建筑物防雷与接地系统

肖化云

（广东南海国际建筑设计有限公司，广东 佛山 528251）

0 引言

在当代各类建筑群中，为了给人们的生活以及工作创造便利的条件，建筑内部都装备着许多的电气设施。要维护这些电气稳定运作，就须为建筑内部的大量电气装置上具有防雷效果的接地系统。特别是当下具有人工智能特性的楼房建筑慢慢覆盖了城市，假如没有装置电气系统，建筑中一系列的电气都很容易受到雷电的干扰。所以防雷系统装置以及设计的研究十分关键。

1 防雷接地系统原理

防雷和接地相互联系且相互独立。防雷接地主要是把雷电所产生的电流通过接闪器、引下线以及接地装置引入到大地，进而实现对建筑的保护作用。防雷系统要配有接地系统。从防雷角度出发，不管哪种防雷形式，都是通过保护器件或接地导体将雷电压和电流导人到大地中，起到保护作用。建筑防雷接地系统分成外部与内部防雷接地系统两部分。外部的防雷接地系统主要考虑建筑本身防雷，通过避雷针、避雷带和避雷网所组成的接闪器、引下线以及接地装置，使建筑免受雷电攻击而造成火灾或结构的损坏。内部的防雷接地系统主要考虑对建筑内部电子设备防雷的要求，在实际防雷系统中，应根据国家标准制定综合的防雷方案。

2 建筑的防雷接地系统设计

2.1 防直击雷措施

（1）在建筑物屋顶易受雷击的部位装设接闪带、接闪杆作为接闪器，屋面设置不大于（第一类5m×5m或6m×4m；第二类10m×10m或12m×8m，第三类20m×20m或24m×16m的接闪网格。当建筑物超过30m时，首先应沿屋顶周边敷设接闪带，接闪带应设外墙外表面或者屋檐边垂直面上，也可设外墙外表面或屋檐垂直面上。接闪器采用Φ12热镀锌圆钢或者利用建筑物本身的金属构架直接作接闪器以及利用利用大于0.5厚彩色暗扣式钢板作接闪器。板间的连接应是持久的电气贯通，可采用铜锌合金焊、熔，焊、卷边压接，缝接、螺钉或螺栓连接。接闪杆的接闪端宜做成半球状，其最小弯曲半径宜为4.8mm，最大宜为12.7mm，突出屋顶的所有金属构件均与接闪器焊接连通。实例：佛山天鹅湖休闲酒店屋面的直接利用金属构架作接闪器和肇庆新大明铝业有限公司的生产车间利用0.526厚彩色暗扣式钢板作接闪器。

（2）利用建筑物结构柱内直径大于16mm的两根钢筋作防雷引下线，引下线沿建筑物四周均匀布置，且平均间距不大于（第一类12米；第二类18；第三类25米，引下线上端与接闪器焊接连通，下端与基础接地网焊接连通，并将雷击产生的电流引入大地，进而降低雷击危害。引下线应保证钢筋的全线焊通，防止存在漏焊或错焊现象。

（3）利用地梁和基础内两根不小于ø16钢筋及断开处采用-25x4热镀锌扁钢焊接成纵向横向闭合网作接地极。接闪带、引下线、接地极三者之间均应可靠焊接。构成良好电气通路。

2.2 防侧击雷措施

（1）为防止侧向雷击，（第一类30m，第二类45m）以上外墙上的金属拦杆，门窗等较大金属物与防雷装置连接（利用建筑物外侧圈梁钢筋与防雷引下线连接为均压环）。

（2）由（第一类30m，第二类45m）起外墙上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物直接或通过金属门窗埋镀锌铁与防雷装置连接。

（3）竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。

实例：佛山顺德华美达酒店由8层起外墙上的金属栏杆、金属门窗等较大的金属物直接或通过金属门窗埋镀锌铁与防雷装置连接。

2.3 防感应雷及雷电波侵入和电磁脉冲措施

（1）为防雷电电磁脉冲影响，凡进入建筑物的各种线路及金属管道采用全线埋地引入，并在入户端将电缆的金属外皮、钢导管及金属管道与接地网连接。垂直敷设的金属管道两端与防雷装置连接。

（2）建筑物内防闪电感应的接地干线与接地装置的连接不应少于2处。电气接地装置与防雷接地装置共用或相连的情况下，应在低压电源线路引入的总配电箱、配电柜处装设Ⅰ级试验电涌保护器（SPD），电涌保护器的电压保护水平值应少于或等于2.5kV，每一保护模式的冲击电流值（当无法确定时）应取等于或大于12.5kA。

（3）当Yyn0型或Dyn11型接线的配电变压器设在本建筑物内或附设于外墙处时（本工程采用Dyn11型接线的配电变压器，设置在地下一层），应在变压器高压侧装设避雷器；在低压侧的配电屏上，当用线路引出本建筑物至其他有独自敷设接地装置的配电装置时，应在母线上装设Ⅰ级试验电涌保护器（SPD），电涌保护器每一保护模式的冲击电流值（当无法确定时）应取等于或大于12.5kA；当无线路引出本建筑时，应在母线上装设Ⅱ级试验电涌保护器（SPD），电涌保护器每一保护模式的标称放电电流值应等于或大于5kA。电涌保护器的电压保护水平值应少于或等于2.5kV。

（4）低压供电采用TN—S接地系统，在强电设备用房（电梯机房、风机房等）处设接地端子,房间内设备金属外壳与接地端子可靠接地。在地下室变配电房等处设总等电位连接箱MEB，总等电位联结线与接地装置连接。总等电位板由紫铜板制成，将单体建筑物内总配电箱PE干线、建筑物内的水管、煤气管、采暖和空调等进行联结，总等电位联结线采用BV-1x25-PC32，总等电位联结均采用等电位卡子，禁止在金属管道上焊接。卫生间设局部等电位箱LEB。具体做法参见国标图集《等电位联结安装》02D501-2。每层强弱电井内设接地端子。所有用电设备非带电的金属外壳构架均应与专用保护线作可靠的电气连接。

（5）预留地极引出线用于接地电阻测量和电气安全接地。

（6）移动式设备的电源插座线路均带漏电保护，其动作电流为30mA。在层总配电箱中装设300mA的防电气火灾漏电保护装置。

3 防雷接地应用过程中的问题及对策

3.1 达不到标准的接地电阻

现代建筑内一般都有多个等级的电系统，这使得对接地电阻要求较高，然而接地类型较多，每种类型的接地电阻值都不一样，若在建筑物内对于不同接地类型设置不同的接地体是不现实。这时可以人工外加接地体，若共用接地体要确保接地电阻小于1欧姆。对地质环境恶劣的情况，绕建筑四周外加接地体是一个不错的选择。人工接地体是由水平接地体和垂直接地体构成的。水平接地体指的是将扁钢或圆钢环形或成行排列并进行水平方向埋设。而垂直接地体由多于两根的角钢或钢管成排或环状布置。接地装置作为接地系统设计的重点，接地方式和接地电阻将会对接地的质量造成直接性影响。在设计过程中，为确保接地的效果，可采用环式接地的方法，方便金属管道入户的连接。若在基础的外表面有沥青防腐层，则可利用桩基内钢筋来进行接地，否则，就要设置人工接地装置。

3.2 接地极腐蚀

传统的接地极是钢质材料，在土壤中在时间和雨水的作用下会发生氧化生锈、腐蚀，影响雷电流导入地下的效果。这时应使用低电阻节点模块。它是一个新型的采用非金属作为接地体的，可以增加接地体流动的面积，并降低其附近土壤的电阻率，即便遇到大电流的冲击也不会出现变硬、断裂现象。

4 结语

防雷与接地是一项艰巨而又重要的工作，特别是对于广东很多地区都是属于雷电高发区，防雷与接地设计更加显得尤为重要。必须在工程设计的初始阶段就认真加以考虑。除了按照等电位原则，做好满足标准要求的的共用接地网、综合全面的考虑防雷与接地外，还应拟定并执行合理正确的防雷接地方案，使用可靠性高的防雷设备和质量可靠的电气设备，所选用的防雷产品应在当地的气象主管机构登记备案，以此保护我们的线路和设备免受雷击的危害。

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