高層住宅項(xiàng)目防雷接地系統(tǒng)施工探討

黃文波

[摘 要]房地產(chǎn)業(yè)近些年發(fā)展迅猛，高層、超高層住宅不斷涌現(xiàn)。高層、超高層建筑遭受雷擊的幾率更高。防雷與接地系統(tǒng)的安裝與運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電氣工程安全運(yùn)行。因此對(duì)于防雷和接地系統(tǒng)的安裝，必須有高度認(rèn)識(shí)，要充分保證防雷接地系統(tǒng)的可靠性和完整性，杜絕運(yùn)行過程中事故的發(fā)生。本文作者結(jié)合所在高層住宅項(xiàng)目工程實(shí)例對(duì)防雷接地系統(tǒng)施工過程中的實(shí)施要點(diǎn)進(jìn)行分析研究，以使實(shí)際的施工，技術(shù)優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)合理、優(yōu)質(zhì)安全。

[關(guān)鍵詞]高層住宅 施工 防雷接地系統(tǒng) 接地電阻

中圖分類號(hào)：T2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）07-0131-02

引言

防雷與接地是關(guān)系建筑物及人身生命安全的頭等大事，雷擊時(shí)有強(qiáng)大電流通過，產(chǎn)生機(jī)械力和熱效應(yīng)，破壞建（構(gòu)）筑物和電氣設(shè)備。但是在監(jiān)理過程中，經(jīng)常遇到施工或相關(guān)專業(yè)人員對(duì)防雷接地重視不夠，認(rèn)為其技術(shù)性不強(qiáng)，工藝較簡(jiǎn)單，范圍又窄小，往往在施工中出現(xiàn)不規(guī)范作業(yè)或紕漏，也未能引起人們的警覺。因此，防雷與接地隱蔽工程的施工驗(yàn)收在日常工作中至關(guān)重要，其施工質(zhì)量直接影響整個(gè)建筑的使用功能、安全和使用壽命。目前高層建筑的防雷系統(tǒng)由外部防雷和內(nèi)部防雷系統(tǒng)兩部分組成。如下圖。筆者僅從實(shí)際施工過程中影響防雷接地系統(tǒng)施工質(zhì)量的幾個(gè)施工要點(diǎn)進(jìn)行分析，作為引玉之磚，希望和大家共同探討如何提高高層住宅項(xiàng)目防雷接地系統(tǒng)的可靠性。（見圖1）

1.工程概況

本工程為某區(qū)住建局開發(fā)的高層保障房住宅項(xiàng)目，地上22層，地下1層，地上1層至22層為住宅。地下1層為人防及汽車庫，為六級(jí)甲類人防?？偨ㄖ娣e約為115660㎡；總建筑高度66.85m，層高3m。低壓配電系統(tǒng)接地型式為TN-S系統(tǒng)。

2.防雷接地系統(tǒng)幾個(gè)施工要點(diǎn)的深化

2.1 建筑物防雷分級(jí)

根據(jù)建筑物的重要性、使用性質(zhì)、發(fā)生雷電事故的可能性及后果將建筑物防雷標(biāo)準(zhǔn)分為三類。本工程設(shè)計(jì)為二類防雷建筑。（見表1）

2.2 建筑物外部防雷

高層建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷，其作用是保護(hù)建筑物本身不遭受雷擊，由下而上主要由接地裝置、引下線、均壓環(huán)、接閃器組成。

2.2.1接地裝置

接地裝置包括接地體和接地線。用于傳導(dǎo)雷電流并將其散流入大地。因此沒有完善的接地裝置是無法完成避雷任務(wù)的。接地電阻的阻值要求和接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)合理性是衡量接地裝置功效優(yōu)劣的重要依據(jù)。接地電阻越小，散流就越快，落雷物體高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)越小，以至于跨步電壓、接觸電壓也越小，防雷效果越好，被保護(hù)對(duì)象也就越安全。在施工過程中對(duì)接地電阻的控制是一項(xiàng)重要內(nèi)容。為了便于與各種入戶金屬管道相連，降低跨步電壓，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。高層建筑通常利用樁基礎(chǔ)、箱型基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作為接地裝置，這些基礎(chǔ)連成的接地網(wǎng)有較大的電容，其沖擊電阻很小。由于防雷裝置直接裝在建（構(gòu)）筑物上，另受到高層住宅項(xiàng)目建筑面積限制，建筑物防雷接地網(wǎng)、電氣設(shè)備工作接地網(wǎng)、保護(hù)接地網(wǎng)、弱電系統(tǒng)接地網(wǎng)等各接地網(wǎng)無法滿足各自作為獨(dú)立接地網(wǎng)時(shí)之間20米的間距求。通常建筑物的防雷接地與電氣設(shè)備的工作接地、保護(hù)接地、弱電系統(tǒng)接地均應(yīng)連接成統(tǒng)一的接地系統(tǒng)，其共用接地電阻按其中最小值選定。防雷接地電阻要求≤10Ω，重復(fù)接地接地電阻≤4Ω，弱電系統(tǒng)接地電阻≤1Ω。故一般要求，共用接地電阻值≤1Ω。

本工程利用建筑物鋼筋混凝土柱子兩根？16以上主筋通長(zhǎng)焊接作為引下線，引下線間距不大于18m。所有外墻引下線在室外地面下0.7m處引出一根40X4熱鍍鋅扁鋼，扁鋼伸出室外，距外墻皮的距離不小于1.5m。

（見圖2，圖3）依照原設(shè)計(jì)完成水平接地體和垂直接地體焊接后進(jìn)行了一次接地電阻的搖測(cè)，得到的電阻值是。0.45Ω，達(dá)到設(shè)計(jì)≤1Ω的要求。

2.2.2引下線

引下線的作用是傳導(dǎo)雷電流經(jīng)接地裝置流入大地。引下線將避雷網(wǎng)（帶）與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路。通常利用主體結(jié)構(gòu)中的柱主筋或剪力墻中鋼筋做暗裝引下線。引下線的數(shù)量及布置直接影響分流效果。引下線數(shù)量多且間距較小時(shí)，雷電流在局部區(qū)域分布也就較均勻，引下線上電壓降減小，反擊危險(xiǎn)也相應(yīng)減少。本工程原設(shè)計(jì)引下線間距按二類防雷建筑要求≤18m，項(xiàng)目部考慮到高層住宅項(xiàng)目的特殊性，每戶內(nèi)均設(shè)有淋浴型衛(wèi)生間，每個(gè)衛(wèi)生間均要進(jìn)行局部等電位聯(lián)結(jié)，通常做法是將用作建筑物防雷引下線的結(jié)構(gòu)主筋同時(shí)作為等電位接地的豎向連接導(dǎo)體。更有利用結(jié)構(gòu)梁主筋制作的均壓環(huán)將引下線與等電位接地系統(tǒng)連接。但這樣做會(huì)使遭受感應(yīng)雷的幾率大大增加。

因此項(xiàng)目部決定分別在各衛(wèi)生間增加一處引下線點(diǎn)位，共5處。分別位于F/6軸、L/1軸、L/16軸、F/26軸、L/31軸，均為衛(wèi)生間角落剪力墻結(jié)構(gòu)鋼筋，鋼筋截面積≥16m㎡的同一柱內(nèi)選擇對(duì)角線兩個(gè)主筋全長(zhǎng)通焊，搭接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍，雙面焊接。且只在地下二層基礎(chǔ)接地網(wǎng)處與防雷接地系統(tǒng)有兩處以上聯(lián)結(jié)，在每層不與原有引下線或均壓環(huán)連接，避免“引雷入室”。下圖中紅色圓圈標(biāo)示位置為增加的等電位豎向連接導(dǎo)體的位置。

2.2.3均壓環(huán)

由于高層建筑高度比較高，雷電可能從高層建筑物側(cè)部將建筑物擊中，側(cè)擊雷的保護(hù)一般不需專設(shè)接閃器。通常根據(jù)建筑防雷類別，在（滾球半徑）30m、45m或60m以上，將各層（或隔幾層）圈梁內(nèi)的周邊主筋焊通，成為均壓環(huán)，并與防雷引下線相連，然后將金屬門窗的框架、金屬欄桿、表面裝飾物等較大金屬物與均壓環(huán)連接達(dá)到防側(cè)擊雷的要求。而且由于高層建筑物引下線很長(zhǎng)，雷電流的電感應(yīng)壓降很大，為了減小旁側(cè)閃絡(luò)，需要在每隔一定高度處利用均壓環(huán)將各條引下線在同一高度連接起來，并接到同一高度的金屬物體上，以減小其間的電位差，避免發(fā)生反擊。本工程原設(shè)計(jì)依據(jù)二類防雷建筑要求，三十米以上每?jī)蓪友亟ㄖ锿鈮σ蝗ψ鏊骄鶋涵h(huán)，均壓環(huán)利用結(jié)構(gòu)圈梁內(nèi)一圈？12以上鋼筋焊通； 均壓環(huán)應(yīng)與建筑物外沿所有防雷引下線及各接地端子垂直接地連接線連接三十五米及以上外墻上的金屬欄桿，金屬門窗，金屬百葉等較大的金屬物均須與均壓環(huán)連接。

2.2.4接閃器

接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有避雷網(wǎng)帶、避雷針、金屬屋面等。避雷網(wǎng)帶應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，在屋面形成要求尺寸的避雷網(wǎng)格。本工程避雷網(wǎng)設(shè)計(jì)除了滿足二類防雷建筑網(wǎng)格尺寸要求，而且考慮到利用建筑物結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沿各突出的機(jī)房檐角、裝飾造型及女兒墻等位置敷設(shè)，項(xiàng)目部若將避雷網(wǎng)格尺寸按一類防雷建筑標(biāo)準(zhǔn)縮小，增設(shè)的避雷網(wǎng)所處位置在屋面較低處，意義不大。故未對(duì)網(wǎng)格間距進(jìn)行減小處理。

2.3 建筑物內(nèi)部防雷

內(nèi)部防雷包括防雷電感應(yīng)、防反擊以及防雷電波侵入。良好的內(nèi)部防雷系統(tǒng)能減少建筑物內(nèi)的雷電流和期所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，并能防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害及雷電脈沖所造成的危害。內(nèi)部防雷主要應(yīng)用等電位聯(lián)結(jié)及屏蔽等措施，由于本工程是住宅項(xiàng)目微電子設(shè)備不是十分精密，另外部防雷的法拉第籠就起到了屏蔽作用。故這里主要分析下等電位聯(lián)結(jié)。

2.3.1等電位連接

根據(jù)電位理論分析，等電位連接只傳遞點(diǎn)位而不傳導(dǎo)電流，等電位作用范圍越小，電氣上越安全。在等電位連接范圍內(nèi)人體同時(shí)可觸及的電氣裝置內(nèi)、外可導(dǎo)電部分基本處于同一電位，既沒有電位差也就不會(huì)發(fā)生觸電及火災(zāi)危險(xiǎn)。一般包含浴室局部等電位聯(lián)結(jié)、保護(hù)接地等電位聯(lián)結(jié)（總等電位聯(lián)結(jié)）、防雷接地等電位聯(lián)結(jié)等。本工程為高層住宅項(xiàng)目，淋浴衛(wèi)生間的局部等電位聯(lián)結(jié)可靠性要求更為突出。人在淋浴時(shí)皮膚濕且赤足，其阻抗小，等衛(wèi)生間用電設(shè)備發(fā)生短路、絕緣老化、中性點(diǎn)偏移或外界雷電而導(dǎo)致浴室出現(xiàn)危險(xiǎn)電位差時(shí)，即使僅僅是十幾伏的電壓也是非常危險(xiǎn)的。項(xiàng)目部實(shí)際施工中依照等電位聯(lián)結(jié)做法圖集，利用φ12以上圓鋼將淋浴衛(wèi)生間地面鋼筋連接成環(huán)形，并引出局部等電位端子，與室內(nèi)的金屬管道、金屬門窗及設(shè)備的外露可導(dǎo)電金屬外殼聯(lián)結(jié)，使各處電位相等，這樣可以極大地避免電擊的傷害。施工時(shí)注意各衛(wèi)生間地面等電位聯(lián)支線間不應(yīng)串聯(lián)連接。由于電力電信線路不能直接接到地線上，需通過電涌保護(hù)器（SPD）實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)，為防止雷電波入侵，低壓線路埋地進(jìn)入地下一層配電間，入戶端將電纜金屬套管及其他金屬管道通過總等電位聯(lián)結(jié)接到防雷接地裝置上。總等電位聯(lián)結(jié)與聯(lián)合接地系統(tǒng)相連形成一個(gè)完整的“法拉第籠”。

3.結(jié)束語

高層民用建筑防雷接地系統(tǒng)的可靠性直接關(guān)系到建筑物內(nèi)設(shè)備和人員的安全。施工策劃及實(shí)施時(shí)利用法拉第籠原理，將外部防雷措施與內(nèi)部防雷措施結(jié)合起來，綜合考慮接閃、分流、均壓、屏蔽、布線和接地等要素的影響，優(yōu)質(zhì)的方案和嚴(yán)格的施工管理，才能真正提高建筑物防雷接地系統(tǒng)的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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