關(guān)于防雷接地技術(shù)在建筑電氣安裝中的重要性

吳 晗

吳 晗

深圳市鵬城建筑集團有限公司 廣東深圳 518040

【摘 要】隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，城市建設(shè)的步伐加快，城市中樓房的建設(shè)高度隨之逐漸增大，人們對高層建筑的安全性越來越關(guān)注。在高層建筑施工過程中，防雷接地施工作為必要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量好壞直接影響著建筑物使用安全。防雷接地施工到位，可有效減少雷擊造成的建筑物損害，避免不必要損失的產(chǎn)生，這就需要重視防雷接地工作，提高防雷接地安裝的整體水平，以確保建筑工程的質(zhì)量安全。鑒于此，本文將結(jié)合防雷接地系統(tǒng)的種類和作用，探討防雷接地裝置安裝施工的要點，以期有助于提高防雷接地施工的質(zhì)量水平。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣安裝；防雷接地；施工要點；注意事項

相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，雷電災害已經(jīng)成為了我國的三大災害之一，不僅每年都會有近千人因雷擊而死亡，由雷擊而導致的經(jīng)濟損失也高達十幾億元。如今城市建筑電氣復雜的程度增加，城市建筑面臨更大的雷電災害問題，這就需要對建筑電氣安裝中防雷接地的施工技術(shù)進行深入的探討，制定出切實有效的應(yīng)對方案。

1、建筑接地系統(tǒng)的種類和作用

從總體上來看，建筑接地系統(tǒng)的種類大致可分為防雷接地、工作接地和保護接地，其中每個種類在建筑工程中均有著不同的作用。

1.1防雷接地的作用

防雷接地最重要的作用就在于在雷電擊中建筑物時將雷電的電流導入大地之中，繼而保護建筑物中的電氣設(shè)備以及人員的安全。在建筑物遭受雷擊的瞬間，建筑物內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流可以高達數(shù)百千伏，如此高的電壓不僅會對電子設(shè)備造成毀滅性的損傷，還會危及建筑物內(nèi)的人員安全，因而建筑物的防雷接地措施必須到位。防雷接地系統(tǒng)的最重要的作用是使建筑物內(nèi)的設(shè)備具有等電位、均壓和多層屏蔽的安全防雷結(jié)構(gòu)。建筑物常見的單獨接地方式和聯(lián)合接地的方式如圖1、圖2所示。

圖1 單獨接地方式

圖2 聯(lián)合接地方式

1.2工作接地的作用

通常，電氣設(shè)備為了保證安全基本上都會帶有地線，工作接地是指建筑物內(nèi)的電氣設(shè)備工作時維持正常運轉(zhuǎn)的接地系統(tǒng)，主要是讓建筑內(nèi)部的電子設(shè)備信號放大，使信號傳輸和在各個電路的信息傳遞過程有一個平穩(wěn)的基準電位。民用建筑的交流工作接地為交流配電系統(tǒng)中的電源變壓器中性點或者把建筑物引入的交流電源中性線直接接地，保證建筑內(nèi)電器具有220V/380V正常使用的穩(wěn)定工作電壓。

1.3保護接地的作用

保護接地是防止電氣設(shè)備絕緣損壞或者意外情況下金屬外殼帶電而危機人身安全的措施。通常是將在正常情況下不帶電，而在絕緣損壞或者意外情況下帶電的部分連接接地體，在檢測到對地的泄漏電流超過安全值時則自動斷電。在建筑遭受雷擊的情況下，建筑內(nèi)電氣設(shè)備的絕緣層可能瞬間被擊穿，以此導致電氣設(shè)備的外殼帶有巨大的電流，此時，配電回路檢測到漏電的電流超過安全值，保護開關(guān)會快速動作切斷電源，以起到保護操作人員的作用。

2、防雷裝置及施工過程應(yīng)注意的問題

①從進入施工現(xiàn)場的材料要有質(zhì)量保證：防雷工程中采用的主要設(shè)備、材料、成品、半成品進場檢驗應(yīng)有記錄，有質(zhì)量合格證明文件。特別是像鍍鋅圓鋼、鍍鋅扁鋼和鍍鋅避雷小針等材料，材質(zhì)中的含碳量不能過高，已避免在現(xiàn)場加工彎曲時斷裂。

②防垂直雷擊的保護措施：避雷帶有明敷和暗敷，明敷的避雷帶有一般帶用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼，也有不銹鋼管欄桿作為明敷避雷帶；暗敷的避雷帶一般采用鍍鋅圓鋼（因鍍鋅圓鋼比鍍鋅扁鋼易360度彎曲，且更經(jīng)濟.）避雷帶焊接質(zhì)量非常重要，它直接關(guān)系到整個避雷帶連接的可靠性和穩(wěn)定性，鍍鋅扁鋼與鍍鋅扁鋼搭接焊長度大于鍍鋅扁鋼長度的2倍，一般明敷避雷帶鍍鋅扁鋼采用-25*4鍍鋅扁鋼垂直安裝，兩條鍍鋅扁鋼的兩端搭接長度一般為8cm～10cm；考慮到美觀方面，有時明敷鍍鋅扁鋼避雷帶采用先將兩條鍍鋅扁鋼兩端垂直對接焊，再在對接焊焊縫兩側(cè)各7cm～10cm左右區(qū)域位置靠建筑物內(nèi)側(cè)焊接一端15cm～20cm同樣規(guī)格同樣材質(zhì)的鍍鋅扁鋼4個棱邊焊接，這樣從建筑物外觀看到的明敷避雷帶將是平滑的。明敷避雷帶采用鍍鋅圓鋼時，一般采用Ф12鍍鋅圓鋼焊接長度大于鍍鋅圓鋼長度的6倍，實際施工中焊接長度一般為10cm左右，雙面施焊。焊接處焊渣清理干凈后刷兩道銀粉漆防銹處理?？紤]到美觀方面，一般明敷避雷帶的支架，均在工廠成批加工。支架插入女兒墻、磚墻、屋檐和屋脊等處后，支架與插入部位的空隙處均需用玻璃膠填實，防止雨水滲入空隙中。暗敷避雷帶在現(xiàn)代高層建筑中，特別是有石材幕墻的建筑中一般運用暗敷避雷帶明裝避雷小針施工，在土建結(jié)構(gòu)完成后，幕墻安裝前，通過土建現(xiàn)場的實測標高，測量女兒墻結(jié)構(gòu)頂面的平整度，有凸的地方需鑿平整，有凹陷的地方也需修平整。然后在女兒墻或磚墻的避雷帶的線路上每隔1.5m～10cm安裝1個Φ8或Φ10膨脹螺栓，然后將避雷帶（一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅扁鋼）與膨脹螺絲用電焊機電焊固定；在膨脹螺栓與女兒墻或磚墻之間的空隙用玻璃膠填實縫，膨脹螺栓與避雷帶焊接處焊渣清理干凈后刷兩道銀粉漆防銹處理。暗敷避雷帶固定穩(wěn)定后，給避雷小針安裝垂直創(chuàng)造良好的條件。在此施工過程中，還有特別注意一個事情，那就是避雷小針的長度，只按照設(shè)計要求考慮的避雷小針高度，安裝后將達不到規(guī)范要求。以此在采購避雷小針前應(yīng)該考慮土建結(jié)構(gòu)女兒墻的實測標高、暗敷避雷帶的實際標高、以后幕墻完成面的標高和設(shè)計要求的避雷小針出完成面的高度。避雷小針的設(shè)置一般按照設(shè)計要求間距均勻分部，特別是屋角、檐角等外凸部位在角上設(shè)置1根避雷小針外，距此避雷小針0.5米屋角、檐角或女兒墻等的邊緣處兩側(cè)各設(shè)置1個避雷小針。在實際設(shè)計和施工過程中，常常會忽視平屋面煙道頂?shù)谋芾仔♂樆虮芾讕У脑O(shè)置；常常會忽視露出上人屋面排水透氣管套管的接地，需與屋面預留的接地裝置可靠連接；常常會忽視屋面配電箱防止雷電波入侵的措施，應(yīng)在配電箱的內(nèi)加裝浪涌過電壓保護器。

③防止側(cè)向雷擊的保護措施：混泥土內(nèi)的鋼筋應(yīng)相互連接；利用柱子內(nèi)主筋作為防雷引下線；10層或30米以上開始設(shè)置均壓環(huán)，與所有外墻上的欄桿、門窗、構(gòu)件、引下線等金屬物可靠連接；均壓環(huán)利用建筑物每層圈梁外側(cè)兩根Ф16以上主筋通長焊接形成；垂直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的底端及頂端應(yīng)與防雷接地裝置連接。建筑物采用屋面避雷帶、利用建筑物柱和剪力墻內(nèi)豎向鋼筋作一下線及接地裝置三部分聯(lián)結(jié)成一個整體的鋼筋大網(wǎng)籠，就構(gòu)成了一個籠形避雷網(wǎng)，較好地取得均壓和屏蔽的防雷效果?，F(xiàn)代高層建筑外墻很多采用鋁合金幕墻裝修后，鋁合金幕墻在自身形成連貫的電氣通路的同時應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠地連接，使兩部分形成一個防雷整體共同保護幕墻和建筑物免遭雷電襲擊。幕墻和電氣專業(yè)施工隊伍應(yīng)加強連接點處的工序交接，及時做好連接點處接地電阻的測試和記錄。

3、接地系統(tǒng)及施工中應(yīng)注意的問題

①進入施工現(xiàn)場的材料要有質(zhì)量保證：與防雷裝置施工中的要求基本一致。

②現(xiàn)代高層建筑接地極一般由建筑物樁基、基礎(chǔ)底板主軸線上的上下兩層主筋上的兩根通長焊接形成的基礎(chǔ)接地網(wǎng)組成。防雷接地與交流工作接地、直流工作接地、安全保護接地等接地共用同一個接地裝置，并與埋地的金屬管道相連。在主筋焊接時，一定要反復檢查，防止漏焊形成基礎(chǔ)接地網(wǎng)?，F(xiàn)代高層建筑智能化程度越來越高，有火災自動報警系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、安防系統(tǒng)、可視對講系統(tǒng)等等弱電系統(tǒng)，但弱電系統(tǒng)中的電子設(shè)備耐壓等級不高。而高層建筑中低壓供電配電系統(tǒng)通常采用TN-S系統(tǒng)。當線路發(fā)生接地故障時，PE線上帶有高電壓。由于PE線是連通的，在規(guī)定的時限內(nèi)未消除故障回路時存在故障電壓蔓延的情況，給用戶造成危險施工中應(yīng)特別重視PE線在安全中的作用。因此，通常弱電豎井內(nèi)單獨垂直敷設(shè)一條-40*4鍍鋅扁鋼，其下端與接地網(wǎng)可靠連接，作為接地極。豎井內(nèi)每層水平敷設(shè)一條-40*4鍍鋅扁鋼作為樓層等電位連接帶，與垂直接地干線可靠連通并將本層地板鋼筋和弱電箱金屬外殼作等電位聯(lián)結(jié)。電氣豎井內(nèi)PE干線刷黃綠相間的油漆加以標識，可以提高識別度。在設(shè)備基礎(chǔ)接地中，配電柜、落地式箱式風機、人防中的腳踏風機等落地設(shè)備，在設(shè)計說明中往往一句帶過“設(shè)備基礎(chǔ)需要接地”，但在設(shè)計平面圖中往往沒有反應(yīng)出來設(shè)備基礎(chǔ)具體的接地位置和采用什么材料如何接地，一般施工人員在預埋階段往往會在這些設(shè)備基礎(chǔ)位置遺漏預埋鍍鋅扁鋼，到設(shè)備安裝階段，有的到工程驗收階段才發(fā)現(xiàn)設(shè)備基礎(chǔ)位置沒有預埋接地鍍鋅扁鋼，為此往往需要從基礎(chǔ)底板主軸線上的接地網(wǎng)上鑿出主鋼筋，再用鍍鋅扁鋼焊接連通，因此，給設(shè)備基礎(chǔ)接地帶來嚴重的麻煩。施工中應(yīng)注意PE線與N線嚴格區(qū)別，不能混接。由于現(xiàn)場操作人員技術(shù)水平不高及責任心不強，將PE線和N線混接，PE線流過工作電流，當負荷較大或接地電阻較大時，PE線中產(chǎn)生的壓降也較大，整個建筑物用電設(shè)備的金屬外殼會同樣帶上危險電壓，造成事故。特別在用戶裝修時，由于無完整施工圖紙、導線的使用混亂，經(jīng)常發(fā)生PE線與N線混接的情況。所以，首先一定要保證PE線與接地極可靠連接；其次，PE線應(yīng)嚴格按規(guī)范采用黃綠相間的塑料銅芯軟線，N線采用藍色的塑料銅芯線以防混接，便于以后的檢修。當燈具安裝高度低于2.4米時，燈具的可接近裸露導體必須接地（PE），并應(yīng)有專用接地螺栓，且有標識。有的設(shè)計深度不夠，對安裝高度低于2.4m的燈具如壁燈、誘導燈、出口指示燈、吊頂燈等未配出PE線或僅在設(shè)計說明中提及，導致樓層走道裝飾吊頂高度不足2.4m時，吊頂內(nèi)燈具未作接地，留下安全隱患。對此，施工單位在圖紙會審時或者在配管穿線時要認真核對裝飾吊頂?shù)臉烁?，及時向建設(shè)單位和設(shè)計人員提出問題并加以解決?，F(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)復雜、專業(yè)齊全，包括火災自動報警、電氣、樓宇自控、電梯等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的接地都有其嚴格的要求。由于建設(shè)單位往往把這些系統(tǒng)分包給不同的專業(yè)隊伍，造成各專業(yè)在接地系統(tǒng)施工中脫節(jié)和遺漏，給工程安全留下隱患。并且應(yīng)加強接地電阻的測試記錄及接地系統(tǒng)的驗收工作，確保各系統(tǒng)均可靠地接地。

4、等電位聯(lián)結(jié)及施工中應(yīng)注意的問題

等電位聯(lián)結(jié)有總等電位聯(lián)結(jié)和局部等電位聯(lián)結(jié)?？偟入娢宦?lián)結(jié)，進出建筑物的金屬管道、外露可導電部分、裝置外可導電部分、PE干線、電氣裝置接地極的接地干線、建筑物內(nèi)的水管、煤氣管、采暖和空調(diào)管道等金屬管道連通作總等電位聯(lián)結(jié)。對于高層建筑和大型建筑進出建筑物的金屬管道數(shù)量很多，全部采用鍍鋅扁鋼一圈連接的施工難度很大（因為外圍一圈剪力墻每隔一定距離有柱子突出剪力墻垂直平面），而且增加工程成本。高層建筑基礎(chǔ)接地設(shè)計一般都要求基礎(chǔ)梁主筋焊接成閉合環(huán)形通路，完全可以替代鍍鋅扁鋼進行聯(lián)結(jié)，可在金屬管道進出建筑物的就近位置從基礎(chǔ)接地裝置預埋引出線及等電位端子與金屬管道聯(lián)結(jié)，這樣既可達到等電位效果，而且更美觀，又省工省料，節(jié)約工程成本。局部等電位聯(lián)結(jié)，帶洗浴設(shè)備的衛(wèi)生間或浴室采用局部等電位聯(lián)結(jié)，從本層就近接地的兩根主鋼筋中引至局部等電位箱。采用BVR4mm2穿PVC16將局部等電位箱與衛(wèi)生間內(nèi)所有金屬管道、構(gòu)件聯(lián)結(jié)。同時還應(yīng)考慮衛(wèi)生間地面鋼筋網(wǎng)、混凝土墻內(nèi)鋼筋網(wǎng)及熱水器插座等引入PE線的插座。插座要求采用防濺型插座，同時配電箱的插座回路采用漏電保護器。這樣聯(lián)合一起有效保護衛(wèi)生間內(nèi)用電安全。建設(shè)單位特別是交付毛坯房的房產(chǎn)開發(fā)商常把衛(wèi)生間給排水支管、插座及潔具安裝交由用戶自理，局部等電位聯(lián)結(jié)只預埋局部等電位箱，由于多數(shù)的用戶專業(yè)知識的缺乏，在二次裝修時沒有再進行局部等電位聯(lián)結(jié)施工，給安全留下隱患。施工單位在竣工驗收時應(yīng)與建設(shè)單位辦好交接手續(xù)，明確責任。

5、建筑電氣安裝防雷接地施工措施

防雷裝置的施工要實行公用接地的方法，并按照相關(guān)規(guī)定中標準接地不大于1Ω的要求對安裝后的接地電阻進行測量，如果測量結(jié)果達不到要求，就要通過人工接地極的方式來保證接地的質(zhì)量。圓鋼與底板鋼筋搭接長度應(yīng)大于底板鋼筋直徑的6倍以上；如果涉及到焊接施工，應(yīng)做到焊縫飽滿，保證焊接點具有足夠的機械強度，并且不存在夾渣、裂紋、虛焊及氣孔等現(xiàn)象，另外，焊接處還應(yīng)做好防腐工作，在焊接完成以后應(yīng)利用紅色或藍色的油漆在引線下表面做好標記。

防雷引下線的安裝必須要嚴格按照設(shè)計圖紙的要求進行，防雷引下線的位置不能私自更改，并對地下結(jié)構(gòu)柱鋼筋進行綁扎。如果住戶的入戶處于接地極相連時應(yīng)保證各纖弱電箱之間的跨接。另外，要注意各電器設(shè)備的導電部位不存在外露的現(xiàn)象，金屬的線槽及電纜橋架應(yīng)利用扁鋼與接地裝置進行可靠的連接，其中衛(wèi)生間需要進行局部的點位連接。在安裝過程中還應(yīng)該掌握好側(cè)位打眼技術(shù)，首先要根據(jù)需要畫出打眼的位置，然后利用電錘在成品外皮墻的10cm左右的位置拉直線進行打眼，此時將直線的兩端的壁壘支架插入孔中，并往孔中灌注水泥砂漿，然后搗實，最后利用螺栓對避雷線的支架進行固定并將施工位置打掃干凈。避雷線支架安裝完成后還要安裝避雷網(wǎng)，將鍍鋅圓鋼調(diào)直并敷設(shè)于避雷支架上方，然后焊接加固，將屋面所有凸出的金屬物體與避雷帶進行可靠的連接，連接的長度應(yīng)大于6cm，如果采用焊接的方式進行連接，在焊接好之后，應(yīng)對焊接點進行清理并刷一層防銹漆。

另外，對于太陽能熱水器的防雷。很多地區(qū)由于太陽能充足，人們通常會在樓頂安裝太陽能熱水器，這在發(fā)生雷電時，很有可能會引來雷擊。雖然大部分廠商都聲稱太陽能熱水器能夠防雷，但是從太陽能內(nèi)膽以及外桶間的絕緣層并不能成為防雷的充分理由。因此，在發(fā)生雷電的天氣時，應(yīng)該注意以下幾點：1）在雷電天氣中，不要使用太陽能熱水器；2）要為太陽能熱水器安裝好避雷裝置；3）太陽能熱水器的電源線應(yīng)進行屏蔽保護并且在電源位置安裝避雷裝置；4）防雷裝置的安裝應(yīng)由專業(yè)人員進行。

6、結(jié)束語

綜上所述，隨著城市中可用土地資源的稀缺，城市建筑有向著高層化發(fā)展的趨勢，雖然這也意味著我國經(jīng)濟發(fā)展步入了新的高度，但是當前城市高層建筑面臨著越來越嚴峻的雷擊問題，因而為了降低損失務(wù)必要做好防雷接地施工工作。即便是防雷接地施工在技術(shù)操作上并不復雜，但相關(guān)工作人員在操作時仍需要認真對待，用高質(zhì)量的防雷接地系統(tǒng)來保證建筑物內(nèi)電氣設(shè)備及人員的安全，從而最大限度的減小雷擊所造成的諸多損失。

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