淺談建筑物的防雷接地設(shè)計(jì)

【摘 要】接地是避雷技術(shù)很重要的環(huán)節(jié)，建筑物接地系統(tǒng)的合理與否，是直接關(guān)系到人身和設(shè)備安全的重要問題。不管是直擊雷、感應(yīng)雷或其它形式的雷，采用何種類型的防雷設(shè)備，都要求將雷電流盡快通過接地裝置導(dǎo)入大地。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地防雷。本文首先介紹了建筑物防雷接地的基本要求，然后介紹了接地裝置，最后闡述了建筑物的防雷措施。

【關(guān)鍵詞】建筑物；防雷；接地

1建筑物防雷接地的介紹

1.1建筑物防雷接地的基本要求

防雷接地的主要作用是利用各類接地極把雷電流快速、順利地泄放到大地中，從而達(dá)到保護(hù)人身和電氣設(shè)備安全，設(shè)備正常運(yùn)行的目的。我們可以這樣認(rèn)為，凡是與電網(wǎng)連接的所有儀器設(shè)備都應(yīng)當(dāng)可靠接地。各種防雷保護(hù)裝置都必須配備合適的接地裝置，才能夠有效地發(fā)揮其保護(hù)作用。需要保護(hù)的二次設(shè)備必須采取等電位連接與接地保護(hù)措施。防雷工程的一個(gè)重要的方面是接地裝置以及引下線、接閃器的設(shè)置，整個(gè)工程的防雷效果甚至防雷設(shè)備是不是起作用，都取決于此，所以必須認(rèn)真、系統(tǒng)地研究。

1.2 防雷分區(qū)及分級(jí)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(shí)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(huì)遭受直擊雷，但該區(qū)內(nèi)雷電電磁場的量級(jí)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(huì)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(shí)對(duì)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(jí)，保護(hù)器分為B、C、D三類。0區(qū)和1區(qū)的交界處為B級(jí)保護(hù)，1區(qū)和2區(qū)為C級(jí)保護(hù)，2區(qū)內(nèi)重要設(shè)備前端為D級(jí)保護(hù)。

2接地裝置簡介

接地線和接地極的總和稱為接地裝置。接地裝置一般包括自然接地體和人工接地體。民用建筑宜優(yōu)先利用鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷接地網(wǎng)，當(dāng)不具備條件時(shí)，宜采用圓鋼、鋼管、角鋼或扁鋼等金屬體作人工接地極。垂直埋設(shè)的接地極，宜采用圓鋼、鋼管、角鋼等。水平埋設(shè)的接地極宜采用扁鋼、圓鋼等。垂直接地體的長宜為2.5m。垂直接地極間的距離及水平接地極間的距離宜為5m，當(dāng)受場所限制時(shí)可減小。接地極埋設(shè)深度不宜小于0.6m。

3建筑物的防雷技術(shù)措施

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(duì)象。建筑應(yīng)根據(jù)其重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果，按防雷要求進(jìn)行分類。根據(jù)防雷分類對(duì)建筑物進(jìn)行保護(hù)措施的設(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，與建筑物基礎(chǔ)鋼筋這個(gè)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(duì)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(shí)，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(hào)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(shí)，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(jí)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(hào)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(duì)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(jí)保護(hù)、逐級(jí)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(jí)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(jí)或三級(jí)電源防雷器。

2）電設(shè)備各信號(hào)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(shí)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(shí)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(huì)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(shí)，可能對(duì)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(shí)，使建筑物內(nèi)部和附近幾乎處于等電位，對(duì)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(hào)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(gè)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(shí)，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(shí)，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(duì)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(duì)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結(jié)語

建筑物防雷設(shè)計(jì)是保證建筑物安全的一項(xiàng)不可缺少的措施，也是人們生命財(cái)產(chǎn)安全的保證。通過本文對(duì)建筑物防雷接地設(shè)計(jì)的研究，希望對(duì)建筑物的防雷設(shè)計(jì)有所幫助。

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