一、 防雷原理

直击雷经过接闪器[如避雷针（带）]、引下线和接地装置而直接泄放入地，从而防止建筑物或者需要防护的构建物等遭受雷击伤害。

完整系统防雷方案包括外部防雷和内部防雷，本案只要有外部防雷:

外部防雷包括接闪器（避雷针、带、线）、引下线（建筑物钢筋、人工引下线）、接地装置（接地体、地网）等等，其主要的功能是为了确保建筑物或构建物等本体免受直击雷的侵袭，将可能击中建筑物的雷电通过避雷针、避雷带、引下线、接地体等，泄放入大地。

当雷电发生在距离建筑物或构建物较近的地方，通过避雷针将可能击中于建筑物本体的雷电吸引并通过避雷针泄放入大地，引雷进入大地的过程，避雷针必须和树木有绝缘层隔离，引下线要用绝缘管等绝缘物质包裹着，防止雷电流进入树木，对树木产生破坏。

二、设计依据

1 甲方提供的设计要求；

2. 《古树名木防雷技术规范》

3. 《中华人民共和国文物保护法》；

4. 《文物建筑防雷技术规范》QX189-2013

5. 《文物建筑雷电防护技术规范》DB11/741-2010；

6. 《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010；

7. 《古建筑木结构维护与加固技术规范》GB50165-92；

8. 《建筑物防雷》IEC 61024

9. 《古建筑物木结构维护与加固技术规范》lGB50165-92  （摘要）

10. 其它现行国家规范、规程及标准；

11. 现行文物保护、管理规范、规定和条例；

三、防雷、接地系统设计；

3.1 防雷等级

根据《古树名木防雷技术规范》规定本工程应划分为第二类防雷文物建筑。应根据该规范进行设计、施工。

本次古树防雷系统主要有：避雷针、引下线、接地装置等系统构成。避雷针主要用于防直击雷，等电位连接进行侧击防护。由于古树防雷设置不仅要具有实效性，同时要尽量保持其原有风貌，所以用避雷针不超出树木太多的情况下，根据滚球半径法，能覆盖整个树木，保持美观的同时做到防雷的效果。

3.2 防直击雷措施

3.2.1 接闪装置

依据规范要求，本方案采用避雷针的接闪方式。在古树顶部附近做避雷针，避雷针采用预放电避雷针，下面加防雷支杆2米左右，避雷针应与树木采用可伸缩性抱箍固定，可伸缩性抱箍为生态抱箍，可随树木生长伸缩，不影响树木，同时起到固定的作用。

由于本次防雷设计范围仅为树木的整体.周围其余建筑均无任何防雷保护装置，根据滚球半径法计算：Rp=½{h(2hr-h）+Δt(2hr+Δt)}

3.2.2 引下线装置

根据DB11/741-2010《文物建筑雷电防护技术规范》第7.3.1.4条要求，“第二类防雷文物建筑引下线分布间距不大于18米；冲击接地电阻值不大于10Ω”。“根据现场环境实际情况，引下线沿树干引下。每棵树用两根引下线，分别引导到树的旁边处的不同的接地装置上。为保证引下线与其他接触物质起到良好的绝缘性，采用直径50mm交联聚乙烯保护管进行全程绝缘保护，若现场施工环境不具备安装条件，可将引下线进行明敷设，明装引下线在尽量保持隐蔽不影响树木美观的前提下最短路径垂直引下，为求整体美观性，经过专业的涂刷工艺，将接地保护管尽量与树木等周围环境颜色保持一致。

3.2.3 接地装置

1）防雷接地装置的接地电阻与土质的关系：

接地装置的接地电阻与土壤电阻率、接地装置的结构和布置有关。接地系统的接地电阻值与土壤电阻率和接地系统的面积的关系式如下：

R≈0.5x   （1）

式中：-土壤电阻率，单位：Ω·m；S-接地系统的面积，

单位：m²。

公式（1）表明，土壤电阻率越大，接地电阻值就越高。而古树周围的土壤电阻率较高。正是由于古树的特性给防雷接地装置的接地效果带来了一系列问题：接地阻值不易降低，地阻值受季节影响易反复，土质坚硬、施工困难等。

2）降低接地电阻的方法

在高土壤电阻率地区要求获得较低接地电阻的方法主要有：

采用多支线外引接地装置，即扩大接地系统的面积。从前述的接地系统的接地电阻值的计算公式可以看出：接地系统的接地电阻值R与接地系统的面积S的平方根成反比。因此，扩大接地系统的面积是可以降低接地系统的接地电阻。

但对于古树而言，其接地系统面积几乎可以无限扩大。因此，接地系统采用挖一个长5米深1米宽1米的深沟，铺设接地材料，把电阻尽可能的降低。

四，防雷材料

避雷针

提前放电避雷针JLT-A6000

产品说明

提前放电避雷针，JLT-A6000主要特点：

1、非电子式，长寿命；
2、雷击后防护质量不会改变；
3、无电子系统，不会因浪涌冲击而损坏；
4、提供不同保护半径的多种型号选择；
5、当有闪电时，才会自我激活，安全可靠；
6、外形美观；
7、无需维护.

技术参数：

提前放电避雷针，JLT-A6000工作原理：

LDY-A6000  避雷针主要由激发器从自然界的电场中吸收并储存能量。反射器及避雷器针尖与大地有良好的电气连接，处于等电位状态。
所以通常情况下，激发器与反射器之间有电场强度，每当雷闪发生前，电场强度会迅速增大，激发器与反射器之间的电位差大致相当于
雷云与大地之间的电位，他们之间的电压降迅速增加会造成尖端打火，并使尖端周围的空气离子化，形成尖端放电现象。避雷针的中央
收集杆和激发器之间的电场迅速增加，造成尖端产生的空气离子化，并在极短的时间内放电，因大量离子的存在，从而使大自然的Corona
效应减低，产生一预期上行的放电通道，可迅速、安全地将雷电截击及全泄放到大地。

引下线的安装

各建筑的引下线上端与避雷针连接，下端与接地母线相连接，连接方式采用放能焊接工艺。在树木两侧设计两根引下线，并用绝缘管保护。每处引下线的冲击电阻不应大于10欧姆。明敷的引下线在距地面上2.7m至距地下0.3m处采用直径交联聚乙烯保护管，要求保护管总壁厚达到3mm以上的保护措施，尽量设置在行人不易接触之处，塑料管的颜色应与建筑颜色相统一。

引下线应尽量避开人员出入口，对无法避开行人的引下线除做好绝缘保护措施外，应在引下线护套管上加装警示标志牌，确保行人安全。

接地材料

1、接地材料有以下要求：

a、采用热镀锌钢管时，钢管壁厚不小于3.5m;

b、采用热镀锌角钢管，角钢不小于50mm*50mm*5mm;

c、采用热镀锌扁钢时，扁钢不小于40mm*4mm;

d、采用热镀锌圆钢时，圆钢直径不小于8m;

e、非金属接地模块分为烧制型与压制型，常用规600mm*150mm*100mm,

f、铜包钢接地棒，镀铜厚度；≤0.25mm，ф16*1500mm型号JLTD-1500

g、离子接地棒时，JLTD-1000/54

h、采用物理降阻剂时，电阻率R=0.45，降阻率在60-95%之间，石墨含量70%，型号：JLTD-JZJ-25与JLTD-JZJ-10

2、地网施工布置

地网布置依据地形设计为一字。

3、地网挖掘

接地地网挖掘深度大于0.8米，根据土壤如：石头、沙土、建筑垃圾、黄土等情况，北方城市一定要达到冻土层以下。

4、焊接与防腐处理

接地体（线）的连接应采用焊接，焊接处焊缝应饱满并有足够的机械强度，常见的焊接分为：电焊与放热焊接。焊接不得有夹渣、咬肉、裂纹、虚焊、气孔等缺陷，焊接处的药皮敲净后，刷沥青做防腐处理。

采用搭接焊时，其焊接长度如下：1）镀锌扁钢不小于其宽度的2倍，三面施焊。（当扁钢宽度不同时，搭接长度以宽的为准）。敷设前扁钢需调直，煨弯不得过死，直线段上不应有明显弯曲，并应立放。2）、镀锌圆钢焊接长度为其直径的6倍并应双面施焊（当直径不同时，搭接长度以直径大的为准）。3）镀锌圆钢与镀锌扁钢连接时，其长度为圆钢直径的6倍。4 ）镀锌扁钢与镀锌钢管焊接时，为了连接可靠，除应在其接触部位两侧进行焊接处，还应直接将扁钢本身弯成弧形与钢管焊接。

影响接地电阻原因

1)选择地网接地线及导体截面不足，或对系统发展规划的短路电流分析结果偏差较大，使接地线及导体的截面不能满足热稳定校验的要求。

2)对接地装置施工防机械损伤、防腐蚀问题重视不够，或根本没有采取必要的防腐措施。

3)接地装置敷设时埋设深度不够，垂直接地体间距过小，焊接质量不合格，没按设计规定进行规范施工，防雷地网材料选用了不合格的接地材料。

4)接地体(线)连接不正确，在一个接地线中串接了几个需要接地的电气设备，直接接地或经消弧线圈接地的变压器，没有采用专用的接地线。

5)独立避雷针没有设独立的集中接地装置，或该接地装置与主接地网的地下连接点至35kV及以下设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度小于15m。

6)土壤电阻率偏高，没有按规程要求正确选用高效降阻剂。降阻剂现在市场价格混乱，建议采用石墨含量高的物理降阻剂。

部分防雷接地材料

1）非金属接地模块

产品分类：压制型

常用尺寸:400mm*500mm*60mm

规格型号：JLTD-01M

外观种类：长方形、圆柱型、梅花型等

产品性能及特点
1、接触电阻大大降低 2、接地电阻稳定

3、减少地电位及反击 4、使用寿命长

5、施工安装简单
产品使用方法
1、低电阻接地模块可选有垂直埋置或水平埋置。埋置深度不宜小于0.9米，一般为0.8~1.0米
2、采用多个模块埋置时,模块相距不宜小于2.0米.如条件不允许,或适当减小,与此同时就减小计算模块用量时模块系数的取值.
3、把模块包裹上JLTD-Z25高效防腐降阻剂.
4、回填上时应多灌水,分层夯实,回填完毕后再次浇水湿润.等模块充分吸湿(72小时)以后测量接地电阻.

2）铜包钢接地棒JLTD-1500

铜包钢接地棒有组合式和单根式的两种，组合式接地棒施工更加方便，配有同轴连接管、驱动头和钻头等配件，根据不同地质及使用要求可以通过硅黄铜连接管连接，任意增加镀铜接地棒的长度。顶端采用驱动头（连接螺栓）连接，供接地棒打深时打击使用。末端采用特制钻头（连接螺栓）连接，将接地棒打深。

技术参数

1.镀铜层厚度≥0.254mm(符合UL 467《接地与搭接设备安全标准》)2.抗拉强度60000n/cm23.平直度误差≤1mm/m4.铜层可塑性：接地棒（线）弯曲30度时，折角内外缘无裂缝现象5.铜层结合度：经附着力试验，除虎口钳钳口咬合处出现剥落铜层，其余部分铜钢结合良好，未出现剥离现象。可以按要求的长度连接接地棒，接地棒可以深入地下30m，而不受任何可能增加土壤电阻率及接地电阻的气候条件（如干旱和霜）的影响。

降阻剂由多种成份组成，其中含有电解质、石墨、固化剂、润滑剂、高效防腐剂及填充材料等。它呈黑色粉末状，是一种良好的导电体。将它施于接地体和土壤之间，一方面能与金属接地体紧密结合，形成足够大的电流流通面；另一方面又能向周围土壤渗透，有效降低周围土壤电阻率，在接地体周围形成了一个变化平缓的低电阻区域，从而达到降低接地电阻值的目的。