成一个圆锥体的空间就是这支避雷针的保护范为．我以前就是做防雷工程的，防雷检测所检测的时候也是这样估算的．

附录四 滚球法确定接闪器的保护范围1．单只避雷针的保护范围应按下列方法确定（附图4．1）。（1）当避雷针高度h小于或等于hr时： ①距地面hr处作一平行于地面的平行线； ②以针尖为圆心，hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点； ③以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该弧线与针尖相交并与地面相切。从此弧线起到地面止就是保护范围。保护范围是一个对称的锥体；④避雷针在hx高度的xxˊ平面上和在地面上的保护半径，按下列计算式确定： （附 4．1） （附 4．2） 式中：rx——避雷针在 hx高度的xx′平面上的保护半径（m）； hr——滚球半径，按本规范表5．2．1确定（m）； hx——被保护物的高度（m）； r0——避雷针在地面上的保护半径（m）。 （2）当避雷针高度h大于hr时，在避雷针上取高度hr的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。其余的做法同本款第（1）项。（附4．l）和（附4．2）式中的h用hr代人。2．双支等高避雷针的保护范围，在避雷针高度h小于或等于hr的情况下，当两支避雷针的距离D大于或等于 时，应各按单支避雷针的方法确定；当D小于 时，应按下列方法确定（附图4．2）。（1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。（2）C、E点位于两针间的垂直平分线上。在地面每侧的最小保护宽度b0按下式计算： （附 4．3）在AOB轴线上，距中心线任一距离x处，其在保护范围上边线上的保护高度hx 按下式确定： （附4．4）该保护范围上边线是以中心线距地面的hr一点O’为圆心，以 为半径所作的圆弧AB。 （3）两针间AEBC内的保护范围，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在任一保护高度hx 和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法逐点确定（见附图4．2的1—1剖面图）。确定BCO、AEO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。（4）确定xxˊ平面上保护范围截面的方法。以单支避雷针的保护半径rx 为半径，以 A、B为圆心作弧线与四边形AEBC相交；以单支避雷针的（r0－rx）为半径，以E、C为圆心作弧线与上述弧线相接。见附图4．2中的粗虚线。3．双支不等高避雷针的保护范围，在h1小于或等于hr和h。小于或等于hr的情况下，当D大于或等于 时，应各按单支避雷针所规定的方法确定；当 时，应按下列方法确定（附图4．3）。 （1）AEBC外侧的保护范围，按照单支避雷针的方法确定。 （2）CE线或HOˊ线的位置按下式计算： （附4．5）（3）在地面上每侧的最小保护宽度b。按下式计算： （附4．6） 在AOB轴线上，A、B间保护范围上边线按下式确定： （附4．7）式中：x——距CE线或HOˊ线的距离。 该保护范围上边线是以HO′线上距地面hr的一点O′为圆心，以 为半径所作的圆弧AB。（4）两针间AEBC内的保护范围，ACO与AEO是对称的，BCO与 BEO是对称的，ACO部分的保护范围按以下方法确定：在hx和C点所处的垂直平面上，以hx作为假想避雷针，按单支避雷针的方法确定（见附图4．3的1—l剖面图）。确定AEO、BCO、BEO部分的保护范围的方法与ACO部分的相同。（5）确定xx′平面上保护范围截面的方法与双支等高避雷针相同。4．矩形布置的四支等高避雷针的保护范围，在h小于或等于hr的情况下，当D3大于或等于 时，应各按双支等高避雷针的方法确定；当D3小于 时，应按下列方法确定（附图4．4）。（l）四支避雷针的外侧各按双支避雷针的方法确定。（2）B、E避雷针连线上的保护范围见附图4．4的l—1剖面图，外侧部分按单支避雷针的方法确定。两针间的保护范围按以下方法确定：以B、E两针针尖为圆心、hr为半径作弧相交于O点，以O点为圆心、hr为半径作圆弧，与针尖相连的这段圆弧即为针间保护范围。保护范围最低点的高度h。按下式计算： （附4．8） （3）附图4．4的2—2剖面的保护范围，以P点的垂直线上的O点（距地面的高度为hr＋h0）为圆心，hr为半径作圆弧与B、C和A、E双支避雷针所作出在该剖面的外侧保护范围延长圆弧相交于F、H点。F点（H点与此类同）的位置及高度可按下列计算式确定： (hr－hx)2＝h2r－（b0＋x）2 （附4．9） （附4．10） （4）确定附图4．4的3—3剖面保护范围的方法与本款第（3）项相同。（5）确定四支等高避雷针中间在h0至h之间于hy，高度的yy′平面上保护范围截面的方法：以P点为圆心、 为半径作圆或圆弧，与各双支避雷针在外侧所作的保护范围截面组成该保护范围截面。见附图4．4中的虚线。5．单根避雷线的保护范围，当避雷线的高度h大于或等于2 hr时，无保护范围；当避雷线的高度h小于2 hr 时，应按下列方法确定（附图4．5）。确定架空避雷线的高度时应计及弧垂的影响。在无法确定弧垂的情况下，当等高支柱间的距离小于120m时架空避雷线中点的弧垂宜采用2m，距离为120～150m时宜采用3m。（l）距地面hr处作一平行于地面的平行线； （2）以避雷线为圆心、hr为半径，作弧线交于平行线的A、B两点； （3）以A、B为圆心，hr为半径作弧线，该两弧线相交或相切并与地面相切。从该弧线起到地面止就是保护范围； （4）当h小于2hr且大于hr时，保护范围最高点的高度h。按下式计算： hr＝2hr－h （附 4．11） （5）避雷线在hx高度的xxˊ平面上的保护宽度，按下式计算： （附4．12）式中：bx——避雷线在 hx高度的xx′平面上的保护宽度（m）； h ——避雷线的高度（m）； hr ——滚球半径，按本规范表5．2．l确定（m）； hx ——被保护物的高度（m）。（6）避雷线两端的保护范围按单支避雷针的方法确定。6．两根等高避雷线的保护范围，应按下列方法确定。 （1）在避雷线高度h小于或等于hr的情况下，当D大于或等于 时，各按单根避雷线所规定的方法确定；当D小于 时，按下列方法确定（附图 4．6）： ①两根避雷线的外侧，各按单根避雷线的方法确定； ②两根避雷线之间的保护范围按以下方法确定：以A、B两避雷线为圆心，hr为半径作圆弧交于O点，以O点为圆心、hr为半径作圆弧交于A、B点； ③两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算： （附4．13） ④避雷线两端的保护范围按双支避雷针的方法确定，但在中线上h0线的内移位置按以下方法确定（附图4．6的1—1剖面）：以双支避雷针所确定的保护范围中点最低点的高度 作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于E点。内移位置的距离x也可按下式计算： （附4．14）式中：b0——按（附4．3）式确定。（2）在避雷线高度h小于2hr且大于hr，而且避雷线之间的距离 D小于2hr且大于 的情况下，按下列方法确定（附图4．7）。① 距地面hr处作一与地面平行的线； ③ 以避雷线A、B为圆心，hr为半径作弧线相交于O点并与平行线相交或相切于C、E点； ③ 以O点为圆心、hr为半径作弧线交于A、B点； ④ 以C、E为圆心，hr为半径作弧线交于A、B并与地面相切； ⑤ 两避雷线之间保护范围最低点的高度h0按下式计算： （附4．15） ⑥ 最小保护宽度bm位于高处，其值按下式计算： （附4．16） ⑦ 避雷线两端的保护范围按双支高度hr的避雷针确定，但在中线上线h0的内移位置接以下方法确定（附图4．7的1—1剖面）：以双支高度hr的避雷针所确定的中点保护范围最低点的高度h0′＝（hr－D／2）作为假想避雷针，将其保护范围的延长弧线与h0线交于F点。内移位置的距离x也可按下式计算： （附4．17）7．本附录各图中所画的地面也可以是位于建筑物上的接地金属物、其它接闪器。当接闪器在“地面上保护范围的截面”的外周线触及接地金属物、其它接闪器时，各图的保护范围均适用于这些接闪器；当接地金属物、其它接闪器是处在外周线之内且位于被保护部位的边沿时，应按以下方法确定所需断面的保护范围（见附图4．8）：（1）以 A、B为圆心，hr为半径作弧线相交于 O点；（2）以O为圆心，hr为半径作弧线AB，弧线AB就是保护范围的上边线。注：当接闪器在“地面保护范围的截面”的外周触及的是屋面时，各图的保护范围仍有效，但外周线触及的屋面及外部得不到保护，内部得到保护。

移动通信基站的防雷与接地问题探讨工学论文

摘要： 本文论述了移动基站防雷接地系统经常出现的问题，介绍了移动通信基站防雷接地的重要性，防雷接地系统的构成和基本要求，并结合多年运维经验提出根据实际情况设计移动通信基站防雷接地系统的设计思想。

关键词： 移动通信;基站;防雷;接地

简介由于移动通信基站的天线设置大多安装在建筑物的房顶上，还有一部分安装在铁塔上，相对周围环境而言，形成十分突出的目标，从而导致雷击概率增多。通信设备损坏，耗费了大量人力财力。怎样才能有效地预防雷害，确保移动通信基站设备和工作人员的安全呢?几年来的维护经验告诉我们：必须根据每个基站的实际情况设计移动通信基站的防雷接地系统，实施基站针对性防雷。

1认清移动基站雷害的主要原因

移动基站防雷是一个复杂的系统工程，过去我们按照防雷理论[1]，尽量提高基站防雷系统的泄流能力，选用了80kA甚至100kA的大型防雷器，但是防雷效果却不尽人意，经常出现基站防雷器没有明显动作，基站设备却已经发生损坏[2]。是防雷器不好吗?不，防雷器都是检测合格的入网产品。原因是没有按照基站的实际情况设计防雷系统。经调查统计了黑龙江省近两年来的雷击事故，得出一条重要数据;基站内设备被直击雷和雷电感应破坏的概率为零。这是因为基站设备包括基站室外电力变压器的位置普遍较低[3]，完全处于建筑防雷设施或铁塔以及架空线路避雷系统和建筑防雷等外围的避雷系统泄放，所以基站设备很难遭到直击雷损害。

2防止地电压反击是基站防雷接地的主要课题

当雷电流基站附近的避雷器对地泄放时，由于接地电阻的存在必然引起基站工作地的电位升高，基站直流负荷如BTS电源、开关电源的监控单元、基站的动力环境监控器等设备相对远端地一般都存在寄生电容，这些设备一端接工作接地，无流的远端地与基站的工作接地间存在电位差，因而产生差模脉冲电压[5]。当超过设备绝缘耐压的容许限度时必然造成设备的损坏。基站的单相交流负荷如基站空调、照明等设备的零线接在变压器的交流地上，当雷电流沿基站附近的避雷器对地泄放时，变压器的交流地和交流重复接地电位也会升高，因此基站的单相交流设备也同样存在地电压反击的问题。

若把基站设备与接地有关的电路简单等效为线路电阻、线路寄生电感(可忽略不计)、线路负载(如传感器、BTS、空调、灯具等)、终端对远端地寄生电容组成的串联回路。假设基站的冲击接地电r为2欧姆，防雷器对地的泄放电流为2kA，这时基站的接地排的瞬间电压为U=1×r=4kV，可见负载两端的瞬间浪涌电压可达4kV，如不采取措施，必然造成设备损坏。

3因地制宜消减反击电压

怎样才能避免地电压反击造成的`损失呢?一般很自然会想到使用交流过压保护器和直流浪涌抑制器，即在交流变压器的低压侧、基站交流配电箱的地零间加装交流过压保护器;在直流负载的电源输入端加装浪涌抑制器。所有交流过压保护器和直流浪涌抑制器必须靠近被保护的设备安装，避免被保护设备由于接地或电源引线过长引起脉冲反射。除此之外一个非常重要的问题就是将基站的工作接地与室外避雷器接地在基站地网上的引接点分开焊接，这样可以大大降低基站工作接地母排的电压浪涌幅值。众所周知，雷电电流沿地网泄放时，在避雷器引下线与地网连接点附近土壤内形成一个强电位场，距离越近电压越高。将基站工作接地与室外避雷器接地分开，可以大大降低基站的反击电压。所以YD5068-98《移动通信基站防雷与设计规范》明确指出：基站工作地与防雷地在基站联合接地网上的引接点距离不应小于5m，条件允许时宜间距10~15m。实际上除电力线路外，基站的铁塔遭雷击次数最多，与铁塔共用接地网的基站经常受到地电压反击的损害，如果铁塔地网边缘距离基站大于5m，应在基站附近另建环形工作接地网;条件差的基站可以沿铁塔地网与基站工作接地引接线，补设接地桩;只能利用铁塔地网的基站也应把铁塔避雷接地的引接点与工作接地的引接点分别在对角塔基上安装。

对于山项基站尤其应注意将基站的工作接地与铁塔避雷接地及站基室外接地分开，因为山顶基站的接地电阻较大，接地引线较长，雷电流泄放相对缓慢，所以地电压反击比较严重。

降低基站接地电阻也有利于电压反击事故。接地电阻较大的山上基站，可利用塔基钢筋、蓄水池、无爆炸和电击危险的金属管路等自然接地体，埋设地桩有困难的山上基站也可从塔基沿山体的自然沟壑，最好选择阴暗潮湿的地方，制作横向辐射接地网，辐射接地网长度应小于30m，塔基四周辐射的横向接地网越多也有利于雷电散流。

4适当地选用电源线路保护空开

防止雷电波侵入避雷的响应特性有远近软硬之分：气体放电管和火花间隙防雷器是基于斩弧技术的角形火花隙和同轴放电火花隙，当线中电压超过防雷器的击穿电压后，防雷器的绝缘电阻立刻急剧下降，放电能力较强，残压相对较高，恢复电压低于原来的击穿电压，属于硬响应特性;属于软响应特性的压敏电阻和浪涌抑制二极管，其特点是响应时间短，放电电流小，残压低，而且恢复电压基本不变。硬响应特性的防雷器工频后续电流和防雷器绝缘劣化可能造成线路短路，所以防雷器前面应该配置过流保护空气开关或熔丝。其额定电流应小于防雷器的最大短路允许强度。如果主电路保护空开关大于防雷器的最大保险丝强度，应设避雷器分路保护空开。

5实现分级防雷

防雷器的残压是保护基站设备的最重要参数，一般来讲，泄流能力强的防雷器，响应时间长，残压高。世界上没有任何一种防雷器能满足所有混合雷电冲击波、残压以及响应时间指标要求，所以应根据基站电源设备的绝缘等级划分防雷层次，实现多级防护，对雷电能量逐级减弱，使各级防雷器残压相互配合，最终使过电压值限制在设备绝缘强度之内。另外多级防护对于某一级防雷器失效、防雷器的残压不配合设备绝缘强度等也是必须的。我们认为应该结合YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》和基站的实际情况，从交流电力网高压线路开始，根据基站主要电源配套设备的耐雷电冲击指标和防雷器残压要求，采取分级协调的防护措施，进行基站的防雷系统设备。避雷器的直流1mAA参考电压是我们选择避雷器的绝缘要求，选用时应考虑电网的电压波动上限值和操作过电压远小于直流1mA参考电压。

实现各级防雷器的能量分配与电压配合的要点在于利用两级防雷器之间线缆本身的感抗。电缆本身的感抗有一定的阻碍电流及分压作用，使雷电流更多地被分配到前级泄放。当保护地线与其它线缆紧贴敷设或处于同一条电缆之内时，要求两级防雷器之间线缆长度在15m左右，当防雷器接地线与被保护电缆有一定距离(>1m)，这时要求线缆长度大于5m即可。在一些不适合采用线缆本身作退耦措施的，如两级防雷器靠近或线缆长度较短时，可利用专门的退耦器件，这是无距离要求。

参考文献

[1]YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范[S].

[2]张殿富.移动通信基础[M].北京：中国水利水电出版社.

[3]金山，刘吉克，陈强.YD/T 1429-2006通信局(站)在用防雷系统的技术要求和检测方法[S].2006.

[4]曹和生，吴少丰，匡本贺.GB/T 21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].2008.

[5]张农.关于基站防雷接地的问题[J].邮电设计技术，2004(4).

随着经济发展和社会需要，高层建筑如雨后春笋般不断出现在各个城市各个地区，防雷电气技术也越来越重要了。下面是我为大家整理的建筑防雷电气技术论文，希望你们喜欢。

高层建筑电气设计中的防雷技术

【摘 要】在高层建筑电气设计中，防雷接地设计是一个重要环节。本文简单介绍了建筑物防雷的等级分类，及不同类型的建筑物应当采取的防雷措施。具体分析了高层建筑的几种防雷措施，包括接闪器、引下线、接地装置、防雷电反击措施、防高电位进入措施及基础接地体施工与设计的问题。

【关键词】高层建筑;电气设计;防雷;接闪器;引下线;接地装置

一、引言

随着经济发展和社会需要，高层建筑如雨后春笋般不断出现在各个城市各个地区，随着建筑物高度的增加，防雷问题也越来越受到重视。为了满足人们生活的需要，各种类型、各种功能的电气设备越来越多，在使用这些电气时，必然会给高层建筑物带来一定程度的安全问题。所以研究高层建筑电气设计中的防雷技术问题有很重要的意义。

二、建筑物的防雷等级及防雷措施

(一)建筑物的防雷等级

按照建筑物对防雷的要求，根据其使用性质、重要性、发生雷电次数的可能性和后果，可将建筑物防雷等级分为三个级别。

第一类防雷建筑指的是制造、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或具有爆炸危险，会因电火花造成爆炸，且会造成人员伤亡和巨大破坏者。

第二类防雷建筑指的是国家级重点建筑物，对国民经济意义重大且装有大量电子设备的建筑物，具有爆炸危险、电火花不易引起爆炸或不至造成人员伤亡和重大破坏者，预计雷击次数大于0.06次/a的重要办公建筑和人员密集的公共建筑物以及预计雷击次数大于0.03次/a的一般建筑物。

第三类防雷建筑指的是没有前两个级别高但是也有一定雷击危险的建筑物。

(二)建筑物的防雷措施

按《建筑物防雷设计规范》(GB 50057-2010)中的一般规定，各类建筑物均应采取防雷电波侵入和防直接雷的措施。

第一类防雷建筑物和第二类防雷建筑物中，有爆炸危险的场所，应有防雷电感应和防雷电波侵入、防直击雷的措施。第二类防雷建筑物除有爆炸危险的场所外，以及第三类防雷建筑物，应采取防雷电波侵入和防直接雷的措施。具体防雷措施参考规范第3.2.1条至3.4.10条。

据研究观测发现，屋顶的坡度能够影响建筑物容易遭受雷击的部位。

建筑物屋面很少会遭受雷击。设计时应分析屋顶的实际情况，确定最易受雷击的部位，然后根据要求在这些部位装设避雷针或避雷带或避雷网进行重点保护。

三、高层建筑物的防雷措施

(一)接闪器

接闪器是一种金属物体，专门用来接受直接雷击。接闪的金属杆称为避雷针。接闪的金属线称为避雷线，又称架空地线。接闪的金属带、金属网称为避雷带、避雷网。接闪器应该由独立避雷针，架空避雷线或架空避雷网或直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带、避雷网中的一种或几种组成。

接闪器要通过接地引下线与接地体(接地装置)相连。

接地体用来向大地引泄雷电流，为埋入地下土壤中的各型接地极的总称。

在国内，目前除仅有的几个高级建筑(如北京长城饭店、广州花园大酒店等)采用E、F放射性避雷系统中的放射电极之外，其他高层建筑多采用避雷带或者避雷网作为接闪器，很少使用避雷针。有些建筑面积高达数万甚至数十万平方米，但宽高比一般也比较大、建筑天面面积相对较小的高层建筑 ，通常只要在天面四周及水池顶部四周明设避雷带，局部再加些避雷网即可。

(二)引下线

在高层建筑中，我国建筑工程施工时常用的方法是利用柱或剪力墙的钢筋作为避雷引下线。这种方法已经写入国标《建筑物防雷设计规范》。规范规定，引下线的截面积不应小于直径为10mm的钢筋的截面积，而高层建筑中主筋截面积在20mm以上的很常见，所以要想达到这一要求并不难。为了安全，通常施工中至少采用截面积16mm的主筋做避雷引下线，一般用两根。施工中，标明引下线位置，防止上下焊接错位。

高层建筑防侧击雷施工时，将避雷引下线与圈梁、大梁链接，再尤其引出至预埋铁件，然后由预埋铁件与金属门窗焊连。但是这道工艺工程量相当大，且存在一定困难，如何解决铝合金门窗接地，尚是防雷设计中一个值得研究和探讨的问题。若建筑物采用的是玻璃幕墙，那就方便得多了。

(三)接地装置

目前，我国的高层建筑接地装置大多是采用以建筑物的深基础作为接地极的方法。这种方法有很多优点，如接地电阻低、电位分布均匀、均压效果好、施工方便、维护工程量少、节省材料等。

高层建筑多是钢筋混凝土做基础，所以凝固后有很多的孔隙，地下水渗入其中，由于是硅酸盐混凝土，使得导电能力增强。又因为混凝土基础中，钢筋密密麻麻、纵横交错，捆绑焊接后直接与导电性硅酸盐混凝土接触，从而使得接地电阻很低。桩基接地，如同使整个建筑物在地下形成了一个大型均压网，均压效果显著。同时，利用主筋接地，节省了大量钢材。

(四)防止雷电反击

在高层建筑施工中，建筑物的结构钢筋实际上都已经跟接地装置或松或紧地连成一体了。但是为了防止雷电反击，还应将建筑物内的一切金属导管和金属构件及支架等均与接地装置相连。垂直敷设的电气线路，可在适当部位装设电压击穿保护装置。最好将各种接地装置都连接成一体。上面的几种方法都是根据等电位原理，使电位均匀，避免建筑物受到雷电反击的危害。

(五)防止高电位引入

雷电波入侵，容易造成室内高电位引入问题。为防止产生此类问题，进入建筑物的架空金属管道应在入户处与接地装置相连接。应尽量采用全电缆进线，若全电缆进线实在有困难，架空线路应在入户前50米外换接电缆进线，换接处需要装设避雷器，同时，避雷器、架空线绝缘子铁脚、电缆外皮均应接地，接地时的冲击电阻要小于等于10Ω。进入建筑物的金属管道或低压直埋电缆线路，应在入口处将电缆外皮、电缆金属进户导管等与接地装置相连接。

(六)基础接地极设计与施工

在施工过程中，高层建筑的基础桩基(不论是挖孔桩、冲孔桩、钻孔桩)都是将一根根钢筋混凝土柱子伸入地下，直达几十米深的岩层。桩基上面做建筑物的承台，把桩基连成一体。承台也是用钢筋混凝土制作的，一般有一米多厚，承台上面是建筑物的剪力墙及柱子，建筑物的地面部分就座落于承台之上。

四、结论

高层建筑的防雷问题直接影响到建筑物的使用安全，威胁到人们的生命和财产安全，所以应当引起足够的重视，由于高层建筑的高度越来越高，建筑越来越多，其防雷设计也存在一定的问题和缺陷，有待业内人士和相关人员进一步的研究和探讨。

参考文献：

[1]GB 50057-2010， 建筑物防雷设计规范[S].北京：中国计划出版社，2010.

[2]刘思亮.建筑供配电[M].北京：中国建筑工业出版社，1998.

[3]张郁芳.浅谈某高层住宅电气设计中的防雷接地设计[J].山西建筑，2008，34 (20)： 189-190.

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