建筑物防雷接地措施探討

摘#8195;要 本文介紹了防雷接地系統(tǒng)、建筑物的防雷分區(qū)以及分級保護(hù)，其中重點(diǎn)講述了等電位接地技術(shù)，最后提出了不同供電接地系統(tǒng)的防雷方案。

關(guān)鍵詞 建筑；等電位聯(lián)結(jié)；防雷接地

中圖分類號 TU 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1673-9671-(2012)012-0133-01

1 防雷接地系統(tǒng)

為了把雷電流迅速泄入大地，以防止雷害為目的的接地叫做防雷接地。樓宇內(nèi)有大量的電子設(shè)備與布線系統(tǒng)，弱電設(shè)備及布線系統(tǒng)的絕緣水平一般很低，但抗干擾要求很高。如計(jì)算機(jī)內(nèi)的集成電路芯片，絕緣水平只有幾十V，即使是來自雷電的反擊或感應(yīng)電壓，也可燒毀集成電路芯片，損壞弱電設(shè)備或?qū)θ蹼娫O(shè)備形成嚴(yán)重干擾。

2 防雷分區(qū)及分級保護(hù)

1）雷電保護(hù)區(qū)A區(qū)。該區(qū)內(nèi)的各物體都有可能遭受直擊雷，同時在該區(qū)內(nèi)雷電產(chǎn)生的電磁場能量自由傳播，沒有衰減。2）雷電保護(hù)區(qū)B區(qū)。該區(qū)內(nèi)的各物體在接閃器保護(hù)范圍內(nèi)，不會遭受直擊雷，但該區(qū)內(nèi)雷電電磁場的量級因沒有屏蔽裝置，所以與A區(qū)一樣，電磁場能量沒有衰減。3）雷電保護(hù)區(qū)1區(qū)。該區(qū)內(nèi)的各物體都在建筑物內(nèi)，不會遭受直擊雷，流經(jīng)各導(dǎo)體的電流比B區(qū)更小，區(qū)內(nèi)的雷電電磁場能量可能發(fā)生衰減。4）雷電保護(hù)區(qū)2區(qū)。該區(qū)進(jìn)一步減小所導(dǎo)引的雷電電流和電磁場。

根據(jù)規(guī)范IEC1312的要求，同時對應(yīng)IEC1024中給出的防雷保護(hù)區(qū)概念，避雷及過壓保護(hù)分為3級，保護(hù)器分為B、C、D3類。0區(qū)和1區(qū)的交界處為B級保護(hù)，1區(qū)和2區(qū)為C級保護(hù)，2區(qū)內(nèi)重要設(shè)備前端為D級保護(hù)。

3 防雷技術(shù)

3.1 外部防雷

外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防護(hù)直擊雷，它是防雷技術(shù)的主要組成部分。外部防雷主要采用避雷針和接地裝置加以保護(hù)。防雷接閃器是專門用來接收直接雷擊電流的金屬物。建筑物的房頂尤其是房頂上較突出的部位最易遭受雷擊，設(shè)置在房頂上的設(shè)備與器具是雷擊的主要對象。建筑多屬于一級負(fù)荷，應(yīng)按一級防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì)。為了有效防止雷擊，應(yīng)采用針網(wǎng)或針帶組合接閃器，在房頂最高點(diǎn)和其他次高點(diǎn)多處設(shè)置避雷針。避雷網(wǎng)覆蓋于房頂，并延伸到女兒墻上，使房頂、墻均在避雷帶保護(hù)范圍之內(nèi)。該網(wǎng)格與大樓柱內(nèi)鋼筋作電氣連接，利用柱內(nèi)2根以上鋼筋作引下線，柱內(nèi)鋼筋與建筑物基礎(chǔ)鋼筋這個自然接地體連接。

3.2 內(nèi)部防雷

內(nèi)部防雷系統(tǒng)主要是對建筑物內(nèi)易受過電壓破壞的弱電設(shè)備加裝過電壓保護(hù)裝置，在設(shè)備受到過電壓侵襲時，利用過壓分流箝位等手段保護(hù)裝置快速泄放能量，從而保護(hù)設(shè)備免受損壞。過壓分流箝位的原理是在可能傳導(dǎo)感應(yīng)雷擊電磁脈沖電涌的信號傳輸線端口和電源線端口并聯(lián)或串聯(lián)過電壓防護(hù)裝置。一旦由于雷電感應(yīng)使電涌達(dá)到危及設(shè)備的閾值時，防護(hù)裝置瞬間響應(yīng)，將電涌電流泄流入地，從而將被保護(hù)端口的雷擊電涌殘壓箝制在端口所能承受的數(shù)量級上，起到保護(hù)設(shè)備、減免雷害的作用。內(nèi)部防雷分為弱電系統(tǒng)供電電源線路防雷和弱電設(shè)備通信端口信號防雷。

1）電源線路防雷系統(tǒng)。電源線路防雷系統(tǒng)主要是防止雷電波通過電源線路對建筑內(nèi)的計(jì)算機(jī)及相關(guān)設(shè)備造成危害。依照有關(guān)防雷工程試行草案，應(yīng)采取分級保護(hù)、逐級泄流的原則。在電源的總進(jìn)線處安裝放電電流較大的一級電源防雷器，即B類過電壓保護(hù)器；在重要樓層或重要設(shè)備電源的進(jìn)線處加裝二級或三級電源防雷器。2）電設(shè)備各信號端口的防雷系統(tǒng)。由于雷電波在線路上能感應(yīng)出較高的瞬時沖擊能量，因此要求網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備能夠承受較高能量的瞬時沖擊，并在網(wǎng)絡(luò)通信接口處加裝防雷保護(hù)裝置，以確保網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行。3）等電位聯(lián)結(jié)。由于建筑物的避雷器引入了巨大的電磁場變化，其會在相鄰的導(dǎo)線上感應(yīng)出雷電過電壓，因此，建筑物的避雷系統(tǒng)在防直擊雷的同時，可能對電子設(shè)備引入了雷電干擾。一般計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的耐壓≤100 V，故必須建立等電位聯(lián)結(jié)，通過減小電位差來確保電子設(shè)備的安全。等電位聯(lián)結(jié)的目的是當(dāng)雷電襲擊時，使建筑物內(nèi)部和附近幾乎處于等電位，對電子設(shè)備及系統(tǒng)和所處建筑物的各導(dǎo)電部分建立電位基本相等的電氣聯(lián)結(jié)，以減少各金屬部件和各系統(tǒng)之間的電位差。

用導(dǎo)線或過電壓保護(hù)器將處在防雷區(qū)間的防雷裝置、電氣設(shè)備、金屬門窗、電梯導(dǎo)軌、各種金屬管線和弱電系統(tǒng)的金屬器件相互焊接或連接起來，構(gòu)成統(tǒng)一的導(dǎo)電系統(tǒng)，從而避免接地線之間存在電位差，以消除感應(yīng)過電壓的產(chǎn)生。電氣和電子設(shè)備的金屬外殼、機(jī)柜、機(jī)架、金屬管/槽、屏蔽線纜外層、信號設(shè)備防靜電接地、安全保護(hù)接地和浪涌保護(hù)器接地端應(yīng)以最短的距離與等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)絡(luò)的接地端子連接。

整個建筑物結(jié)構(gòu)的梁、板、柱基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋是等電位聯(lián)結(jié)的一部分，應(yīng)焊接或綁扎成統(tǒng)一的導(dǎo)電系統(tǒng)，連接到綜合共用接地裝置上。

在建筑物的不同防雷保護(hù)區(qū)交界處設(shè)置總等電位接地端子，每層樓設(shè)置樓層等電位接地端子，設(shè)備機(jī)房或設(shè)備間設(shè)置局部等電位接地端子。共用接地裝置與總等電位接地端子連接，通過接地干線引至樓層等電位接地端子，由此引至設(shè)備機(jī)房的局部等電位接地端子，局部等電位接地端子再與預(yù)留的樓層接地端子連接。防雷接地與交流工作接地、直流工作接地、安全保護(hù)接地共用一組接地裝置，稱為共用接地體，其接地電阻值按接入設(shè)備中要求的最小值確定。

智能化系統(tǒng)采用共用接地裝置，當(dāng)采用建筑物金屬體作為接地裝置時，接地電阻不應(yīng)大于1 Ω。當(dāng)接地電阻不能達(dá)到要求時，可采用深埋接地體、設(shè)置外延接地體、換土、在接地體周圍添加經(jīng)環(huán)保部門認(rèn)可的降阻劑或其他新技術(shù)和新材料等措施。

電子設(shè)備相對較少的系統(tǒng)可采用S型結(jié)構(gòu)的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)。在該結(jié)構(gòu)中所有金屬組件就近直接接至機(jī)房或樓層的等電位接地端子，不必設(shè)專用接地線引至總等電位接地端子。除等電位點(diǎn)外，應(yīng)與共用接地系統(tǒng)的其他部件足夠絕緣。

對于較大的電子信息系統(tǒng)，可采用M型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)，如：計(jì)算機(jī)房、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等，在該結(jié)構(gòu)中所有金屬組件不與接地系統(tǒng)的各組件絕緣，M型等電位聯(lián)結(jié)網(wǎng)通過多點(diǎn)組合到共用接地系統(tǒng)中。

4 不同接地系統(tǒng)中的防雷方案

4.1 能建筑常用系統(tǒng)的防護(hù)

1）TN-S系統(tǒng)。PE線與N線在變壓器的低壓側(cè)出線端相連并入地。由于在后面供電電路中PE線與N線分開布線；因此，需要分別在相線與PE線、N線與PE線之間安裝防雷器。2）TN-C-S系統(tǒng)。該系統(tǒng)中的N線和PE線在變壓器的低壓側(cè)合并為一條PEN線。B級防雷器只需加裝在相線與PEN線之間。進(jìn)入建筑物內(nèi)的配電屏后，PEN線分成N線和PE線，獨(dú)立布線，PEN線接于建筑物總等電位接地母線并排接入地，因此，配電屏的N線對PE線需裝防雷器。

4.2 TT系統(tǒng)

TT系統(tǒng)通常稱為三相四線制接地系統(tǒng)，其特點(diǎn)是:中性點(diǎn)接地與PE線接地分開，即將電氣設(shè)備的金屬外殼直接接地，所以稱為保護(hù)接地系統(tǒng)。從理論上來講，TT系統(tǒng)是能夠起保護(hù)作用的接地系統(tǒng)。就目前情況來看，由于公共電網(wǎng)的電源還不能很好地滿足智能化設(shè)備的需求，再加上TT系統(tǒng)接地裝置耗用鋼材多，成本高，因此該系統(tǒng)在建筑中并不常用。

5 結(jié)束語

建筑是電子信息技術(shù)與建筑技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。隨著我國計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的廣泛開展，建筑內(nèi)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)越來越復(fù)雜，其防雷要求也越來越高。現(xiàn)代防雷技術(shù)強(qiáng)調(diào)的是全方位防護(hù)，綜合治理，層層設(shè)防。所以，應(yīng)把建筑的防雷看作一個系統(tǒng)工程，在對建筑物防雷要求進(jìn)行全面了解的基礎(chǔ)上，采取多層及分類保護(hù)措施相結(jié)合的綜合防護(hù)措施。

參考文獻(xiàn)

[1]張文有，孫偉，王筱芳.智能樓宇防雷與接地設(shè)計(jì)[J].甘肅科技，2007.