建筑物防雷與接地系統(tǒng)

肖化云

（廣東南海國(guó)際建筑設(shè)計(jì)有限公司，廣東 佛山 528251）

0 引言

在當(dāng)代各類(lèi)建筑群中，為了給人們的生活以及工作創(chuàng)造便利的條件，建筑內(nèi)部都裝備著許多的電氣設(shè)施。要維護(hù)這些電氣穩(wěn)定運(yùn)作，就須為建筑內(nèi)部的大量電氣裝置上具有防雷效果的接地系統(tǒng)。特別是當(dāng)下具有人工智能特性的樓房建筑慢慢覆蓋了城市，假如沒(méi)有裝置電氣系統(tǒng)，建筑中一系列的電氣都很容易受到雷電的干擾。所以防雷系統(tǒng)裝置以及設(shè)計(jì)的研究十分關(guān)鍵。

1 防雷接地系統(tǒng)原理

防雷和接地相互聯(lián)系且相互獨(dú)立。防雷接地主要是把雷電所產(chǎn)生的電流通過(guò)接閃器、引下線以及接地裝置引入到大地，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑的保護(hù)作用。防雷系統(tǒng)要配有接地系統(tǒng)。從防雷角度出發(fā)，不管哪種防雷形式，都是通過(guò)保護(hù)器件或接地導(dǎo)體將雷電壓和電流導(dǎo)人到大地中，起到保護(hù)作用。建筑防雷接地系統(tǒng)分成外部與內(nèi)部防雷接地系統(tǒng)兩部分。外部的防雷接地系統(tǒng)主要考慮建筑本身防雷，通過(guò)避雷針、避雷帶和避雷網(wǎng)所組成的接閃器、引下線以及接地裝置，使建筑免受雷電攻擊而造成火災(zāi)或結(jié)構(gòu)的損壞。內(nèi)部的防雷接地系統(tǒng)主要考慮對(duì)建筑內(nèi)部電子設(shè)備防雷的要求，在實(shí)際防雷系統(tǒng)中，應(yīng)根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)制定綜合的防雷方案。

2 建筑的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 防直擊雷措施

（1）在建筑物屋頂易受雷擊的部位裝設(shè)接閃帶、接閃桿作為接閃器，屋面設(shè)置不大于（第一類(lèi)5m×5m或6m×4m；第二類(lèi)10m×10m或12m×8m，第三類(lèi)20m×20m或24m×16m的接閃網(wǎng)格。當(dāng)建筑物超過(guò)30m時(shí)，首先應(yīng)沿屋頂周邊敷設(shè)接閃帶，接閃帶應(yīng)設(shè)外墻外表面或者屋檐邊垂直面上，也可設(shè)外墻外表面或屋檐垂直面上。接閃器采用Φ12熱鍍鋅圓鋼或者利用建筑物本身的金屬構(gòu)架直接作接閃器以及利用利用大于0.5厚彩色暗扣式鋼板作接閃器。板間的連接應(yīng)是持久的電氣貫通，可采用銅鋅合金焊、熔，焊、卷邊壓接，縫接、螺釘或螺栓連接。接閃桿的接閃端宜做成半球狀，其最小彎曲半徑宜為4.8mm，最大宜為12.7mm，突出屋頂?shù)乃薪饘贅?gòu)件均與接閃器焊接連通。實(shí)例：佛山天鵝湖休閑酒店屋面的直接利用金屬構(gòu)架作接閃器和肇慶新大明鋁業(yè)有限公司的生產(chǎn)車(chē)間利用0.526厚彩色暗扣式鋼板作接閃器。

（2）利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)直徑大于16mm的兩根鋼筋作防雷引下線，引下線沿建筑物四周均勻布置，且平均間距不大于（第一類(lèi)12米；第二類(lèi)18；第三類(lèi)25米，引下線上端與接閃器焊接連通，下端與基礎(chǔ)接地網(wǎng)焊接連通，并將雷擊產(chǎn)生的電流引入大地，進(jìn)而降低雷擊危害。引下線應(yīng)保證鋼筋的全線焊通，防止存在漏焊或錯(cuò)焊現(xiàn)象。

（3）利用地梁和基礎(chǔ)內(nèi)兩根不小于?16鋼筋及斷開(kāi)處采用-25x4熱鍍鋅扁鋼焊接成縱向橫向閉合網(wǎng)作接地極。接閃帶、引下線、接地極三者之間均應(yīng)可靠焊接。構(gòu)成良好電氣通路。

2.2 防側(cè)擊雷措施

（1）為防止側(cè)向雷擊，（第一類(lèi)30m，第二類(lèi)45m）以上外墻上的金屬攔桿，門(mén)窗等較大金屬物與防雷裝置連接（利用建筑物外側(cè)圈梁鋼筋與防雷引下線連接為均壓環(huán)）。

（2）由（第一類(lèi)30m，第二類(lèi)45m）起外墻上的金屬欄桿、金屬門(mén)窗等較大的金屬物直接或通過(guò)金屬門(mén)窗埋鍍鋅鐵與防雷裝置連接。

（3）豎直敷設(shè)的金屬管道及金屬物的頂端和底端與防雷裝置連接。

實(shí)例：佛山順德華美達(dá)酒店由8層起外墻上的金屬欄桿、金屬門(mén)窗等較大的金屬物直接或通過(guò)金屬門(mén)窗埋鍍鋅鐵與防雷裝置連接。

2.3 防感應(yīng)雷及雷電波侵入和電磁脈沖措施

（1）為防雷電電磁脈沖影響，凡進(jìn)入建筑物的各種線路及金屬管道采用全線埋地引入，并在入戶(hù)端將電纜的金屬外皮、鋼導(dǎo)管及金屬管道與接地網(wǎng)連接。垂直敷設(shè)的金屬管道兩端與防雷裝置連接。

（2）建筑物內(nèi)防閃電感應(yīng)的接地干線與接地裝置的連接不應(yīng)少于2處。電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應(yīng)在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設(shè)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器（SPD），電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)少于或等于2.5kV，每一保護(hù)模式的沖擊電流值（當(dāng)無(wú)法確定時(shí)）應(yīng)取等于或大于12.5kA。

（3）當(dāng)Yyn0型或Dyn11型接線的配電變壓器設(shè)在本建筑物內(nèi)或附設(shè)于外墻處時(shí)（本工程采用Dyn11型接線的配電變壓器，設(shè)置在地下一層），應(yīng)在變壓器高壓側(cè)裝設(shè)避雷器；在低壓側(cè)的配電屏上，當(dāng)用線路引出本建筑物至其他有獨(dú)自敷設(shè)接地裝置的配電裝置時(shí)，應(yīng)在母線上裝設(shè)Ⅰ級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器（SPD），電涌保護(hù)器每一保護(hù)模式的沖擊電流值（當(dāng)無(wú)法確定時(shí)）應(yīng)取等于或大于12.5kA；當(dāng)無(wú)線路引出本建筑時(shí)，應(yīng)在母線上裝設(shè)Ⅱ級(jí)試驗(yàn)電涌保護(hù)器（SPD），電涌保護(hù)器每一保護(hù)模式的標(biāo)稱(chēng)放電電流值應(yīng)等于或大于5kA。電涌保護(hù)器的電壓保護(hù)水平值應(yīng)少于或等于2.5kV。

（4）低壓供電采用TN—S接地系統(tǒng)，在強(qiáng)電設(shè)備用房（電梯機(jī)房、風(fēng)機(jī)房等）處設(shè)接地端子,房間內(nèi)設(shè)備金屬外殼與接地端子可靠接地。在地下室變配電房等處設(shè)總等電位連接箱MEB，總等電位聯(lián)結(jié)線與接地裝置連接。總等電位板由紫銅板制成，將單體建筑物內(nèi)總配電箱PE干線、建筑物內(nèi)的水管、煤氣管、采暖和空調(diào)等進(jìn)行聯(lián)結(jié)，總等電位聯(lián)結(jié)線采用BV-1x25-PC32，總等電位聯(lián)結(jié)均采用等電位卡子，禁止在金屬管道上焊接。衛(wèi)生間設(shè)局部等電位箱LEB。具體做法參見(jiàn)國(guó)標(biāo)圖集《等電位聯(lián)結(jié)安裝》02D501-2。每層強(qiáng)弱電井內(nèi)設(shè)接地端子。所有用電設(shè)備非帶電的金屬外殼構(gòu)架均應(yīng)與專(zhuān)用保護(hù)線作可靠的電氣連接。

（5）預(yù)留地極引出線用于接地電阻測(cè)量和電氣安全接地。

（6）移動(dòng)式設(shè)備的電源插座線路均帶漏電保護(hù)，其動(dòng)作電流為30mA。在層總配電箱中裝設(shè)300mA的防電氣火災(zāi)漏電保護(hù)裝置。

3 防雷接地應(yīng)用過(guò)程中的問(wèn)題及對(duì)策

3.1 達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的接地電阻

現(xiàn)代建筑內(nèi)一般都有多個(gè)等級(jí)的電系統(tǒng)，這使得對(duì)接地電阻要求較高，然而接地類(lèi)型較多，每種類(lèi)型的接地電阻值都不一樣，若在建筑物內(nèi)對(duì)于不同接地類(lèi)型設(shè)置不同的接地體是不現(xiàn)實(shí)。這時(shí)可以人工外加接地體，若共用接地體要確保接地電阻小于1歐姆。對(duì)地質(zhì)環(huán)境惡劣的情況，繞建筑四周外加接地體是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。人工接地體是由水平接地體和垂直接地體構(gòu)成的。水平接地體指的是將扁鋼或圓鋼環(huán)形或成行排列并進(jìn)行水平方向埋設(shè)。而垂直接地體由多于兩根的角鋼或鋼管成排或環(huán)狀布置。接地裝置作為接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，接地方式和接地電阻將會(huì)對(duì)接地的質(zhì)量造成直接性影響。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，為確保接地的效果，可采用環(huán)式接地的方法，方便金屬管道入戶(hù)的連接。若在基礎(chǔ)的外表面有瀝青防腐層，則可利用樁基內(nèi)鋼筋來(lái)進(jìn)行接地，否則，就要設(shè)置人工接地裝置。

3.2 接地極腐蝕

傳統(tǒng)的接地極是鋼質(zhì)材料，在土壤中在時(shí)間和雨水的作用下會(huì)發(fā)生氧化生銹、腐蝕，影響雷電流導(dǎo)入地下的效果。這時(shí)應(yīng)使用低電阻節(jié)點(diǎn)模塊。它是一個(gè)新型的采用非金屬作為接地體的，可以增加接地體流動(dòng)的面積，并降低其附近土壤的電阻率，即便遇到大電流的沖擊也不會(huì)出現(xiàn)變硬、斷裂現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

防雷與接地是一項(xiàng)艱巨而又重要的工作，特別是對(duì)于廣東很多地區(qū)都是屬于雷電高發(fā)區(qū)，防雷與接地設(shè)計(jì)更加顯得尤為重要。必須在工程設(shè)計(jì)的初始階段就認(rèn)真加以考慮。除了按照等電位原則，做好滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的的共用接地網(wǎng)、綜合全面的考慮防雷與接地外，還應(yīng)擬定并執(zhí)行合理正確的防雷接地方案，使用可靠性高的防雷設(shè)備和質(zhì)量可靠的電氣設(shè)備，所選用的防雷產(chǎn)品應(yīng)在當(dāng)?shù)氐臍庀笾鞴軝C(jī)構(gòu)登記備案，以此保護(hù)我們的線路和設(shè)備免受雷擊的危害。

［1］孔慶友,徐志全.淺談高層建筑防雷接地設(shè)計(jì)[J].科技致富向?qū)?2011,14:239.

［2］崔恒飛.建筑防雷接地施工探討[J].門(mén)窗,2012,07:111-112.

［3］劉眾喜.民用建筑的防雷與接地問(wèn)題探析[J].企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā),2013,14:26-28.

［4］普有云.淺談等電位接地的問(wèn)題[J].中國(guó)廣電技術(shù)文萃,2014,03:101-108.