關(guān)于防雷、接地和電氣安全的研究

寧國濤

摘 要 本文簡析了防雷系統(tǒng)的組成，闡明了建筑防雷技術(shù)基本原則，通過對小區(qū)高層建筑防雷裝置的研究，闡述了防止直擊雷、側(cè)擊雷、感應(yīng)雷和雷電入侵的技術(shù)措施。

關(guān)鍵詞 高層建筑 接地裝置 引下線

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，特別是信息技術(shù)的快速發(fā)展，城市高層建筑物日益增多，雷電災(zāi)害事故造成的經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響也越來越大?，F(xiàn)代建筑的防雷問題已成為迫切需要解決的問題。

一、防雷系統(tǒng)的組成

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)圖集及防雷設(shè)計(jì)規(guī)范，雷電及過電壓、過電流防護(hù)被分為三部分：

第一，外部防雷，包括接閃器、避雷器、引下線、接地裝置、屏蔽。

第二，內(nèi)部防雷，包括屏蔽隔離、等電位聯(lián)結(jié)、安全距離。

第三，過電壓保護(hù)，即對雷擊電磁脈沖和內(nèi)部近旁浪涌的防護(hù)。

二、建筑防雷技術(shù)基本原則

雷電災(zāi)害形式有直擊雷、感應(yīng)雷和雷電波侵入三種。

防雷，就是要提供一條使雷電對地泄放的合理低阻抗路徑，而不能讓其隨機(jī)選擇放電通道。產(chǎn)生雷電干擾的條件是干擾源、干擾通道和受擾設(shè)備。干擾源分為內(nèi)部和外部，內(nèi)部主要決定于裝置的原理和質(zhì)量，外部則主要由使用條件和環(huán)境因素決定，對前者的防護(hù)稱為“內(nèi)部防雷或防雷電電磁脈沖”，對后者則稱為“外部防雷”。干擾通道有傳單耦合、公共阻抗耦合和電磁耦合三種，其中內(nèi)部的干擾三種都有，外部主要通過分布電容的電磁耦合傳送。希曼斯基在《過電壓保護(hù)理論與實(shí)踐》中提出了現(xiàn)代防雷保護(hù)的三道防線：外部防雷保護(hù)、內(nèi)部防雷保護(hù)、過電壓保護(hù)。

目前，建筑物外部防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50057-94（2000版），設(shè)計(jì)由避雷網(wǎng)（帶）、避雷針或混合組成的接閃器，立柱基礎(chǔ)的鋼筋網(wǎng)與鋼屋架、屋面板鋼筋等構(gòu)成一個(gè)整體。內(nèi)部防雷措施，有屏蔽、接地、等電位連接、過電壓保護(hù)、安全距離和合理布線。并遵守多級(jí)分級(jí)（類）保護(hù)原則，即根據(jù)電氣、微電子設(shè)備的不同功能、不同受保護(hù)程度和所屬保護(hù)層確定保護(hù)要點(diǎn)做分類保護(hù)，根據(jù)雷電和操作瞬間過電壓危害的可能通道從電源線、數(shù)據(jù)線和信號(hào)線做多層保護(hù)。

三、高層建筑防雷接地裝置施工技術(shù)

（一）高層建筑防雷裝置概述

1.防雷措施的重要性。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和后果的嚴(yán)重性等因素，把建筑物劃分為三類防雷等級(jí)，以采取不同的防雷措施，小區(qū)高層建筑通常為第二類防雷等級(jí)。對于第二類建筑主要防直擊雷，但也應(yīng)根據(jù)具體情況，采取措施防止感應(yīng)雷、雷電入侵及防側(cè)雷擊的措施。

2.防雷裝置的組成。一套完整的防雷裝置由三部分組成，即接閃器、引下線和接地裝置。接閃器又稱“受雷裝置”，是接受雷電流的金屬導(dǎo)體。引下線又稱“引流器”，是把雷電流由接閃器引到接地裝置的金屬導(dǎo)體，一般敷設(shè)在外墻面或暗敷于混凝土的柱子內(nèi)。接地裝置，是埋在地下的接地導(dǎo)體和垂直打入地內(nèi)的接地體的總稱。接地裝置的作用是把雷電流疏散到大地上去。

（二）小區(qū)高層建筑防雷裝置施工技術(shù)措施

1.施工程序。避雷帶（網(wǎng)）、引下線及接地裝置應(yīng)采取自下而上的施工程序，應(yīng)首先安裝接地裝置，再安裝引下線，最后安裝接閃器即避雷帶（網(wǎng)），即接地體預(yù)埋→引下線預(yù)埋→等電位預(yù)埋→接地電阻測試→均壓環(huán)預(yù)埋→屋面避雷網(wǎng)格預(yù)埋→避雷帶敷設(shè)→接地電阻測試→防雷驗(yàn)收。

2.預(yù)留預(yù)埋?；A(chǔ)接地預(yù)埋：接地極利用基礎(chǔ)鋼筋，連接線利用兩根以上地梁下排鋼筋，與地圈梁采用Φ12及其以上圓鋼，要求連成可靠接地網(wǎng)，并形成良好電氣通路。室外金屬管網(wǎng)或金屬物體可在就近建筑物接地網(wǎng)絡(luò)上接地。

等電位預(yù)埋： （1）衛(wèi)生間金屬設(shè)備應(yīng)做等電位連接。（2）各建筑物30m以上為防側(cè)雷擊，在每層外墻周邊及門窗邊預(yù)留出Φ10接地圓鋼，與門窗采用焊接連接。（3）屋面電氣設(shè)備不少于1處接地點(diǎn)，管道不少于2處接地點(diǎn)，法蘭間采用跨接線連接。

均壓環(huán)預(yù)埋：30m以下每兩層利用靠外墻周邊梁的兩根大于Φ16的水平鋼筋與引下線（大于Φ16的柱筋）可靠連接，30m以上每層均應(yīng)焊接均壓環(huán)。

避雷引下線預(yù)埋：利用兩根Φ16以上剪力墻主鋼筋從下（基礎(chǔ)）至上（屋頂）焊接連通，引下線間距不大于18m。

屋面避雷網(wǎng)格預(yù)埋：采用25×4鍍鋅扁鋼暗敷于屋面，避雷帶網(wǎng)格不大于10×10m或12×8m，以防直接雷。

3.接地干線敷設(shè)。保護(hù)接地干線敷設(shè)。（1）強(qiáng)、弱電井分別由底層到頂層（不能與屋面避雷網(wǎng)連通）安裝一組80×6鍍鋅接地扁鋼（每層接地扁鋼距地1.5m配鉆2×Φ10接地孔），分別接地。（2）金屬橋架及其支架全長應(yīng)不少于兩處與接地干線連接。自低壓配電室到各棟樓總配電箱敷設(shè)一組40×4鍍鋅扁鋼，沿橋架和電纜溝內(nèi)敷設(shè)。（3）接地線在穿越墻壁、樓板和地坪處應(yīng)加設(shè)鋼套管，鋼套管應(yīng)與接地線做電氣連接。。（4）明敷的引下線、避雷帶應(yīng)平直、無急彎，與支架焊接處油漆防腐無遺漏。

變電所接地干線敷設(shè)： （1）高低壓變電所、柴油發(fā)電機(jī)房地網(wǎng)采用-50×5鍍鋅扁鋼，引至建筑防雷引下線斷開處連接。（2）高低壓變電所接地干線應(yīng)有不少于兩處與接地裝置引出干線連接。接地干線上應(yīng)設(shè)置不少于兩個(gè)供臨時(shí)接地用的接線柱或接地螺栓。

屋面接閃器敷設(shè)： （1）小區(qū)高層建筑通常按二級(jí)防雷設(shè)計(jì)。屋面沿女兒墻、花架上敷設(shè)一條Φ12鍍鋅圓鋼并與屋面避雷網(wǎng)格、避雷引下線及頂部外露的其它金屬物體相焊接，形成一個(gè)整體的閉型電氣通路。（2）接地干線焊接時(shí)，接地扁鋼焊接長度應(yīng)是其寬度的3倍，三面焊。接地圓鋼焊接長度應(yīng)是圓鋼直徑的6倍，雙面焊。

4.接地電阻測試。應(yīng)采用ZC-8、ZC-29型接地電阻測試、儀器測試。使用接地電阻測量時(shí)，沿被測接地體E，將電位探測針P和電流探測針C，依直線彼此相距20m插入地下，且電位探測針P系插于接地體E和電流探測針之間。用專用導(dǎo)線將E、P和C聯(lián)于儀表相應(yīng)的端鈕。

將“倍率標(biāo)度置于最大倍數(shù)，慢慢地轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，同時(shí)旋動(dòng)”測量標(biāo)度盤，使檢流計(jì)的指針指于中心線。當(dāng)指流計(jì)的指針接近平衡時(shí)，加快發(fā)電機(jī)搖把的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到120r/min以上，調(diào)整“測量標(biāo)度盤”使指針指于中心線上。用“測量標(biāo)度盤”的讀數(shù)乘以倍率標(biāo)度的倍數(shù)，即為所測得接地電阻值。用所測得接地電阻值，乘以季節(jié)系數(shù)，所得的結(jié)果即為實(shí)測接地電阻值。

接地裝置、接閃器接地電阻測試不宜超過1Ω；金屬門窗、電氣設(shè)備、衛(wèi)生間金屬設(shè)備、金屬管道等電位連接接地電阻測試不得超過1Ω。

四、結(jié)論

目前，高層建筑是把整個(gè)建筑物的梁、板、柱、基礎(chǔ)等主要結(jié)構(gòu)的鋼筋，通過焊接連成一體，在建筑物的頂部設(shè)避雷網(wǎng)屋頂；在建筑物的腰部多處設(shè)置避雷帶、均壓環(huán)。這樣，使整個(gè)建筑物及每層分別連成一個(gè)整體籠式避雷網(wǎng)，對雷電起到均壓作用。當(dāng)雷擊時(shí)，建筑物各層構(gòu)成了等電位面，對人和設(shè)備都安全。建筑物內(nèi)部的金屬管道與房屋建筑的結(jié)構(gòu)鋼筋作電氣連接，也能起到均衡電位的作用。此外，各個(gè)結(jié)構(gòu)鋼筋連為一體，并與基礎(chǔ)鋼筋相連有利于防雷。由于高層建筑基礎(chǔ)深、面積大，利用鋼筋混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋作為防雷接地體，其接地電阻一般都能滿足規(guī)范要求。

（作者單位為中國三冶集團(tuán)公司電氣安裝工程公司）

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