避雷针的构造与技术要求

    避雷针的构造如图2-10所示，由接闪器、引下线、接地体和支持物四部分组成。

    图2-10    避雷针的构造

   (1)接闪器

    接闪器使整个地面电场发生畸变，但其顶端附近电场局部的不均匀程度，由于范围很小，对于雷云向地面发展的先驱放电几乎没有影响。因此，作为避雷针接闪器的端部尖不尖、分叉不分叉对其保护效能几乎没有影响。接闪器是否涂漆，对其保护作用也没有影响，但为了防腐蚀接闪器一般应热镀锌或涂漆。

    接闪器所用的材料及其尺寸，应满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性。以能承受雷电流的热破坏作用。避雷针接闪器，一般采用长为1~2m左右的热镀锌圆钢或顶部打扁并焊接封口的热镀锌钢管制成。针长在1m以下时，圆钢直径不应小于12mm，钢管直径不应小于20mm；针长为1～2m时，圆钢直径不应小于16mm，钢管直径不应小于25mm。在腐蚀性较强的场所，还应适当加大其截面积或采取其他防腐措施。

   (2)支持物

    避雷针的接闪器固定在支持物的顶部，通过支持物将接闪器伸向一定高度的空间，从而构成避雷针的保护被围。避雷针按支持物的不同分为独立避雷针和附设避雷针。

    独立避雷针是离开建筑物一定距离单独装设，通常采用水泥杆、木杆、钢塔架、多节不等直径的钢管或圆钢焊接的钢柱作为支持物。非金属支持物（水泥杆、木杆），通过引下线将接闪器的雷电流引入接地体。金属支持物通过本身的导电性能与接闪器和接地体构成通路，不需设引下线。但金属支持物的所有金属构件均应连成电气通路。独立避雷针的支持物，在结构上应满足一定的强度和刚度要求。

    附设避雷针是以建筑物和构筑物本身作为避雷针的支持物，将接闪器和引下线直接装设在建筑物上，它相对独立避雷针而言，故称为附设避雷针。

    避雷针按照支持物上接闪器离水平面的高度不同，保护同一目标避雷针数量不同，以及避雷针的布局结构不同，分为单支、双支等高、双支不等高、三支等高、三支不等高等多种形式。

   (3)引下线

    引下线是连接接闪器和接地体的金属导体，以使雷电流泄人大地。引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定性的要求，一般采用镀锌圆钢或扁钢，也可采用镀锌钢绞线，其尺寸要求分别是：圆钢直径≥8mm；扁钢厚度≥4mm，截面积≥48mm2；钢绞线截面积≥25mm2。

    引下线、接闪器和接地装置应确保连接牢固可靠，以减小连接处的电阻。连接的方法一般采用焊接，圆钢引下线与接闪器、接地装置的焊接长度为圆钢直径的6倍，扁钢引下线与接闪器、接地装置的焊接长度应为扁钢宽度的2倍。

    引下线沿支持物敷设方式分为明装和暗装两种，明装是沿支持物（避雷针支柱或建筑物墙）敷设，暗装是在建筑要求较高的情况下，将引下线布设在建筑结构内部。油库专用建筑物防雷装置的引下线一般都采用明装，以避雷针金属支持物或建筑物的金属件代替引下线时，应保证所有金属构件之间连接成电气通路。

    引下线应经最短途径接地，弯曲处的角度应大于90°。引下线距离支持物表面间隙为15mm。引下线每隔1.5~ 2m距离设支持卡与支持物固定。采用多根引下线时，为了便于测量其接地电阻和检查引下线、接地线的连接情况，宜在各引下线距地面1.8m处设置断接卡。

    在易受损坏处(地面上约1.7m至地面下0.3m)的一段引下线和接地线，应加竹管、塑料管、橡胶管、角钢或钢管等保护。采用角钢或钢管保护时，应与引下线连接起来，以减小通过雷电流时的阻抗。

   (4)接地装置

    接地装置通常是指接地体和接地线的总称。因为已经把引下线单独作为防雷装置的一个组成部分，所以，防雷接地装置主要是指接地体而言。接地装置是防雷装置的重要组成部分，用以向大地泄放雷电流，限制防雷装置的对地电压不致过高。

    接地体应满足机械强度、耐腐蚀性、热稳定性和接地电阻的要求。为了满足接地体的上述要求，接地体的选材、布置、埋人深度及土壤性质等都必须合理选择。接地体太短了增加接地电阻，太长了施工困难，增加钢材的消耗量，而且对接地电阻的减小甚微。接地体的表面积和截面积过小，通过雷电流时，将使周围过热或本身温度过高，土壤电阻变大。

    接地体通常采用圆钢、角钢、钢管等钢质材料制成人工接地体，所用钢材的尺寸要求是：圆钢直径≥10mm，扁钢厚度≥4mm，截面积≥100mm2，角钢厚度≥4mm，钢管壁厚≥3.5mm。在土壤腐蚀性较大的地方，接地体应热镀锌或加大截面积。

    接地体的结构布置，通常有垂直布置和水平布置两种形式。

    ①垂直接地体。用于土壤电阻率较高或接地体易打入地下的情况。垂直埋设的接地体，通常采用直径40~ 50mm的钢管或(40×40×5)~(50×50×5)mm的角钢，长度以2.5m左右为宜。垂直接地体一般由两根以上的钢管或角钢组成，可成排一字形布置或环形布置。为了减小接地体的屏蔽效应，相邻钢管或角钢之间的距离以5m为宜，多根钢管或角钢上端用扁钢或圆钢焊接成一个整体。

    垂直接地体的几种典型布置如图2-11所示。图中箭头所指之处连接接地线。

    图2-11    垂直接地体的布置

    ②水平接地体。适于土壤电阻率较低，不用打入垂直接地体就能满足接地电阻值要求，或地质坚硬、很难打入垂直接地体的情况采用。水平埋入的接地体，通常采用40mm×40mm的扁钢或直径为16mm的圆钢。水平接地体通常采用放射形布置或封闭形布置，相邻扁钢或圆钢间的距离以5m为宜，各连接点焊接成一个整体。水平接地体的几种典型布置如图2-12所示。

    图2-12    水平接地体的布置

    当建筑物附近没有良好导电地质时，为了降低接地电阻，可采用外引接地装置。即将接地体引伸到土壤电阻较小的地点，但外引长度不应大于2√ρ。ρ为埋设外引线处的土壤电阻率(Ω·m)。

    接地体在满足接地电阻要求的前提下，防雷装置的接地体可以和其他接地装置共用（独立避雷针除外），也可以采用钢筋混凝土基础等自然导体作为防雷装置的接地体。

    为了避免接地体受到机械损伤，以及减少气象条件对接地电阻的影响，接地体通常应埋入地下0.5~0.8m。。为了降低跨步电压，安装防直击雷接地装置时，距建筑物出入口和人行道的距离不小于3m。