住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)

摘要：現(xiàn)在智能化社區(qū)建設(shè)開展得如火如荼，小區(qū)內(nèi)電氣系統(tǒng)也趨向多樣化、集約化發(fā)展，此時(shí)建筑電氣系統(tǒng)已不是滿足供電和照明需求那樣簡單。它涉及質(zhì)量安全，節(jié)能環(huán)保方方面面。本文以武漢市新洲區(qū)某小區(qū)的電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)為樣本，從提升智能高層建筑的防雷安全系數(shù)角度出發(fā)，對(duì)小區(qū)遭受雷擊的可能性進(jìn)行分析，并提出筆者自己的提高防雷保護(hù)系數(shù)設(shè)計(jì)質(zhì)量好的一些方法，以供參考。

關(guān)鍵詞：小區(qū)電氣系統(tǒng);防雷設(shè)計(jì);施工對(duì)策

引言

傳統(tǒng)電氣設(shè)計(jì)的內(nèi)容無外乎供電和照明，而今天的電氣系統(tǒng)的安全性尤為重要。住宅小區(qū)的電氣系統(tǒng)將小區(qū)建筑物進(jìn)行解構(gòu)分析，設(shè)備布置和現(xiàn)代智能控制技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化組合以滿足住宅用戶的生活需求。從而為住戶提供一個(gè)高效、安全、舒適的住宅環(huán)境。智能化往往依靠大量電子元件和終端設(shè)備，這些零件終端功率小，運(yùn)行電壓低，絕緣程度遠(yuǎn)不如大件設(shè)備，電流承受度差，抗干擾和抗電涌能力弱，遇到雷電侵襲更是不堪一擊，這樣會(huì)影響整個(gè)智能體系，給物業(yè)管理帶來較大難度，造成住宅用戶經(jīng)濟(jì)財(cái)產(chǎn)損失甚至傷及生命。因此，科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，布局合理地設(shè)計(jì)小區(qū)內(nèi)建筑防雷保護(hù)顯得尤為重要。

1 住宅小區(qū)雷擊風(fēng)險(xiǎn)

1.1直擊雷

直擊雷是雷云和建筑物及地面或建筑物上附著的其他物體之間發(fā)生的瞬時(shí)猛烈放電現(xiàn)象，它伴隨著電效應(yīng)、熱效應(yīng)或機(jī)械力等一系列破壞因素，直擊雷的電壓峰值通?？蛇_(dá)幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達(dá)幾十KA乃至幾百KA，其之所以破壞性很強(qiáng)，主要原因是雷云所蘊(yùn)藏能量在極短時(shí)間（其持續(xù)時(shí)間通常只有幾u(yù)s到幾百us）就釋放出來，瞬間功率巨大，對(duì)建筑物內(nèi)電子設(shè)備危害尤甚，當(dāng)數(shù)十至二百千安的雷電沖擊電流瞬間流經(jīng)被擊物體，會(huì)形成數(shù)值巨大沖擊電壓波，使得電氣設(shè)備絕緣系統(tǒng)失效，嚴(yán)重者物體會(huì)被電沖力作用炸裂，也有過電時(shí)金屬元件溫度瞬時(shí)升高導(dǎo)致熔斷炸裂。

1.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷又稱感應(yīng)過電壓，分為靜電感應(yīng)雷和電磁感應(yīng)雷。靜電感應(yīng)雷是在帶電荷積云距離地面較近時(shí)，由于所帶電荷的單極性，所以會(huì)和附近的金屬導(dǎo)體相互感應(yīng)釋放極多反極性束縛電荷。而金屬導(dǎo)體另一端則會(huì)產(chǎn)生和帶電積云同極性的電荷，這時(shí)會(huì)在金屬導(dǎo)體和帶電云之間出現(xiàn)感應(yīng)電壓，數(shù)值可達(dá)數(shù)萬至數(shù)十萬伏。這種過電壓往往會(huì)造成建筑物內(nèi)導(dǎo)線、接地不良金屬物導(dǎo)體和大型金屬設(shè)備放電而引起電火花，極易引起電擊、火災(zāi)、爆炸，危及人身安全或?qū)╇娤到y(tǒng)造成危害。電磁感應(yīng)雷是雷電放電時(shí)，巨大沖擊雷電流在周圍空間產(chǎn)生迅速變化的強(qiáng)磁場引起的，對(duì)建筑物內(nèi)電子設(shè)備造成干擾、破壞，又或者使周圍金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，產(chǎn)生大量熱而引起火災(zāi)。

1.3地電位反擊

地電位反擊通常是由于建筑物防雷設(shè)備比如避雷針，避雷網(wǎng)等遭受雷擊后，在接地電阻的兩端產(chǎn)生危險(xiǎn)的過電壓，此過電壓由接地線或各種管道、電纜屏蔽管侵入電子設(shè)備，造成毀損。建筑物在遭受直接雷擊時(shí)，雷電流將沿建筑物防雷系統(tǒng)中各引下線和接地體入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統(tǒng)中產(chǎn)生暫態(tài)高電壓，如果引下線與周圍網(wǎng)絡(luò)設(shè)備絕緣距離不夠，且設(shè)備的電源系統(tǒng)PE線接地及信號(hào)系統(tǒng)邏輯接地與避雷系統(tǒng)不共地，則將在兩者之間出現(xiàn)很高電壓并發(fā)生放電擊穿，導(dǎo)致設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，甚至人身安全。地電位暫態(tài)高電位不僅危害本建筑物內(nèi)設(shè)備，還會(huì)危及到相鄰建筑物內(nèi)設(shè)備。該相鄰建筑物內(nèi)設(shè)備雖然沒有遭直接雷擊，但在附近建筑物遭雷擊后，暫態(tài)高電位將沿地下管道傳至相鄰建筑物內(nèi)設(shè)備接地系統(tǒng)中對(duì)線路發(fā)生反擊，使得與這些線路相連接的設(shè)備受到暫態(tài)高電位損害。地電位反擊可感生出幾KV到幾十KV至數(shù)百KV反擊電壓，這種反擊會(huì)沿著電力系統(tǒng)零線，保護(hù)接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內(nèi)或傳播到更大室內(nèi)范圍，造成大面積危害。

2 住宅小區(qū)電氣系統(tǒng)防雷設(shè)計(jì)構(gòu)思

2.1 防范直擊雷

防范直擊雷可在樓間隔層、整體結(jié)構(gòu)與接地裝置之間建立一個(gè)良好的閉合系統(tǒng)。首先，選擇符合GB50057-2010《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的接閃帶、接閃桿、暗裝避雷網(wǎng)和防雷線等接閃裝置。利用接閃裝置在雷電來襲時(shí)將電流引收下來，通過作為引下線的金屬導(dǎo)體將其引至埋設(shè)于地面的接地裝置散流入地。注意，盡可能減少接閃桿的使用可能，若因建設(shè)需要，如需裝設(shè)天線，必須采用帶網(wǎng)針的接閃設(shè)備組合以達(dá)到電氣聯(lián)通，那么網(wǎng)格布設(shè)密度要嚴(yán)格按照一類防雷標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。引下線要和建筑內(nèi)混凝土地面以及梁柱內(nèi)鋼筋相焊接形成閉合回路并且與接地裝置連通。防雷接地系統(tǒng)要以住宅小區(qū)的承重鋼筋和樁柱主筋以及建筑地面鋼架為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。一般來講基礎(chǔ)接地網(wǎng)是利用土建鋼筋主筋（2根）通過焊接Φ10圓鋼跨接鋼筋保證主筋不間斷并形成閉5261環(huán)，下與乘臺(tái)基礎(chǔ)樁筋焊接連接，30米以上建4102筑物每層做均壓環(huán)，其做法與基礎(chǔ)接地網(wǎng)同，并與縱向柱主鋼筋焊接貫通，在沒有設(shè)1653置專用避雷針時(shí)采用鍍鋅圓鋼在屋面女兒墻貫通一道閉環(huán)，并與混凝土內(nèi)預(yù)留接地引下線貫通形成整個(gè)建筑體系的防雷接地系統(tǒng)，至于引下線的數(shù)量根據(jù)圖紙要求和建筑物防回雷等級(jí)定，一般要求接地電阻值≤1Ω的為二級(jí)以上建筑物，普通民用工程為4～10Ω。

2.2 防范感應(yīng)雷

感應(yīng)雷主要通過供電線、外墻、柱子或電視饋線入侵到建筑物內(nèi)部。將建筑物的基礎(chǔ)鋼筋，梁柱鋼筋，金屬框架，建筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好接地的法拉第籠，將建筑物各部分的交流工作地，安全保護(hù)地，直流工作地，防雷接地與建筑物法拉第籠良好連接，避免接地線之間存在電位差，消除感應(yīng)過電壓產(chǎn)生的原因。對(duì)于電源系統(tǒng)的防雷，應(yīng)在高壓端各相安裝防雷裝置作為第一級(jí)保護(hù)，在低壓側(cè)安裝閥門式防雷裝置作為第二級(jí)保護(hù)，在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第三級(jí)保護(hù)，同時(shí)還應(yīng)設(shè)計(jì)綜合布線系統(tǒng)防雷。

2.3 防范地電位反擊

當(dāng)建筑物電氣系統(tǒng)內(nèi)存在兩個(gè)以上各成體系的接地網(wǎng)時(shí)，而且兩個(gè)接地網(wǎng)之間直距不符合防地電位反擊的最低直距要求時(shí)，那么需要在兩地網(wǎng)之間用“等電位連接器”做等電位連接。等電位連接器可使非遭受雷擊侵?jǐn)_狀態(tài)下兩個(gè)接地網(wǎng)系統(tǒng)各自獨(dú)立工作，互不相連亦不干擾。一旦出現(xiàn)某一接地網(wǎng)經(jīng)受雷擊，經(jīng)GI 1000-5等電位連接器可使兩地網(wǎng)在瞬間形成等電位，以此抵消暫態(tài)高電位在設(shè)備內(nèi)由于線間電壓差而造成損害。同時(shí)，建筑物內(nèi)外的金屬構(gòu)造管道，通訊電纜和電力纜線等金屬管線均應(yīng)埋入土層之中，并且在進(jìn)入建筑物時(shí)要接地，并布設(shè)電涌保護(hù)器。對(duì)于在建筑內(nèi)布線距離較長接地線，比如電源PE線，可使用“機(jī)房等電位連接器”將交流工作接地、直流工作接地、防靜電及保護(hù)接地在機(jī)房內(nèi)進(jìn)行等電位連接，以確保精密系統(tǒng)設(shè)備在正常工作狀態(tài)下不受干擾，在存在暫態(tài)過電壓時(shí)，不發(fā)生設(shè)備內(nèi)擊穿。

3 住宅小區(qū)防雷設(shè)備施工要點(diǎn)

接閃器是整個(gè)防雷系統(tǒng)核心，所以對(duì)于接閃器質(zhì)量一定要嚴(yán)格把控。首先其規(guī)格必須符合國家標(biāo)準(zhǔn)和建筑電氣系統(tǒng)施工整體要求。其次，在施工中，布設(shè)暗裝防雷網(wǎng)時(shí)要和建筑物頂部的接閃桿和各金屬器件相連，確保整個(gè)金屬結(jié)構(gòu)成為閉合模式。布設(shè)引下線可以用并聯(lián)電路連通，但其電流通道必須最短。注意利用建筑物內(nèi)鋼筋做引下線市要在鍍鋅處做好防腐處理。對(duì)于≥30m的建筑物，要將外墻和門窗上金屬構(gòu)件防雷設(shè)備相接，施工中根據(jù)圖紙預(yù)先留出金屬引線出入的洞口。

參考文獻(xiàn)：

[1]李躍龍，李躍虎.建筑電氣工程中智能型防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J].自動(dòng)化與儀器儀表， 2019（3）.

[2]于堯.淺析建筑物電氣防雷系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2019（5）.

作者簡介：喻錦濤（1987-），男，湖北省團(tuán)風(fēng)縣人，本科，助理工程師，研究方向：雷電災(zāi)害防御。