建筑物防雷接地系統(tǒng)常見問題分析與對策

袁金水

摘 要：結合工程實例，對建筑物防雷接地系統(tǒng)存在的常見問題進行了分析和研究，并針對屋頂避雷帶、水暖系統(tǒng)等接地問題提出了合理的解決對策，供相關單位參考和借鑒。

關鍵詞：建筑物防雷接地系統(tǒng)；避雷帶；太陽能熱水器；淋浴室

中圖分類號：TU856 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.01.137

雷電是大氣中的一種放電現(xiàn)象，會影響建筑中電氣設備的正常運行。一旦建筑物遭受雷擊，則建筑中設施和人員的安全都將受到嚴重的威脅。因此，防雷接地系統(tǒng)對于整個建筑的安全而言至關重要，良好的建筑防雷接地設計是提高建筑物安全性的關鍵。

1 建筑物實例概況

某建筑物的總高度為17.95 m，防雷設計等級為三級，屋頂為斜坡屋頂，沿屋脊和屋頂四周裝有避雷帶。避雷帶由Φ8 mm的圓鋼焊接而成，接地電阻要求為≤10 Ω。整個建筑物要求進行總等電位聯(lián)結，淋浴室要求進行局部等電位聯(lián)結。建筑物陽面裝有太陽能熱水器組，通過進、出水管與各層淋浴室連接。進、出水管為鍍鋅鋼管，太陽能熱水器的內膽和管線連接部件均為金屬部件。

2 建筑物存在的問題及其解決措施

2.1 避雷帶鋼筋搭接不合格

該建筑物屋頂避雷帶鋼筋的搭接不合格——部分區(qū)域的搭接長度不足，部分區(qū)域未進行雙面焊，部分區(qū)域的焊接不飽滿。

2.1.1 問題分析

避雷帶是建筑物防雷工程外部防雷設施中的重要組成部分。如果避雷帶搭接不合格，則會導致避雷帶連接處的接觸電阻過大。在遭受雷電直擊時，極大的雷電流無法很好地通過避雷帶經(jīng)引下線和接地裝置泄流至大地，會在極短的時間內積聚大量的熱量，使金屬融化、飛濺，引發(fā)火災、爆炸等事故，進而破壞建筑物。

2.1.2 解決措施

在避雷帶鋼筋搭接長度小于圓鋼直徑6倍的區(qū)域，取一段直徑為8 mm的圓鋼緊貼連接處補焊。圓鋼長度按照搭接長度確定，最終要使搭接總長度大于圓鋼直徑的6倍，或將焊接不合格的圓鋼拆除后，重新按規(guī)范要求焊接；未進行雙面焊接的區(qū)域，應按要求進行雙面焊接；焊接不飽滿的區(qū)域，應按要求補焊。

2.2 太陽能熱水器組防雷接地

太陽能熱水器組安裝在向陽坡面，與坡面平行，水箱與屋脊避雷帶在同一高度，溢水管為Φ20 mm的鍍鋅鋼管，高出避雷帶約2 m，通過Φ8 mm的圓鋼與避雷帶相連。

2.2.1 問題分析

屋頂太陽能的溢水管普遍比避雷帶高，其不僅無法受到避雷帶的保護，還存在引雷的危險。雖然施工方依據(jù)規(guī)范中的部分條款連接了溢水管與避雷帶，但由于缺乏對規(guī)范的全面、準確理解，忽略了其他問題。

2.2.1.1 管壁厚度達不到規(guī)范要求

真空管式太陽能熱水器的水箱外殼厚度為0.6～0.8 mm，與避雷帶處于同一高度；太陽能熱水器的溢水管壁厚3 mm，高出避雷帶約2 m。一旦發(fā)生雷擊，溢水管、太陽能熱水器、避雷帶都有被雷擊的可能性。GB 50057—2010中規(guī)定，避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管制成，并滿足下列數(shù)值：針長1～2 m，圓鋼長16 mm，鋼管長25 mm，鋼管、鋼罐的壁厚≥2.5 mm；一旦鋼管、鋼罐被雷擊穿，且其介質對周圍環(huán)境造成危險時，其壁厚應>4 mm。由此可見，該建筑物的溢水管和太陽能熱水器的管壁厚度均達不到規(guī)范要求，無法直接承受直擊雷，需要安裝避雷帶加以保護。

2.2.1.2 高電位幅值

建筑物遭受雷擊時的電流很大，通常為50 kA，最大可達200～230 kA，雷擊處的瞬時電位可達500 kV。而太陽能熱水器的內膽，進、出水管，連接部件均為金屬材質，極可能將雷擊處的高電位引入淋浴室。淋浴室接觸電壓的限值為25 V，而淋浴室的局部等電位聯(lián)結設計主要是用來防范感應雷沿金屬管線的侵入和剩余電流沿金屬管線的侵入。因此，淋浴室設置的局部等電位聯(lián)結無法有效避免通過太陽能熱水器進、出水管引入的高電位電流所造成的危害。

2.2.1.3 雷電流

太陽能熱水器普遍具有電加熱功能和數(shù)字顯示控制功能。發(fā)生雷擊時，部分雷電流將通過熱水器的管線、電源線和信號線直接侵入用戶室內，燒毀熱水器和家用電器，還可能引發(fā)爆炸、火災、人員傷亡等事故。由此可見，太陽能熱水器已成為住宅防雷中的安全隱患。目前，太陽能熱水器的防雷接地尚無標準可參考，主要借鑒GB 50057—2010中的要求和依靠建筑物的防雷接地系統(tǒng)。因此，在考慮太陽能防雷之前，要先確認建筑物防雷接地系統(tǒng)的情況，然后再制訂科學的防雷措施。

2.2.2 解決措施

筆者認為，可從以下3方面改進太陽能熱水器防雷接地系統(tǒng)：①避免太陽能熱水器及其溢水管受到雷電直擊。應將太陽能熱水器的溢水管更換為PVC管，以消除引雷的危險；降低太陽能熱水器的安裝高度，提高屋脊避雷帶的安裝高度，從而使太陽能熱水器處于避雷帶的有效保護范圍內。②限制侵入淋浴室高電位的幅值。應將熱水器與頂層淋浴室間的進、出水管更換成PPR管，從而降低引入淋浴室的高電位幅值；通過熱水器中的水引入淋浴室的電位遠比通過金屬進、出水管引入的電位小，可采取淋浴間內的局部等電位措施補充電位，從而降低淋浴室遭受電擊的概率。③防止雷電流的侵入。應按照規(guī)范要求可靠連接太陽能熱水器的金屬部分、屋頂避雷設施，采用穿金屬管敷設的方式安裝熱水器的電加熱管和水位水溫傳感器線路，并在兩端做好屏蔽接地處理；在熱水器電源所在線路上加裝浪涌保護裝置（Surge Protective Device，SPD），建議用戶不要在雷雨天使用太陽能熱水器，更不可用其洗澡，并拔出太陽能熱水器的插頭。

2.3 淋浴室內的局部等電位聯(lián)結

目前，多數(shù)淋浴室內局部等電位聯(lián)結不規(guī)范，主要體現(xiàn)在局部等電位聯(lián)結線的規(guī)格、型號不正確，采暖管、太陽能熱水器的進、出水管未與局部等電位端子箱連接等方面。

2.3.1 問題分析

淋浴室的局部等電位聯(lián)結是建筑物防雷工程中非常重要的措施之一，其目的是拉近人體可能觸及的任意兩個帶電部分間的電位差，達到有剩余電流或感應雷電流沿金屬管線侵入時保護人身安全的目的。

2.3.2 解決措施

應嚴格依據(jù)國家建筑標準設計圖集中的要求，將淋浴室內太陽能熱水器的進、出水管，采暖管與給排水管一同與建筑物鋼筋網(wǎng)進行局部等電位聯(lián)結，從而消除金屬部件間的電位差；所有的局部等電位聯(lián)結線均采用BVR-1×4 mm2，原先給排水管與局部等電位端子排間的局部等電位聯(lián)結線應由BVR-1×2.5 mm2更換為BVR-1×4 mm2，以降低連接部分的電阻；局部等電位聯(lián)結線與金屬管的連接做法應按照《等電位聯(lián)結安裝》中的要求進行，并確保連接處的接觸電阻足夠小。

3 工程實例總結

3.1 要與電氣等其他專業(yè)密切配合

在安裝水暖時，如果水暖專業(yè)能與電氣專業(yè)密切配合，并充分考慮防雷接地問題，就能盡量避免建筑物遭受雷擊時出現(xiàn)的高電位電流流入淋浴室等對電氣安全要求較高的場所；如果存在無法避免流入的高電位雷電流，則要詳細論證，制訂科學的防雷措施。

3.2 要深刻理解標準規(guī)范

只有加強對電氣基本概念的理解和運用，深刻理解規(guī)范中的理論和方法，才能避免片面地引用規(guī)范標準的情況發(fā)生。對于標準規(guī)范中沒有明確規(guī)定的，也應依據(jù)規(guī)范中蘊涵的思路和方法，并參照類似問題處理。

3.3 要關注“均壓”問題

監(jiān)理工程師要堅決糾正施工人員的不良施工習慣，嚴格依據(jù)設計規(guī)范、標準開展監(jiān)理工作，從而確保建筑物防雷接地的最終實際效果，達到設計預期效果。

3.4 要重視太陽能熱水器的防雷接地

太陽能熱水器的大量使用和安裝特點使其成為住宅防雷的新隱患，其防雷保護也成為了不容忽視的新問題，目前尚無標準、規(guī)范可參考，需要相關部門予以重視。

3.5 要重視等電位聯(lián)結

等電位聯(lián)結是有效保證電氣安全的措施之一。目前，等電位聯(lián)結在我國受重視的程度越來越高，政府相繼頒布了設計規(guī)范標準，對等電位聯(lián)結作了強制性規(guī)定。

4 結束語

綜上所述，施工設計人員應重視建筑工程防雷接地系統(tǒng)的施工過程，詳細分析防雷接地工程存在的問題，在提高建筑物防雷接地系統(tǒng)設計能力的基礎上，科學地制訂防雷接地方案，嚴格按照規(guī)定施工。只有這樣，才能使居民放心居住，促進我國建筑行業(yè)的進一步發(fā)展。

參考文獻

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[2]王趁義，張蕾.談餐廚垃圾工程灌區(qū)防雷系統(tǒng)設計[J].山西建筑，2013（22）.

〔編輯：張思楠〕