建筑電氣防雷接地設(shè)計(jì)及施工要點(diǎn)分析

文/劉博文 中國(guó)汽車(chē)工業(yè)工程有限公司 天津 300113

1、建筑電氣防雷接地基本概念及作用

1.1 建筑電氣防雷接地基本概念

建筑電氣防雷接地是一個(gè)綜合性的系統(tǒng)，該系統(tǒng)由接閃器、引下線(xiàn)、接地裝置、電涌保護(hù)器以及其他諸如等電位連接、電磁屏蔽等其他連接導(dǎo)體組成。防雷裝置主要分為外部雷電防護(hù)裝置及內(nèi)部雷電防護(hù)裝置兩大類(lèi)。

外部雷電防護(hù)裝置主要是傳統(tǒng)的防雷裝置，主要由接閃器、引下線(xiàn)、接地裝置等組成，其主要作用是防范直擊雷對(duì)建筑產(chǎn)生傷害，其具體組成具有多樣化特點(diǎn)，每個(gè)部分都會(huì)發(fā)揮特定的作用，主要原理是頂部防雷裝置接閃器通過(guò)電流往低電阻方向流動(dòng)的特性，將雷接引，通過(guò)引下線(xiàn)導(dǎo)入大地，從而防止雷對(duì)建筑物造成破壞。通常接閃器會(huì)根據(jù)防雷等級(jí)采用金屬屋面或者獨(dú)立設(shè)置的金屬接閃網(wǎng)格，接閃器與引下線(xiàn)要進(jìn)行可靠連接；引下線(xiàn)通常采用混凝土柱子內(nèi)主鋼筋或者采用鋼柱，其上端與接閃器可靠連接，下端與接地裝置可靠連接，成為一個(gè)良好的雷電流導(dǎo)體；接地裝置通常采用混凝土基礎(chǔ)內(nèi)主筋，如果接地電阻不滿(mǎn)足項(xiàng)目要求，則需要補(bǔ)打接地極。

內(nèi)部雷電防護(hù)裝置主要作用是保護(hù)建筑內(nèi)部安全，減少雷電流及其電磁效應(yīng)，通過(guò)采用電磁屏蔽、裝設(shè)電涌保護(hù)器（SPD）以及進(jìn)行等電位連接等方式，防止雷電波對(duì)電氣及電子系統(tǒng)造成破壞。內(nèi)外防雷裝置的結(jié)合使用，可以避免雷電對(duì)建筑物和建筑物內(nèi)電氣及電子系統(tǒng)的損害。

1.2 建筑電氣防雷接地作用

建筑電氣防雷接地對(duì)于建筑使用者的安全而言十分重要，因?yàn)槔讚舻乃查g通常會(huì)達(dá)到幾十甚至幾百千伏，如果沒(méi)有防雷接地系統(tǒng)，無(wú)論是建筑還是其內(nèi)的電氣電子設(shè)備都無(wú)法承載此電流，均會(huì)造成損壞。建筑電氣防雷接地的作用就是防止出現(xiàn)這些危害，從外部使建筑物不會(huì)被雷擊破壞建筑物的外表面，內(nèi)部的電氣電子設(shè)備通過(guò)等電位及浪涌保護(hù)器，形成等電位均壓和多層屏蔽的安全防雷的結(jié)構(gòu)，從而保證設(shè)備整體安全。

2、防雷接地在應(yīng)用過(guò)程中主要存在的問(wèn)題

第一，如果接閃帶未按照國(guó)家規(guī)范規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選型、采購(gòu)，可能會(huì)導(dǎo)致接閃帶無(wú)法承載雷電瞬間斷掉；或者生產(chǎn)廠(chǎng)家未按照國(guó)家規(guī)范所規(guī)定的接閃帶應(yīng)進(jìn)行熱浸鋅、熱鍍鋅防腐處理的話(huà)，那么接閃帶生銹導(dǎo)致電阻升高的以至于無(wú)法達(dá)到吸引雷電的作用。以上問(wèn)題均會(huì)導(dǎo)致建筑防雷接地系統(tǒng)的接地電阻變高，在雷雨氣候下出現(xiàn)雷擊時(shí)，雷電不容易被吸引導(dǎo)致不容易泄流出去。

第二，在施工過(guò)程中，如果防雷接地系統(tǒng)之間的連接施工質(zhì)量較低，比如樁與承臺(tái)、地梁均壓網(wǎng)的焊接長(zhǎng)度及厚度均未達(dá)到施工驗(yàn)收規(guī)范的要求，那么就有可能出現(xiàn)接地導(dǎo)體未可靠連接，在中間某個(gè)環(huán)節(jié)斷掉，導(dǎo)致雷電無(wú)法導(dǎo)入大地，從而對(duì)建筑產(chǎn)生破壞。

第三，在施工過(guò)程中，接地裝置的掩埋深度有所不足，并且未正確的進(jìn)行接電阻測(cè)試，從而導(dǎo)致在工程竣工交付使用期間內(nèi)，所安裝配置的防雷接地設(shè)備接地電阻不夠規(guī)范要求的值，發(fā)生雷電時(shí)防雷效果將大打折扣。

第四，在施工過(guò)程中，如果施工人員對(duì)防雷接地的圖紙沒(méi)有研究仔細(xì)，那么很容易出現(xiàn)漏焊用作防雷引下線(xiàn)的柱子或者用作接地網(wǎng)的基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋，使得防雷接地系統(tǒng)斷開(kāi)，那么將會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的接地電阻以及連通性造成危害。

3、建筑電氣防雷接地應(yīng)用要點(diǎn)

3.1 做好施工準(zhǔn)備工作

首先，需要做好材料準(zhǔn)備。在今天的建筑電氣工程項(xiàng)目施工中，防雷裝置很大程度上是利用土建施工中的材料，所以為了避免在防雷處理中出現(xiàn)問(wèn)題，要在正式施工以前做好材料以及施工準(zhǔn)備工作，電氣人員需要及時(shí)進(jìn)場(chǎng)，在土建人員進(jìn)行基礎(chǔ)和柱子施工材料時(shí)也伴隨著一起檢查，需要十分熟悉圖紙內(nèi)容，對(duì)合用的防雷裝置要及時(shí)掌握好其的原理與特點(diǎn)，同時(shí)對(duì)不同構(gòu)件結(jié)構(gòu)與材料進(jìn)行檢查，確保其能夠滿(mǎn)足施工要求。

其次，現(xiàn)場(chǎng)的電氣施工人員要做好方案學(xué)習(xí)。在施工以前要組織相關(guān)人員進(jìn)行圖紙會(huì)審，對(duì)設(shè)計(jì)圖紙所表達(dá)的內(nèi)容要了然于胸，掌握?qǐng)D紙中所涉及到的技術(shù)與內(nèi)容，在掌握好規(guī)范要求的基礎(chǔ)上來(lái)確保防雷接地施工的有序開(kāi)展，及時(shí)消除施工影響因素。還需要對(duì)電氣施工驗(yàn)收規(guī)范關(guān)于防雷接地部分的內(nèi)容進(jìn)行研究，比如要了解同一根柱子要保證至少兩根主鋼筋是作為防雷接地用引下線(xiàn)的，鋼筋與鋼筋之間如何進(jìn)行可靠連接電氣施工及驗(yàn)收規(guī)范上也都有提及，理論的學(xué)習(xí)是為了更好地展開(kāi)實(shí)際的施工。

3.2 設(shè)計(jì)過(guò)程中的外部防雷要點(diǎn)

（1）通過(guò)建筑物屋面形式的不同合理選擇接閃器。如果建筑物是金屬屋面且其外層金屬屋面下無(wú)易燃物，并且其厚度滿(mǎn)足國(guó)家規(guī)范要求，那么可以直接采用金屬屋面作為接閃器，既經(jīng)濟(jì)又方便施工。倘若屋面是混凝土屋面，那么接閃器宜采用接閃帶網(wǎng)格保護(hù)，接閃網(wǎng)格大小應(yīng)根據(jù)建筑物的防雷等級(jí)設(shè)置，另外接閃帶的材質(zhì)、規(guī)格以及接閃帶支持器的間距等均應(yīng)滿(mǎn)足國(guó)家的規(guī)范要求，部分地方需采用接閃針，所有的突出屋面的金屬物體均需采用通過(guò)接閃帶與屋面接閃系統(tǒng)可靠連接。

（2）在部分地區(qū)，會(huì)要求設(shè)計(jì)人員在女兒墻、屋脊、屋角、屋檐等建筑物易受雷擊的部位，除了設(shè)置接閃帶以外，還會(huì)額外的要求設(shè)計(jì)接閃短桿。

（3）所有接閃器均有其保護(hù)半徑，通過(guò)滾球法計(jì)算其保護(hù)范圍后，對(duì)于超出屋面接閃器保護(hù)范圍的物體須加設(shè)接閃器，并與建筑物的防雷接地系統(tǒng)相連接。

（4）突出屋面的金屬物體必須與屋面防雷裝置可靠連接。

（5）防雷接地系統(tǒng)中如果采用通常的焊接方法，那么應(yīng)在焊接處做防腐處理。

（6）為了防止接觸電壓和跨步電壓，建筑物金屬構(gòu)架和建筑物互相連接的鋼筋在電氣上必須貫通，且引下線(xiàn)數(shù)量不少于10 根。

（7）引下線(xiàn)上端應(yīng)與接閃系統(tǒng)可靠連接，下端應(yīng)與接地系統(tǒng)可靠連接，要優(yōu)先利用建筑物鋼筋混凝土內(nèi)的鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)柱體，這樣可以更加經(jīng)濟(jì)和高效。利用建筑基礎(chǔ)鋼筋作接地體時(shí)，可以不設(shè)斷接卡，過(guò)門(mén)無(wú)鋼筋初需采用熱鍍鋅扁鋼等接地導(dǎo)體連通基礎(chǔ)鋼筋。當(dāng)利用建筑物自身柱子作引下線(xiàn)時(shí)，須在室內(nèi)外適當(dāng)位置設(shè)置若干接地端子板（一般在室內(nèi)距地上高度0.3m，室外距離室外地坪-0.5m），用于生產(chǎn)設(shè)備、機(jī)房、變電所、管道等設(shè)施進(jìn)行等電位連接使用。通常在建筑四角外+0.5m 處設(shè)置接地電阻測(cè)試點(diǎn)，接地電阻需定期進(jìn)行測(cè)試。

（8）所有的電纜托盤(pán)、槽盒、梯架、導(dǎo)管等均應(yīng)不少于2 處接地，其連接處均應(yīng)用截面直徑不少于4mm 的銅導(dǎo)線(xiàn)進(jìn)行跨接，全長(zhǎng)大于30米時(shí)，每隔20～30 米增加一個(gè)連接點(diǎn)。

3.3 設(shè)計(jì)過(guò)程中的建筑物內(nèi)部防雷要點(diǎn)

內(nèi)部防雷主要分為等電位連接和電涌保護(hù)器兩大類(lèi)?？偟入娢宦?lián)結(jié)通過(guò)與全建筑物內(nèi)金屬物品連接，使得建筑物內(nèi)得物體相互之間的間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差為零，從而消除自建筑物外徑電氣線(xiàn)路和各種金屬管道引入的危險(xiǎn)故障電壓的危害。進(jìn)線(xiàn)配電箱的接地母排，公用設(shè)施的金屬管道如上下水，熱力等管道通過(guò)與等電位端子箱或者接地端子板連接，使其接觸到電流后均可以快速的導(dǎo)入地下，減少觸電風(fēng)險(xiǎn)及危害。對(duì)于電氣及電子信息系統(tǒng)，通過(guò)電磁屏蔽或者加裝電涌保護(hù)器SPD，從而滿(mǎn)足防雷和信息系統(tǒng)抗干擾的要求時(shí)，達(dá)到防電擊并合理屏蔽保護(hù)電子設(shè)備的功能。

結(jié)語(yǔ)：

總之，在建筑電氣施工中，防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工也是個(gè)重要的環(huán)節(jié)，需要嚴(yán)格遵守建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范以及電氣施工驗(yàn)收規(guī)范來(lái)進(jìn)行防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與施工。要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的年雷擊情況，建筑物方案等來(lái)選擇有針對(duì)性的設(shè)計(jì)方案，還要綜合分析好接地故障保護(hù)措施，確保接地設(shè)計(jì)及施工的合規(guī)性，只有做好這些工作，才能保證建筑的安全性。