淺析高層建筑電氣工程的防雷及接地技術(shù)

(福建省建筑科學(xué)研究院， 福建 福州 350002)

1 高層建筑應(yīng)用防雷接地技術(shù)的必要性

雷雨天氣產(chǎn)生的雷電一般會(huì)以兩種形式破壞到高層建筑物，一種是雷電直接擊中建筑物，這種形式的雷擊對(duì)于建筑物的傷害是最大的；另一種是雷電沒(méi)有直接擊中建筑物，但是建筑物與雷電產(chǎn)生感應(yīng)，建筑物被感應(yīng)雷擊中。由于高層建筑距離積雨云很近，云層產(chǎn)生的閃電向下打擊的時(shí)候距離高層建筑物更近，很有可能會(huì)擊中高層建筑物，破壞高層建筑物的物理結(jié)構(gòu)或者導(dǎo)致建筑物內(nèi)的電氣系統(tǒng)因承受大電流大電壓而燒壞。更重要的是，如果建筑物內(nèi)有人在使用電子設(shè)備進(jìn)行辦公，這些電子設(shè)備可能也會(huì)被燒壞，造成資料的遺失和破壞。所以，有必要對(duì)高層建筑物進(jìn)行防雷接地保護(hù)，有效降低經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。

2 防雷接地技術(shù)的實(shí)施重點(diǎn)

2.1 接閃器

接閃器安裝在高層建筑物的屋面，直接暴露在屋面的空氣中，安裝時(shí)要特別注意將接閃器噴涂防銹油漆，防止銹蝕。接閃桿、接閃帶和接閃網(wǎng)是組成接閃器的主要部分。目前，高層建筑物的接閃器的布置方法主要是滾球法。高層建筑物具體應(yīng)用哪一種布置方式，需要根據(jù)建筑物的特征來(lái)確定。給已投入使用的高層建筑重新設(shè)計(jì)接閃器的時(shí)候，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該首先進(jìn)入建筑物的內(nèi)部了解建筑物的構(gòu)造特點(diǎn)，然后根據(jù)建筑物內(nèi)部的構(gòu)造特點(diǎn)設(shè)置接閃器。一般來(lái)說(shuō)，高層建筑物設(shè)置接閃器需要考慮建筑內(nèi)部的電氣系統(tǒng)、電梯井、電梯機(jī)房和樓梯在建筑物內(nèi)部的位置等等。

2.2 引下線

引下線的設(shè)置方式分為兩種：設(shè)置明敷和設(shè)置暗敷。若采用設(shè)置暗敷的形式，通常是利用建筑物內(nèi)的主體結(jié)構(gòu)鋼筋作為引下線，所選取的主體結(jié)構(gòu)鋼筋直徑不能太小，否則會(huì)導(dǎo)致大能量的雷電無(wú)法順利傳導(dǎo)到地面，甚至有可能因?yàn)楦邷責(zé)龎闹黧w鋼筋，通常選取直徑大于10毫米的鋼筋。建筑物的主體鋼筋是連接在一起的，所以不用在建筑物的每一層之間專門安裝連接各樓層引下線的專用連接導(dǎo)體，可以很大程度上節(jié)約人工成本和材料成本。采用設(shè)置明敷的形式，如果周圍有人行道或出入口，引下線要求距其不宜小于1.3米。

2.3 接地裝置

接地裝置也可以分為具體的兩種，一種是人工接地，另一種是自然接地。自然接地指的是，依靠建筑物內(nèi)的相互連接的鋼筋結(jié)構(gòu)以及建筑物地基與大地之間的連接關(guān)系，完成建筑物防雷接地。自然接地的好處是可以將建筑物內(nèi)的資源利用最大化，避免另外架設(shè)接地裝置造成額外的成本，而且也不需要對(duì)建筑物進(jìn)行大規(guī)模的改造，甚至都不需要?jiǎng)咏ㄖ飪?nèi)的一磚一瓦，安裝設(shè)置的時(shí)候?qū)ㄖ锏母膭?dòng)是最小的。但是，對(duì)于利用自然接地體而達(dá)不到接地電阻值標(biāo)準(zhǔn)的高層建筑來(lái)說(shuō)，需要另外安裝室外人工接地裝置。室外人工接地體的材料宜采用熱鍍鋅角鋼、鋼管或圓鋼，埋入地下的深度不小于0.5米，其距墻或基礎(chǔ)不宜小于1m。接地極為人工鋼質(zhì)垂直接地體，長(zhǎng)度宜為2.5米，兩個(gè)垂直或水平接地極的間距宜為5米，當(dāng)受地方限制時(shí)可適當(dāng)減小。這些都是在施工過(guò)程中需要特別留意的。

3 高層建筑防雷接地施工所需要注意的問(wèn)題

3.1 防雷技術(shù)在施工過(guò)程中的注意問(wèn)題

3.1.1 接閃器承受雷電的能力要符合要求

接閃器由攔截閃擊的接閃桿、接閃帶、接閃線、接閃網(wǎng)以及金屬屋面、金屬構(gòu)件等組成，接閃帶應(yīng)沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷擊的部位敷設(shè)。所以，一般建筑物接閃帶采用鍍鋅圓鋼，達(dá)到接閃導(dǎo)電的目的。但是，現(xiàn)在許多高層建筑為了追求美觀，不使用鍍鋅圓鋼，而是采用更加美觀的不銹鋼。不銹鋼對(duì)于雷電的承受能力不如鍍鋅鋼材，如果采用不銹鋼，那就必須保證不銹鋼的截面和厚度符合規(guī)范要求，保證不銹鋼受到雷擊時(shí)不會(huì)被輕易擊穿。

3.1.2 鋁合金幕墻與接閃網(wǎng)要做好連接

高層建筑的的接閃器、引下線和接地裝置形成一個(gè)籠子形狀的接閃網(wǎng)，將整棟建筑籠在安全的接閃網(wǎng)內(nèi)。但是，建筑的外墻上有鋁合金材料的裝飾幕墻，有的高層建筑物窗口安裝有鋁合金材料的防盜網(wǎng)等等，這些鋁合金的材料很容易成為雷電襲擊的目標(biāo)，而且也破壞了高層建筑物整體的防雷性。所以，需要將鋁合金幕墻和鋁合金防盜網(wǎng)與整棟高層建筑的防雷裝置連接在一起，使得防雷整體更加完整。

3.1.3 接地體材料要有防腐功能

接地體需要埋入到地下，地下的環(huán)境條件比較惡劣，金屬材料很容易被腐蝕而導(dǎo)致防雷導(dǎo)電性能下降。特別是鍍鋅鋼材，這種材料兩種金屬的穩(wěn)定性不一致，在土壤環(huán)境中組成一個(gè)原電池系統(tǒng)，加速了氧化還原反應(yīng)，使接地體更容易被腐蝕。所以需要對(duì)接地體做防腐處理，如涂上防銹漆等。另外，還可以用石墨棒代替金屬，石墨的穩(wěn)定性較好，導(dǎo)電性能與金屬相當(dāng)，是很理想的金屬接地體替代材料。

3.2 接地技術(shù)在施工過(guò)程中的注意問(wèn)題

3.2.1 PE線和N線連接要符合規(guī)范

一般來(lái)說(shuō)，高層建筑物每一層都配有強(qiáng)電豎井，施工過(guò)程中要保證PE干線與強(qiáng)電豎井附近的引下線連接妥當(dāng)。施工人員還要保證PE線和N線連接符合規(guī)范，因?yàn)镻E線和N線混接很有可能會(huì)使建筑物內(nèi)的用電設(shè)備被強(qiáng)雷電所損壞。

3.2.2 各系統(tǒng)之間做好協(xié)調(diào)配合工作

高層建筑防雷接地系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)，里面包含強(qiáng)電、弱電、消防系統(tǒng)等系統(tǒng)的接地非常復(fù)雜，相互之間又有交叉，所以各個(gè)系統(tǒng)在進(jìn)行接地工作時(shí)，相互之間要進(jìn)行配合，協(xié)調(diào)一致做好接地工作，確保接地工作的質(zhì)量與效率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高層建筑電氣工程的防雷接地工程是非常有講究的，施工人員在進(jìn)行防雷接地施工時(shí)要抓住防雷接地技術(shù)的實(shí)施重點(diǎn)，留意防雷技術(shù)和接地技術(shù)在施工過(guò)程中所需要注意的問(wèn)題，這樣才能保證高層建筑的防雷接地工作順利進(jìn)行并落實(shí)到位。

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