淺談建筑電氣防雷接地技術(shù)

程保峰

【摘 要】文章針對普通建筑電氣配電設(shè)備接地及防雷接地安裝基本方法進(jìn)行簡要介紹，闡述配電電氣系統(tǒng)接線接地和建筑防雷系統(tǒng)安裝的基本要求，包括材料的選擇及安裝過程中注意事項(xiàng)，列出配電系統(tǒng)接地安裝和建筑防雷接地施工中最容易發(fā)生的部分問題，并就這些問題提出一些可行的建議及解決措施，同時(shí)著重分析了建筑物防雷擊的分類保護(hù)措施，特別是高層建筑防止側(cè)擊雷電破壞的措施，為優(yōu)化建筑防雷接地系統(tǒng)安裝提供參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】建筑電氣;防雷;接地技術(shù)

【中圖分類號(hào)】TU856 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）09-0069-03

0 引言

現(xiàn)代建筑物均安裝功能各異的電氣設(shè)備，電氣設(shè)備接地安裝是極其重要的環(huán)節(jié)，接地措施如果做得不到位，就會(huì)引起各類電氣事件，甚至造成額外損失，因此建筑物的接地尤為重要。建筑物接地包括各種電氣設(shè)備、配電箱（柜）、金屬管道、金屬罐體及金屬水箱等導(dǎo)電部分經(jīng)接地線與大地作良好的連接導(dǎo)通，而最直接接地的措施就是防雷系統(tǒng)接地，含接閃器、引下線及基礎(chǔ)接地網(wǎng)。

1 建筑接地施工內(nèi)容

建筑接地就是將電力系統(tǒng)和電氣裝置的某些導(dǎo)電部分，經(jīng)過接地線與大地作良好的電氣導(dǎo)通，從而滿足電氣裝置和系統(tǒng)的工作特性及安全防護(hù)的要求。建筑物接地包括各類電氣設(shè)備用電安全接地及防雷系統(tǒng)接地，目的均是將瞬時(shí)較大的危險(xiǎn)電流引入大地，防止短時(shí)電流過大引起觸電、火災(zāi)、爆炸等各類危險(xiǎn)事故的發(fā)生。

1.1 建筑設(shè)施設(shè)備接地

建筑物設(shè)備接地包括配電組合柜、配電箱、消防控制電柜、消防排煙風(fēng)機(jī)、消火栓及噴淋水泵、二次加壓生活水泵、電力變壓器、金屬電纜橋架、成套發(fā)電機(jī)組等，均需引出接地線和基礎(chǔ)接地網(wǎng)導(dǎo)通，防止設(shè)備金屬外殼因設(shè)備線路漏電引起觸電事故。配電箱（柜）接地一般采用分級(jí)接地，由主配電接地排通過地線連接到下一節(jié)接地排，再將設(shè)備金屬外殼與接地零排搭接，普通建筑配電接地線安裝在施工中通常采用TN-S系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)N線和PE線是單獨(dú)分開的兩條線路，具體如圖1所示。配電線路接地適用于建筑物外殼因用電線路出現(xiàn)漏電時(shí)能夠及時(shí)將設(shè)備外表的電流導(dǎo)入大地，形成回路，引發(fā)人為觸電事故概率低，而高壓控制柜、變壓器、發(fā)電機(jī)組、金屬消防水箱及防止雷擊等大電流時(shí)一般安裝金屬扁鋼（25 mm×4 mm）或圓鋼（φ16 mm）作為接地線，采用焊接的方式并做好防腐處理工作。

建筑設(shè)施接地包括凸出或附著建筑物表面金屬鋁合金門窗、不銹鋼護(hù)欄、衛(wèi)生間金屬管道、金屬水箱及樓頂排氣管、排煙煙囪等。金屬門窗及不銹鋼護(hù)欄接地采用設(shè)計(jì)跨接線，衛(wèi)生間金屬管道采用設(shè)計(jì)接電線連接至等電位箱，生活及消防水箱采用扁鋼跨接，樓頂?shù)呐艢?、排煙煙囪安裝金屬圓鋼搭接至避雷帶。

1.2 建筑防雷接地系統(tǒng)

建筑物防雷接地系統(tǒng)包括接閃器、引下線及接地裝置。接閃器含避雷針、避雷帶。建筑物避雷帶一般采用25 mm×4 mm扁鐵或φ16 mm圓鋼安裝于屋面，沿女兒墻上方敷設(shè)或順屋頂高處脊梁安裝，支架距離1 m左右固定一個(gè)，伸出高度為100～150 mm，焊接牢靠且鍍鋅防腐，避雷帶距離外邊沿垂直距離不大于支架高度。避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管，圓鋼直徑φ≥12 mm，鋼管直徑φ≥20 mm，當(dāng)避雷針長度大于1 m時(shí)，圓鋼直徑φ≥16 mm，鋼管直徑φ≥25 mm。

安裝接閃器時(shí)，一般采用滾球法對避雷針、避雷線、避雷帶進(jìn)行保護(hù)范圍計(jì)算，所謂滾球法是以H為半徑的一個(gè)球體，沿需要防止直擊雷的部位滾動(dòng)，當(dāng)球體只觸及接閃器或接閃器與地面，而不觸及需要保護(hù)部位時(shí)，或避雷網(wǎng)格不大于相應(yīng)的尺寸，則該部分就得到接閃器的保護(hù)。不同類別的防雷建筑物滾球半徑及避雷網(wǎng)格尺寸見表1。

建筑避雷帶常用的材料為熱鍍鋅扁鋼和圓鋼兩種，引下線為結(jié)構(gòu)柱內(nèi)主鋼筋，當(dāng)避雷帶采用圓鋼與引下線搭接時(shí)，引下線加工成弧形直角彎且與避雷帶搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍，平行搭接于避雷帶圓鋼下面，兩側(cè)焊接牢靠;如避雷帶為熱鍍鋅扁鋼，引下線同樣加工成弧形直角彎沿避雷帶內(nèi)側(cè)平行搭接，搭接長度為圓鋼直徑的6倍，上下焊接飽滿、均勻，不得出現(xiàn)虛焊、穿孔等現(xiàn)象，施焊處刷防銹漆兩道、銀粉漆一道。與支持件點(diǎn)焊固定，施焊時(shí)，瓷磚表面要用濕氈覆蓋，防止污染瓷磚表面。避雷帶拐彎處應(yīng)彎成圓弧活彎，彎曲半徑大于或等于圓鋼直徑的10倍。

住宅樓層主體施工中承重柱體均有施工時(shí)確定的主筋作為引下線，引下線直徑≥16 mm，引下線不少于4根主筋;采用電渣壓力焊接，上部與避雷帶焊接，下部與基礎(chǔ)鋼筋焊接至接地網(wǎng)（樁），在樓首層設(shè)置測試點(diǎn)，測試點(diǎn)距離地面50 cm，各層住宅衛(wèi)生間等電位箱內(nèi)扁鐵須焊接和引下下線連接貫通。

基礎(chǔ)接地裝置一般采用底層基礎(chǔ)鋼筋網(wǎng)，測試接地電阻一般不超過1 Ω，如測試接地電阻達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則需增加接地樁以降低接地電阻。

1.3 建筑接地裝置的材料

當(dāng)設(shè)計(jì)沒有特別要求時(shí)，建筑接地裝置的材料采用鋼材，須熱鍍鋅處理，最小允許規(guī)格及尺寸應(yīng)符合表2的規(guī)定。

2 建筑電氣及防雷接地存在的問題及解決辦法

2.1 建筑配電設(shè)備線路接地存在的問題

建筑配電設(shè)備線路接地存在的問題有如下幾點(diǎn)：？譹？訛電線穿管時(shí)損傷導(dǎo)線絕緣層發(fā)生漏電。？譺？訛設(shè)備外殼與接地扁鐵搭接不牢靠，防腐不到位。？譻？訛接地線安裝不規(guī)范，接地線進(jìn)電箱后沒有用專用螺栓固定，存在松動(dòng)現(xiàn)象。？譼？訛導(dǎo)線接頭不按規(guī)范操作，接觸電阻超過限額。？譽(yù)？訛未按設(shè)計(jì)規(guī)定線徑安裝接地線，隨意找軟線搭接。

解決辦法：？譹？訛管內(nèi)穿線前疏通管道，保證管內(nèi)無異物堵塞，穿線過程要做好管口檢查并加好保護(hù)口，理順電線綁扎在穿線器上，穿線過程用力均勻，不得用力過大，以免損傷導(dǎo)線和絕緣層。？譺？訛金屬水箱及發(fā)電機(jī)組等接地線采用扁鋼焊接固定，且在焊接處刷防腐漆兩道，防止生銹脫落。？譻？訛接地線進(jìn)配電箱后要與零排及相線排保持距離，并用大小合適的螺栓固定牢靠，不得存在松動(dòng)現(xiàn)象。？譼？訛接地線是否壓接線耳一般以導(dǎo)線截面面積10 mm2為分界點(diǎn)，小于10 mm2的銅線可直接接到設(shè)備的接線端子上，但多股線要搪錫后再接入端子。導(dǎo)線截面積大于10 mm2須壓接銅線耳后再用螺栓緊固入接線柱。嚴(yán)禁將多股線剪出部分銅絲后再接入接地端子。接好后檢查端子接線螺絲是否存在沒有擰到位及松動(dòng)等現(xiàn)象。？譽(yù)？訛施工中須區(qū)分地線和零線、相線的顏色，通常接地線選用黃綠雙色線，相線采用黃色、綠色和紅色3種顏色，藍(lán)色線一般為零線。此外，要按照設(shè)計(jì)規(guī)定選擇接地線，線徑過小在漏電時(shí)易于燒斷，起不到保護(hù)作用。

配電線路絕緣保護(hù)層破損導(dǎo)致電線搭接到其他金屬及非金屬導(dǎo)體引起觸電現(xiàn)象的情況較多，尤其是天花吊頂上方管線，如果電線沒有套保護(hù)管，電線被鼠類撕咬后等發(fā)生絕緣層破壞，也會(huì)發(fā)生電路異常，漏電保護(hù)開關(guān)跳閘，引起斷路或發(fā)生電氣事故。所以配電線路一定要規(guī)范，電線安裝保護(hù)套管，必要時(shí)設(shè)計(jì)安裝金屬保護(hù)套管。

2.2 建筑防雷保護(hù)設(shè)施存在的問題及注意點(diǎn)

防雷接地系統(tǒng)安裝中存在的問題有如下幾個(gè)：？譹？訛屋面高低不平，低層面漏裝避雷帶。？譺？訛避雷帶鍍鋅圓鋼或扁鐵搭接焊接的長度不符合要求，易脫落。？譻？訛配電箱內(nèi)沒有安裝接地排，設(shè)備配電線無接地線。？譼？訛焊接部位防腐沒有做到位，經(jīng)風(fēng)吹雨淋后銹蝕脫落不導(dǎo)通。？譽(yù)？訛支架脫落或斷裂，整條避雷帶移位，失去應(yīng)有防雷功能。？譾？訛過伸縮縫沒有安裝補(bǔ)償裝置，冷熱不均，拉壞避雷帶。

預(yù)防措施：？譹？訛在建筑屋面不在同一平面上時(shí)，較低屋面也須安裝避雷帶且安裝引上線與較高層避雷帶導(dǎo)通，此外在凸出屋面的煙囪、排風(fēng)口等設(shè)施上要安裝避雷針。？譺？訛避雷帶安裝做到橫平豎直，兩連接點(diǎn)搭接處長度必須滿足要求，圓鋼搭接長度為其直徑的12倍，扁鋼搭接長度為其寬度的6倍。搭接處焊接飽滿光滑且做好二次防腐措施。？譻？訛安裝配電箱前要檢查配電箱內(nèi)接地裝置，如漏裝接地排須加裝，配電設(shè)備外殼必須有接地線連接到箱內(nèi)接地排。？譼？訛避雷帶焊接部位做好刷防腐漆，且不少于兩遍，其他做好熱鍍鋅。？譽(yù)？訛做好避雷帶支架預(yù)備工作，底部膨脹螺釘固定牢固，支架做好防腐。？譾？訛當(dāng)避雷帶跨越建筑物伸縮縫時(shí)要設(shè)置補(bǔ)償裝置（如圖2所示）。

2.3 建筑雷擊防護(hù)措施

通常采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網(wǎng)或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作為引下線的金屬導(dǎo)體導(dǎo)引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。

（1）電源性防雷。普通建筑電源性防雷常見安裝于單元樓層集中安裝的電表控制箱，一般安裝開關(guān)型防雷器，當(dāng)雷電通過外面線路進(jìn)入電箱時(shí)，防雷器電阻值降低，允許短時(shí)大電流通過，有效防止表箱內(nèi)電表等設(shè)備遭到雷擊損壞。

（2）等電位聯(lián)結(jié)。建筑住宅安裝等電位系統(tǒng)，目的是減少室內(nèi)各系統(tǒng)之間的電位差，通過圈梁內(nèi)主筋作為連接線，形成閉合環(huán)路，再用熱鍍鋅扁鋼焊接引到室內(nèi)等電位盒，室內(nèi)金屬管道、金屬門框、金屬窗、電纜橋架及設(shè)備主機(jī)外殼等均通過接地線引入至等電位盒。

（3）信號(hào)系統(tǒng)防雷。住宅樓層信號(hào)系統(tǒng)包括樓層廣播、有線電視、中國移動(dòng)、中國聯(lián)通、中國電信等光纖網(wǎng)絡(luò)線路及設(shè)備，通信網(wǎng)絡(luò)的防雷主要采用信號(hào)防雷器。信號(hào)防雷器安裝中要注意輸入輸出接口，不可接反，輸入接外線，輸入接入各用電設(shè)備，信號(hào)防雷器通過電子開關(guān)與接地系統(tǒng)連接導(dǎo)通。

（4）重復(fù)接地。在三相四線電路中，零干線一次或多次引接地線與大地導(dǎo)通，防止之前接地線故障引起觸電事故。零線重復(fù)接地能夠有效降低故障設(shè)備對地電壓，在零線斷開后，有效降低相線觸碰設(shè)備外殼引起觸電危險(xiǎn)性。

2.4 建筑高層防止側(cè)擊雷

《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057—2010）中綜合第4.2.4節(jié)第4款、第7款，第一類防雷建筑物從30 m以內(nèi)起每6 m設(shè)一道;而對第二類和第三類防雷建筑物沒有做出要求。

《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》（JGJ 16—2008）中對二類防雷建筑超過45 m和3類防雷建筑超過60 m其結(jié)構(gòu)圈梁中的鋼筋要求每3層焊接連成閉合回路作為均壓環(huán)，并同防雷裝置引下線連接。在設(shè)計(jì)上均壓環(huán)應(yīng)形成閉合圈，此閉合圈必須與所有的結(jié)構(gòu)柱內(nèi)引下線連接。要求每隔6 m高度設(shè)一個(gè)均壓環(huán)。均壓環(huán)連接線與引下線焊接牢靠，并做好防腐蝕措施。

結(jié)構(gòu)水平圈梁內(nèi)均壓環(huán)鋼筋之間的連接及鋼筋分別與防雷引下線、等電位箱、金屬門、鋁合金窗及金屬管道等之間的連接采用直徑不小于10 mm鍍鋅圓鋼或25 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。利用結(jié)構(gòu)鋼筋貫通作為均壓環(huán)，焊接處應(yīng)雙面焊接，焊接搭接長度不小于6倍最大鋼筋直徑，焊接處焊縫飽滿，無夾渣、氣孔等缺陷，且刷防腐漆。

3 建筑接地電阻的測試

整個(gè)防雷接地系統(tǒng)安裝完成投入使用前，必須進(jìn)行接地電阻測試，測試合格方能投入使用，測試位置在建筑物引下線距離地面50 cm的測試點(diǎn)進(jìn)行，斷開與避雷帶搭接接地卡子，將導(dǎo)線連接到測試儀器（如圖3所示），電流和電位輔助探測針應(yīng)插在距被測防雷引下線同一方向20 m和40 m的土地，向下插入探針，保留地面探針長度為整個(gè)探針長度的1/3，其余插入土壤。測試前應(yīng)正確校表，校表后再連接測試線，檢查接線無誤，水平放置測試儀器，均勻搖動(dòng)手柄，以每分鐘120圈轉(zhuǎn)速，約1 min表內(nèi)電機(jī)速度穩(wěn)定時(shí)，此時(shí)指針?biāo)赶虻奈恢镁褪墙拥仉娮璧臄?shù)值。測量接地電阻時(shí)禁止在有雷電或被測物帶電時(shí)進(jìn)行測量，儀表攜帶、使用時(shí)須小心輕放，避免劇烈震動(dòng)。

4 存在火災(zāi)危險(xiǎn)的建筑物內(nèi)接地注意點(diǎn)

（1）減少接地電阻，在設(shè)備外殼接PE線的情況下，增加接地線，可采用熱鍍鋅扁鋼接入接地裝置，同時(shí)選擇有足夠的導(dǎo)電率單獨(dú)芯線作為接地線。

（2）確保接電線路貫通，金屬管道及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)全部接地，管道接頭處敷設(shè)跨接線。

（3）增加接地點(diǎn)或接零點(diǎn)，對于一切電氣設(shè)備所有金屬結(jié)構(gòu)部分，都進(jìn)行接地和接零。

5 結(jié)語

在當(dāng)代城鄉(xiāng)建筑業(yè)迅猛發(fā)展的今天，建筑大廈鱗次櫛比，建筑防雷接地系統(tǒng)安裝越來越顯得重要，也隨著科技的進(jìn)步，它不僅要滿足正常防雷系統(tǒng)、電氣設(shè)備接地、安全用電等需求，而且要達(dá)到其便捷、節(jié)能、環(huán)保、美觀的使用效果。

參 考 文 獻(xiàn)

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[3]趙超.防雷設(shè)施在城市建筑中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，2009（33）：1.

[4]黃威，陳鵬飛.防雷接地與電氣安全技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2014.