臺灣博碩士論文加值系統

雷擊是重大天然災害之ㄧ，雷擊所造成的線路及設備的損壞及其衍生的損失相當慘重，故建築物的防雷措施非常重要。 目前的建築物都有其防雷措施，但雷擊事故仍時有所聞，對建築物內的電器設備及耐用年限都有極為不利的影響，為達到居住人員及內置設備的保護，傳統的防雷策略須有檢討改進的必要。在避雷設計上，一般使用圓錐體保護角法、滾球法及網柵法： 圓錐體保護角法的保護角的大小會隨高度而改變，當結構物的高度增加時，若想維持其低失敗率則需縮小其保護角度。滾球法是以S為半徑的1個球體，沿需要防護雷擊的部位滾動，當球體只觸及接閃器(包括被利用作為接閃器的金屬物)，或在球之下部份，就得到接閃器的保護。網柵法則是網格狀避雷索，分布於建築物頂部，以達到避雷效果。本文採用此三種不同的保護方法，分別針對不同外型的建築物作架設，以期能有效的保護建築物內的人員，並設計其裝設方法及探討保護效率。

A lightning strike to a structure is one of the important natural disaster for the buildings. The electric shocks will cause the serious damage to the wiring and the building itself.Therefore, the installation of lightning conductors is important for the safety of buildings.
Most of the modern buildings have lightning protection installation.However, because lightning strikes happened frequently, for better protection of human lifes and buildings, the traditional lightning protection tactics still have rooms for improvement. For the design for lightning rods,there are the Protective Angle Method、the Rolling Sphere Method and the Mesh Size Method.For the Protective Angle Method, the protection angle is changed with the height of the construction.To keep the low failure rate,the protection angle has to be reduced when the height of the structure is increased. The Rolling Sphere Method is to use a sphere with radius S, rolling along the part that need to be protected from lightning strike. Where S is the striking distance for the lightning. The part below the sphere to the ground will get protection from the lightening. The Mesh Size Method is using a network of lightning protectors set up on top of the structure in order to conduct the lightning . In this paper, we apply these three different protect methods to the building structures for an ample protection for the staff and the equipment inside the structures . There will also be the discussion for the design of lightning install methods and their the protetion efficiency.

中文摘要...........................................i
英文摘要..........................................ii
誌謝.............................................iv
目錄.............................................iv
表目錄...........................................viii
圖目錄...........................................ix
第一章 緒論........................................1
　　第一節　研究動機與背景...........................1
　　第二節　研究目標與文獻探討.......................2
　　第三節　論文架構................................3
第二章 雷擊成因及災害防治對策........................4
　　第一節　前言...................................4
　　第二節　閃電的自然現象..........................5
　　第三節　雷擊電流的特性.........................11
　　第四節　台灣地區落雷情況與召雷擊率...............14
　　　　　　壹、對地落雷密度(GroundFlashDensity，GFD).......15
　　　　　　貳、台灣地區IKL分析.............................17
　　　　　　叁、直雷擊的機率................................19
　　第五節　雷電對建築物的損壞及保護對策.....................20
　　　　　　壹、雷電對建築物的影響..........................20
　　　　　　貳、對建築物的損壞源和損壞類型...................20
　　　　　　叁、損失類型...................................23
　　　　　　肆、雷擊保護對策...............................26
　　第六節　結語.........................................31
第三章 避雷保護系統的介紹.................................32
　　第一節　避雷保護系統的發展............................32
　　第二節　避雷保護系統的結構............................33
　　　　　　壹、外部避雷保護系統(External lightning protection system)33
　　　　　　貳、內部避雷保護系統 (internal lightning protection system)41
　　第三節　避雷針接閃性能的理論基礎...................................47
　　第四節　避雷針(線)保護範圍之模擬實驗...............................54
　　第五節　國內外相關避雷接地法規介紹.................................66
　　第六節　結語....................................................68
第四章 台南監獄避雷保護系統裝設位置之研究..............................69
　　第一節　研究背景................................................69
　　　　　　壹、地形介紹............................................70
　　　　　　貳、建構物介紹..........................................74
　　　　　　叁、監獄建築物之特殊性與外部避雷器架設位置考量因素..........76
　　第二節　分區介紹－行政大樓......................................78
　　　　　　壹、行政大樓...........................................78
　　　　　　貳、引雷空域...........................................82
　　第三節　分區介紹－舍房及指揮塔..................................85
　　　　　　壹、指揮塔............................................87
　　　　　　貳、舍房..............................................91
　　第四節　分區介紹－特殊收容區...................................93
　　　　　　壹、特殊收容區 .......................................93
　　　　　　貳、 建築物週邊的保護範圍...............................97
　　　　　　叁、本區避雷保護空域...................................99
　　第五節　結語.................................................100
第五章 結論與未來研究方向.........................................101
　　第一節　結論.................................................101
　　第二節　未來研究方向..........................................102
參考文獻........................................................103
自傳...........................................................103
表目錄
表2-1 雷擊電流之參數 (負極性雷) [6] ...............................12
表2-2 國外推估GFD之公式[11]......................................15
表2-3 台灣區域之落雷密度推估公式[13]..............................16
表2-4 台灣地區雷暴日換算至對地落雷密度[13].........................16
表2-5 台灣地區歷年IKL統計數據分析[11].............................19
表2.6雷電對普通建築物的影響[14]...................................22
表2-7 不同雷擊點導致建築物的損害和損失[14].........................24
表3-1 各種類型保護等級的保護角大小、滾球半徑和網柵寬度[18]...........36
表3-2 配電線路各種設備耐衝擊過電壓額定值[23].......................43
表3-3 各國避雷規範對下導體之限制[33]..............................66
表3-4 各國避雷規範對接地電阻值之限制[33]..........................67
表4-1 考量因素與設置說明.........................................77
表4-2 行政大樓各樓層保護投影範圍及空間保護率.......................81
表4-3 指揮塔各樓層保護投影範圍及空間保護率.........................89
圖目錄
圖2-1 電荷反轉理論示意圖[7]......................................9
圖2-2 CIGRE統計雷擊電流之參數定義[6].............................11
圖2-3 (A)台灣地區雷擊電流分佈機率曲線[16].........................13
圖2-3 (B)台灣地區雷擊電流累積機率曲線[16].........................14
圖2-4 (A)台灣地區近13年IKL統計圖[16].............................17
圖2-4 (B)台灣地區歷年平均IKL圖[16] ..............................18
圖2-5 不同損害類型產生的損失類型.................................25
圖3-1 外部避雷系統示意圖........................................34
圖3-2 圓錐體保護角法示意圖......................................35
圖3-3 網柵法示意圖.............................................35
圖3-4 滾球法示意圖.............................................35
圖3-5 建築物高度與保護角之關係圖[18].............................35
圖3-6 獨立防雷裝置.............................................37
圖3-7 懸鏈式防雷裝置...........................................37
圖3-8 垂直接地雷極圖...........................................39
圖3-9 水平放射狀接地雷極圖 .....................................39
圖3-10 保護等級對應之接地電極最小長度[18]........................40
圖3-11雷擊電流進入建築物的各種設施之間的雷電流分配[20]............40
圖3-12 電子資訊系統電源設備分類[22]............................43
圖3-13 建築物防雷保護區的劃分[20]..............................45
圖3-14 將需要保護的空間劃分為不同保護區的一般原則[20].............45
圖3-15 等電位連接的共同接地系統示意圖[24].......................46
圖3-16 單支避雷針的引雷空域[25]................................47
圖3-17 為雷擊針和雷擊地分界面的理論分析圖[26]....................48
圖3-18 單支避雷針保護作用的分析[26].............................49
圖3-19 EGM理論及LPM理論比較圖[27]..............................51
圖3-20 避雷針高度及其保護效果[28]...............................52
圖3-21 避雷針的側擊保護區、散擊區和正常區[26]....................53
圖3-22避雷針的模擬試驗[26] ....................................55
圖3-23單支避雷針保護範圍之實驗結果[30]..........................56
圖3-24 單支避雷針雷擊率為0.1%之曲線圖[30].......................56
圖3-25 單支避雷針雷擊率為0.1%之曲線圖[30].......................57
圖3-26 單支避雷針環形保護範圍之實驗結果[30]......................57
圖3-27 單支避雷針環形保護雷擊率為0.1%之曲線圖[30]................58
圖3-28 單支避雷針環形保護雷擊率為1%之曲線圖[30]..................58
圖3-29 雙支避雷針保護範圍之實驗結果[30].........................59
圖3-30 雙支避雷針雷擊率為0.1%之曲線圖[30].......................59
圖3-31 雙支避雷針雷擊率為1%之曲線圖[30].........................60
圖3-32 單條遮蔽線保護範圍之實驗結果[30].........................60
圖3-33 單條遮蔽線雷擊率為0.1%之曲線圖[30].......................61
圖3-34 單條遮蔽線雷擊率為1%之曲線圖[30].........................61
圖3-35 雙條遮蔽線保護範圍之實驗結果[30].........................62
圖3-36 雙條遮蔽線雷擊率為0.1%之曲線圖[30].......................62
圖3-37 雙條遮蔽線雷擊率為1%之曲線[30]...........................63
圖3-38 多根避雷針之保護範圍....................................64
圖3-39 多根避雷針之保護範圍(S’=圖3.24中S的1/2).................65
圖4-1 台南監獄衛星空照........................................71
圖4-2 台南監獄與烏山頭水庫相對空照圖............................71
圖4-3 建築物立面圖............................................72
圖4-4 立面剖面圖..............................................72
圖4-5 左視圖..................................................73
圖4-6 前視剖視圖...............................................73
圖4-7 建築物三視圖.............................................74
圖4-8 建築物俯視圖.............................................74
圖4-9 建築物左視圖.............................................75
圖4-10 建築物前視剖面圖.........................................75
圖4-11 行政大樓俯視圖...........................................79
圖4-12 多根避雷針保護樓頂區域....................................80
圖4-13 多根避雷針保護三樓活動區域................................80
圖4-14 多根避雷針保護二樓活動區域................................81
圖4-15 行政大樓引雷空域剖面圖...................................83
圖4-16 行政大樓引雷空域投射圖...................................83
圖4-17 行政大樓引雷空域俯視圖...................................84
圖4-18 行政大樓引雷臨界空域俯視圖................................84
圖4-19 舍房及指揮塔立面圖 ......................................85
圖4-20 舍房及指揮塔俯視圖 .....................................86
圖4-21 舍房及指揮塔前視圖 .....................................86
圖4-22 指揮堡避雷針保護範圍.....................................88
圖4-23 指揮堡避雷針保護範圍剖面圖................................88
圖4-24 指揮堡引雷空域俯視圖.....................................90
圖4-25 指揮堡引雷空域立面圖.....................................90
圖4-26 網柵法於舍房未保護區域架設圖 .............................92
圖4-27 特殊收容區舍房三視圖.....................................94
圖4-28 特殊收容區滾球避雷保護法正視圖............................95
圖4-29 特殊收容區滾球避雷保護法側視圖............................95
圖4-30 特殊收容區避雷保護範圍前視圖 .............................96
圖4-31 特殊收容區避雷保護範圍側視圖 .............................96
圖4-32 建築物外遮蔽範圍示意圖...................................97
圖4-33 滾球避雷保護法屋頂邊界示意圖 .............................98
圖4-34 修正後滾球避雷保護法屋頂邊界示意圖.......................99
圖4-35 滾球法於特殊收容區避雷保護涵蓋範圍圖 ....................100

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[35] 仲偉弘，”台灣地區建築物雷害防護問題之探討”國立台灣工業技術學院。工程技術
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