防雷接地技術(shù)在建筑電氣安裝中的重要作用

摘"要：為解決建筑工程電氣安裝后遭受雷擊問題，許多工程都會(huì)設(shè)計(jì)防雷接地系統(tǒng)。本文主要對(duì)建筑電氣安裝中防雷接地技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了研究，同時(shí)也分析了防雷接地技術(shù)的重要作用。文章圍繞著基礎(chǔ)柱部分的接地、屋頂和其他部分的接地、變壓器防雷接地以及電位連接等幾個(gè)要點(diǎn)，提出了建筑外部防直擊雷的接地技術(shù)要求與內(nèi)部防感應(yīng)雷的接地技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：防雷接地；建筑工程；等電位連接文章編號(hào)：2095-4085（2024）05-0044-03

0"引言

建筑施工企業(yè)在建筑電氣安裝過程中需重視應(yīng)用先進(jìn)的防雷接地技術(shù)，確保建筑物各項(xiàng)電氣設(shè)備安全運(yùn)轉(zhuǎn)，且各個(gè)操作環(huán)節(jié)都能得到全面監(jiān)控，從而提高抵御雷災(zāi)的能力。

1"建筑電氣安裝中防雷接地技術(shù)的重要作用

建筑電氣設(shè)備的安裝都會(huì)考慮到防雷工作，采用合理的防雷接地技術(shù)，可以在極端氣候中保護(hù)建筑工程不會(huì)遭受直接雷擊危害，避免工程內(nèi)部各電氣設(shè)備運(yùn)行出現(xiàn)事故。在具體應(yīng)用防雷接地技術(shù)時(shí)，主要是進(jìn)行合理引線和避雷裝置安裝，將外部電流有效導(dǎo)入地下，從而降低雷擊影響。以往在進(jìn)行建筑電氣設(shè)備的防雷接地裝置安裝時(shí)，始終對(duì)安裝質(zhì)量保持高度重視。然而，隨著先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，如今出現(xiàn)了許多新型電氣設(shè)備，其相關(guān)安全隱患也逐漸增多。因此，對(duì)雷擊的防范也更加關(guān)鍵，防雷接地系統(tǒng)變得必不可少，其直接關(guān)系到建筑物與人員生命安全，可以起到降低雷擊概率、延長(zhǎng)電氣設(shè)備使用壽命等重要作用［1］。

2"建筑電氣安裝中防雷接地技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

2.1"項(xiàng)目概況

本次研究的建筑項(xiàng)目為某聯(lián)合廠房電氣安裝工程，廠房最高標(biāo)高約為9.9m。由于自然雷擊對(duì)電器設(shè)備和人體所造成的損害現(xiàn)象較為普遍，所以聯(lián)合廠房必須要開展建筑防雷設(shè)計(jì)。在此之前需要先明確建筑物年預(yù)計(jì)遭受的雷擊次數(shù)，利用下述公式來進(jìn)行計(jì)算：

N=K×Ng×Ae

在上式當(dāng)中，N表示全年預(yù)計(jì)會(huì)遭受的雷擊次數(shù)；K表示雷擊次數(shù)相關(guān)校正系數(shù)，通常會(huì)取值1；Ng表示大地受到全年雷擊的平均密度，根據(jù)此項(xiàng)目地點(diǎn)確定Ng取值為0.024d1.3；Ae表示廠房雷擊次數(shù)相同建筑物換算的等效面積。

通過計(jì)算獲得工程項(xiàng)目廠房年預(yù)計(jì)雷擊的相關(guān)參數(shù)，其中年平均雷暴日為35.6d，雷擊大地年平均密度約為2.495次/km2，預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)為0.355。本項(xiàng)目防雷要求為二類建筑物標(biāo)準(zhǔn)，由于建筑是生產(chǎn)類廠房，具有人員密集特征，依據(jù)相關(guān)防雷設(shè)計(jì)的規(guī)范要求運(yùn)用防雷接地技術(shù)，以保證電氣安裝工程執(zhí)行順利。

2.2"相關(guān)技術(shù)要求

2.2.1"建筑外部防直擊雷的接地技術(shù)要求

2.2.1.1"基礎(chǔ)柱部分的接地

對(duì)于建筑電氣安裝而言，外部對(duì)直擊雷的防范接地技術(shù)為重點(diǎn)，其原理是將自然雷電流引入到大地當(dāng)中。此次研究的項(xiàng)目基于第二類防雷建筑物的相關(guān)要求，針對(duì)基礎(chǔ)柱實(shí)施接地處理。其相關(guān)技術(shù)是使用基礎(chǔ)鋼筋當(dāng)作接地部分，主要為樁鋼筋網(wǎng)豬籠筋，柱內(nèi)的兩條鋼筋還會(huì)作為下引線部分，而砼基礎(chǔ)梁鋼筋將會(huì)成為地極連線，外部還要暗裝布置避雷帶，采用女兒墻的壓頂鋼筋部分與屋面的梁鋼筋?；A(chǔ)鋼柱與混凝土柱部分則是運(yùn)用熱鍍鋅圓鋼接地處理，以防止直擊雷的傷害。一般會(huì)圍著基礎(chǔ)柱底部一圈實(shí)施敷設(shè)，也要焊通基礎(chǔ)四角位置的鋼筋，素土層在地下1m位置，使用不銹鋼圓鋼同樣進(jìn)行一圈圍繞敷設(shè)，之后與四角鋼筋焊通處理即可。在完成焊接之后需進(jìn)一步實(shí)施防腐施工，與基礎(chǔ)鋼柱部分使用螺栓構(gòu)件加緊連接，以確保牢固可靠［2］。

地坪板部分其內(nèi)部底層適應(yīng)鋼筋網(wǎng)敷設(shè)，鋼筋網(wǎng)材質(zhì)為40m×4m的熱鍍鋅扁鋼，以保證每柱都能完全覆蓋，最終會(huì)形成10m×10m規(guī)格的網(wǎng)格部分。地坪板內(nèi)部所有區(qū)域都進(jìn)行鍍鋅扁鋼敷設(shè)，且沿著敷設(shè)方向每間隔4～5m就要和內(nèi)底層鋼筋做焊接處理，要保證連接到位。焊接主要采用雙面焊工藝，實(shí)際焊接長(zhǎng)度應(yīng)超過6D。焊接點(diǎn)要避免加渣及咬肉問題，以確保平整和光滑，且要杜絕出現(xiàn)漏焊情況。其中發(fā)揮引上作用的兩根鍍鋅扁鋼還應(yīng)使用螺栓構(gòu)件在鋼柱翼緣板位置做打孔連接處理。箱形柱與鋼柱則是要采用槽鋼進(jìn)行焊接，引上的鍍鋅扁鋼與槽鋼另一面打孔連接并使用螺栓固定。從地面引出的扁鋼部分可以采用熱塑封處理方式，地坪板內(nèi)部所敷設(shè)的鍍鋅扁鋼需要在縫隙位置開展變形處理。

2.2.1.2"屋頂和其他部分的接地

此次研究的項(xiàng)目中，聯(lián)合廠房建筑主要是由鋼結(jié)構(gòu)組成，因此在電氣安裝的防雷設(shè)計(jì)中，需結(jié)合這類建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的特征，遵循其相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。比如該項(xiàng)目在鋼結(jié)構(gòu)廠房的屋頂主要使用金屬材料做接閃器，施工過程中其金屬板搭接處理長(zhǎng)度應(yīng)不小于100mm，金屬板厚度控制在0.5mm以上，通常會(huì)選用規(guī)格為0.7mm厚的金屬板。廠房維護(hù)板部分材質(zhì)為瓦楞型彩鋼夾芯板，厚度同樣為0.7mm，屋頂鋼結(jié)構(gòu)維護(hù)板搭接處理也需大于100mm。如此便能夠滿足接閃器功能發(fā)揮的要求。

建筑物屋面還會(huì)使用塑料防雷支座，其中比較容易遭受雷擊的部位包括屋脊、屋角等，故而這些位置可以做明裝接閃帶。使用10鍍鋅圓鋼材料，屋面結(jié)構(gòu)板下方則敷設(shè)主筋組成接閃網(wǎng)，以規(guī)避屋面雷擊問題。廠房建筑的屋頂使用主筋焊接制作壓力共享環(huán)，且每條都連接到引下線處，外墻的金屬門窗、欄桿等也要進(jìn)行防雷裝置的安裝，使用引線或壓力共享環(huán)做焊接處理。作為引下線的鋼柱部分和金屬屋面都與接地網(wǎng)連接。鋼結(jié)構(gòu)廠房中的屋面維護(hù)結(jié)構(gòu)、主鋼架以及檁條等，即使不作為防雷系統(tǒng)的組成部分，也要保證較佳的連接性能。在電氣安裝工程中其具有很強(qiáng)的通路導(dǎo)電能力，施工過程中也會(huì)按照跨度要求將鋼柱當(dāng)成引下線，下方再連接到基礎(chǔ)柱鋼筋部分，上方則是與屋頂樓面鋼筋相連接，建筑場(chǎng)外外墻部分側(cè)面包含了金屬構(gòu)件，使用預(yù)埋扁鋼和防雷裝置實(shí)現(xiàn)連接，以確保引下線滿足對(duì)應(yīng)規(guī)范要求。屋頂?shù)姆览捉娱W網(wǎng)中，共包含了4處結(jié)構(gòu)可以與附房部分接閃器連接，能源中心接閃器也可與接閃網(wǎng)中的3處結(jié)構(gòu)連接。另外，廠房外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)外緣處四角都可以與構(gòu)造柱或鋼柱的下引線進(jìn)行連接，測(cè)試版設(shè)置可以在0.5m高度，能夠有效測(cè)試接地網(wǎng)實(shí)際電阻。若接地網(wǎng)自然基礎(chǔ)無法達(dá)到對(duì)應(yīng)電阻值標(biāo)準(zhǔn)，還可以額外進(jìn)行人工接地，同時(shí)也要保證基礎(chǔ)與接地網(wǎng)之間自然并聯(lián)，以達(dá)到降低接地電阻值的效果［3］。

2.2.2"建筑內(nèi)部防感應(yīng)雷的接地技術(shù)要求

建筑電氣安裝工程也需注意內(nèi)部防雷，其采用的接地技術(shù)類型頗多，包括靜電接地技術(shù)、防雷接地技術(shù)以及陰極保護(hù)接地技術(shù)等。為保證內(nèi)部各電氣裝置穩(wěn)定運(yùn)行，要最大限度地排除不安全因素，本次研究項(xiàng)目中決定采用聯(lián)合接地方式，具體技術(shù)要點(diǎn)如下。

2.2.2.1"變壓器防雷接地

該項(xiàng)目廠房的車間部分電氣裝置主要為干式變壓器，規(guī)格為1 000kVA。作為缸體生產(chǎn)線的專用變壓器，其實(shí)際負(fù)荷率達(dá)到82.6%，主要功能是為缸體生產(chǎn)線運(yùn)轉(zhuǎn)設(shè)備提供充足電能。分析防雷接地的具體要求，在接線時(shí)應(yīng)有效切除低壓側(cè)單相接地的故障，也要對(duì)3n次諧波造成的不良影響進(jìn)行抑制。在防雷接地技術(shù)的應(yīng)用下，要保證變壓器單相不平衡負(fù)荷的承受力進(jìn)一步提高，同時(shí)也利于優(yōu)化其防雷性能。當(dāng)前配電變壓器在低壓側(cè)會(huì)設(shè)置三相四線制的運(yùn)行系統(tǒng)，在接線上會(huì)采用兩種方式，分別為D，yn11和Y，yn0。其中前者更能夠滿足相關(guān)接線要求，且具有較佳的承受力，防雷效果也會(huì)很強(qiáng)。當(dāng)外部雷電流入侵到廠房?jī)?nèi)部變壓器時(shí)，低壓繞組相關(guān)的沖擊電流磁通，對(duì)高壓繞組產(chǎn)生的感應(yīng)脈沖電勢(shì)會(huì)較高。在采用D，yn11接線方式之后，低壓側(cè)沖擊電流與高壓繞組內(nèi)部流通的沖擊電流間會(huì)維持平衡狀態(tài)，對(duì)于任何鐵芯柱來說雷電流的磁勢(shì)都十分接近0，也就能將正逆變換的過電壓?jiǎn)栴}消除。另外，變壓器在實(shí)現(xiàn)防雷接地的同時(shí)，也要使內(nèi)部地網(wǎng)防雷接地和外部直接接地聯(lián)合發(fā)揮作用，構(gòu)成多重接地形式［4］。

2.2.2.2"等電位連接

在引下線中雷電流會(huì)沿著方向下行，很容易造成瞬態(tài)電位出現(xiàn)上升趨勢(shì)。假設(shè)周圍電氣回路沒有進(jìn)行等電位連接，就會(huì)導(dǎo)致電位差過大，甚至?xí)苯訐舸┙橘|(zhì)，造成一種反擊事故。在這種情況下就要去建筑物內(nèi)部實(shí)現(xiàn)總等電位連接，要注意對(duì)應(yīng)電氣設(shè)備的回路也要做到等電位連接。在工程項(xiàng)目中，基于變電房要求采用總等電位接地MEB端子板，相關(guān)主接線與柱內(nèi)鋼筋之間進(jìn)行焊接處理，等電位連接則是要作用到廠房全部導(dǎo)電部件上。其中主母線使用的型號(hào)為25mm2銅導(dǎo)線，且每個(gè)接地接入線都使用相同的接地系統(tǒng)，與接地網(wǎng)有效實(shí)現(xiàn)連接，并保證接地良好，通過測(cè)試可發(fā)現(xiàn)接地電阻值R＜1Ω。另外，在廠房的弱電機(jī)房、配電室、電梯機(jī)房、消防中心以及水泵房等場(chǎng)所，都要求設(shè)置局部等電位接地，且聯(lián)合廠房的低壓系統(tǒng)采用TN-S形式做接地處理，配電室低壓柜則是要將中性線與保護(hù)地線分隔開來，以防止出現(xiàn)重復(fù)連接問題，同時(shí)其電氣設(shè)備金屬外殼也應(yīng)與保護(hù)地線連接。

2.2.2.3"廠房設(shè)備中IT系統(tǒng)的應(yīng)用

廠房設(shè)備的防雷接地也可借助IT系統(tǒng)，其中對(duì)于低壓電氣系統(tǒng)可構(gòu)建TT接地系統(tǒng)、TN接地系統(tǒng)以及IT接地系統(tǒng)。

（1）TN-S系統(tǒng)可以將保護(hù)PE線與中性N線斷開，使兩者不會(huì)出現(xiàn)任何形式的電氣連接，因此正常情況下PE線不會(huì)產(chǎn)生電流。當(dāng)發(fā)生接地故障造成較大電流時(shí)，過流保護(hù)器裝置會(huì)起到一個(gè)保護(hù)作用，且PE線在對(duì)地不會(huì)產(chǎn)生電壓。電氣設(shè)備金屬外殼則是進(jìn)行接零處理，與專用保護(hù)線PE進(jìn)行連接，以提高可靠性與安全性。對(duì)廠房中電氣設(shè)備的特點(diǎn)進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)低壓配電系統(tǒng)更適合采用TN-S接地形式的系統(tǒng)，其中單相照明負(fù)載回路只會(huì)使用工作零線。在本次研究的項(xiàng)目當(dāng)中，大多數(shù)場(chǎng)所都會(huì)使用TN-S接地，其中包括曲軸生產(chǎn)線、缸體生產(chǎn)線以及鋼蓋生產(chǎn)線等，接地系統(tǒng)可保障機(jī)械設(shè)備的安全運(yùn)行。

（2）TN-C-C系統(tǒng)結(jié)合了TN-S與TN-C兩個(gè)系統(tǒng)的功能特點(diǎn)，在該系統(tǒng)中可以將無用電設(shè)備的電源線連接起來，再借助TN-C結(jié)構(gòu)部分進(jìn)行電能傳輸。對(duì)于用電負(fù)荷則是可以在周圍找到適宜節(jié)點(diǎn)，使PEN線分開，保護(hù)PE線及中性N線則相對(duì)獨(dú)立，建筑施工的臨時(shí)供電方面同樣采用TN-C-S系統(tǒng)做防雷保護(hù)。

（3）當(dāng)TT系統(tǒng)中設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，其外殼尚未通電，故而一旦出現(xiàn)故障，整個(gè)系統(tǒng)都無法通過PE線將外殼高電位傳遞進(jìn)去。在此基礎(chǔ)上，電壓敏感數(shù)據(jù)的處理設(shè)備和精密電氣設(shè)備都更適合采用TT系統(tǒng)來供電，電氣設(shè)備也要利用PE線與本身自帶接地極實(shí)現(xiàn)接地，PE線間不會(huì)存在電氣連接情況，也無需借助等電位連接方式將設(shè)備間電位差消除處理。

（4）電氣設(shè)備金屬外殼可運(yùn)用IT系統(tǒng)直接接地，在供電側(cè)實(shí)現(xiàn)高阻抗絕緣處理。若第一階段出現(xiàn)了故障問題，則會(huì)導(dǎo)致電流快速變小，相關(guān)電流基本等于其他兩個(gè)相對(duì)地電容電流相加和，故此也不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重電擊事故，這也避免了斷電問題。IT系統(tǒng)可以在防震要求較高和不間斷電源空間內(nèi)良好應(yīng)用，故此項(xiàng)目中許多場(chǎng)所都決定使用IT系統(tǒng)。該系統(tǒng)最主要的優(yōu)勢(shì)就在于安裝了絕緣監(jiān)視器，若首次出現(xiàn)接地故障，系統(tǒng)仍舊會(huì)持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，但若是出現(xiàn)絕緣監(jiān)視器的報(bào)警問題，就要第一時(shí)間對(duì)接地線路進(jìn)行檢查，以避免出現(xiàn)兩相接地的故障。另外，若第一次故障排查具有滯后性，則線外的兩相接地也容易發(fā)生故障，系統(tǒng)之間則會(huì)形成短路，需要過流保護(hù)裝置將供電中斷，以確保電源的有效隔離，也能夠預(yù)防系統(tǒng)的漏電問題。因此在本項(xiàng)目廠房的庫(kù)房、衛(wèi)生間、辦公室以及資料室位置為保護(hù)電氣設(shè)備，也建議小區(qū)域內(nèi)應(yīng)用IT系統(tǒng)。

3"建筑電氣安裝中防雷接地技術(shù)應(yīng)用的注意事項(xiàng)

基于建筑電氣安裝防雷接地施工的要求可知，其相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用還需注意以下幾點(diǎn)事項(xiàng)。

（1）做好施工準(zhǔn)備工作。為保證建筑電氣安裝作業(yè)中防雷接地技術(shù)得到良好應(yīng)用，需要做好關(guān)于接地體建設(shè)和基礎(chǔ)構(gòu)建的準(zhǔn)備工作。如采用人工式接地體時(shí)，應(yīng)選擇合適區(qū)域位置，且避免其被侵占。

（2）盡量降低外部因素干擾。比如要遵循電氣防雷要求進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)，選擇合適的保護(hù)裝置，在防雷接地設(shè)備安裝時(shí)需采用鍍鋅材料包裹，也可添加一些防腐油、乙炔等，以避免其出現(xiàn)損壞。

（3）要選擇正確的接地方法。比如，許多工程項(xiàng)目會(huì)選擇共同接地方法來提高接地的穩(wěn)定性，接地時(shí)也需控制好材料搭接長(zhǎng)度［5］。

4"結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于建筑電氣安裝而言，防雷接地技術(shù)起到保護(hù)電氣設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵作用，因此要有效應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)。由本文分析可知，建筑外部防直擊雷的接地技術(shù)包括基礎(chǔ)柱部分接地技術(shù)、屋頂接地技術(shù)等；建筑內(nèi)部防感應(yīng)雷的接地技術(shù)包括變壓器防雷接地技術(shù)、等電位連接技術(shù)以及廠房設(shè)備中IT系統(tǒng)的應(yīng)用。

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