浅谈建筑电气防雷接地技术

程保峰

【摘 要】文章针对普通建筑电气配电设备接地及防雷接地安装基本方法进行简要介绍，阐述配电电气系统接线接地和建筑防雷系统安装的基本要求，包括材料的选择及安装过程中注意事项，列出配电系统接地安装和建筑防雷接地施工中最容易发生的部分问题，并就这些问题提出一些可行的建议及解决措施，同时着重分析了建筑物防雷击的分类保护措施，特别是高层建筑防止侧击雷电破坏的措施，为优化建筑防雷接地系统安装提供参考价值。

【关键词】建筑电气;防雷;接地技术

【中图分类号】TU856 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）09-0069-03

0 引言

现代建筑物均安装功能各异的电气设备，电气设备接地安装是极其重要的环节，接地措施如果做得不到位，就会引起各类电气事件，甚至造成额外损失，因此建筑物的接地尤为重要。建筑物接地包括各种电气设备、配电箱（柜）、金属管道、金属罐体及金属水箱等导电部分经接地线与大地作良好的连接导通，而最直接接地的措施就是防雷系统接地，含接闪器、引下线及基础接地网。

1 建筑接地施工内容

建筑接地就是将电力系统和电气装置的某些导电部分，经过接地线与大地作良好的电气导通，从而满足电气装置和系统的工作特性及安全防护的要求。建筑物接地包括各类电气设备用电安全接地及防雷系统接地，目的均是将瞬时较大的危险电流引入大地，防止短时电流过大引起触电、火灾、爆炸等各类危险事故的发生。

1.1 建筑设施设备接地

建筑物设备接地包括配电组合柜、配电箱、消防控制电柜、消防排烟风机、消火栓及喷淋水泵、二次加压生活水泵、电力变压器、金属电缆桥架、成套发电机组等，均需引出接地线和基础接地网导通，防止设备金属外壳因设备线路漏电引起触电事故。配电箱（柜）接地一般采用分级接地，由主配电接地排通过地线连接到下一节接地排，再将设备金属外壳与接地零排搭接，普通建筑配电接地线安装在施工中通常采用TN-S系统，整个系统N线和PE线是单独分开的两条线路，具体如图1所示。配电线路接地适用于建筑物外壳因用电线路出现漏电时能够及时将设备外表的电流导入大地，形成回路，引发人为触电事故概率低，而高压控制柜、变压器、发电机组、金属消防水箱及防止雷击等大电流时一般安装金属扁钢（25 mm×4 mm）或圆钢（φ16 mm）作为接地线，采用焊接的方式并做好防腐处理工作。

建筑设施接地包括凸出或附着建筑物表面金属铝合金门窗、不锈钢护栏、卫生间金属管道、金属水箱及楼顶排气管、排烟烟囱等。金属门窗及不锈钢护栏接地采用设计跨接线，卫生间金属管道采用设计接电线连接至等电位箱，生活及消防水箱采用扁钢跨接，楼顶的排气、排烟烟囱安装金属圆钢搭接至避雷带。

1.2 建筑防雷接地系统

建筑物防雷接地系统包括接闪器、引下线及接地装置。接闪器含避雷针、避雷带。建筑物避雷带一般采用25 mm×4 mm扁铁或φ16 mm圆钢安装于屋面，沿女儿墙上方敷设或顺屋顶高处脊梁安装，支架距离1 m左右固定一个，伸出高度为100～150 mm，焊接牢靠且镀锌防腐，避雷带距离外边沿垂直距离不大于支架高度。避雷针宜采用圆钢或焊接钢管，圆钢直径φ≥12 mm，钢管直径φ≥20 mm，当避雷针长度大于1 m时，圆钢直径φ≥16 mm，钢管直径φ≥25 mm。

安裝接闪器时，一般采用滚球法对避雷针、避雷线、避雷带进行保护范围计算，所谓滚球法是以H为半径的一个球体，沿需要防止直击雷的部位滚动，当球体只触及接闪器或接闪器与地面，而不触及需要保护部位时，或避雷网格不大于相应的尺寸，则该部分就得到接闪器的保护。不同类别的防雷建筑物滚球半径及避雷网格尺寸见表1。

建筑避雷带常用的材料为热镀锌扁钢和圆钢两种，引下线为结构柱内主钢筋，当避雷带采用圆钢与引下线搭接时，引下线加工成弧形直角弯且与避雷带搭接长度不小于圆钢直径的6倍，平行搭接于避雷带圆钢下面，两侧焊接牢靠;如避雷带为热镀锌扁钢，引下线同样加工成弧形直角弯沿避雷带内侧平行搭接，搭接长度为圆钢直径的6倍，上下焊接饱满、均匀，不得出现虚焊、穿孔等现象，施焊处刷防锈漆两道、银粉漆一道。与支持件点焊固定，施焊时，瓷砖表面要用湿毡覆盖，防止污染瓷砖表面。避雷带拐弯处应弯成圆弧活弯，弯曲半径大于或等于圆钢直径的10倍。

住宅楼层主体施工中承重柱体均有施工时确定的主筋作为引下线，引下线直径≥16 mm，引下线不少于4根主筋;采用电渣压力焊接，上部与避雷带焊接，下部与基础钢筋焊接至接地网（桩），在楼首层设置测试点，测试点距离地面50 cm，各层住宅卫生间等电位箱内扁铁须焊接和引下下线连接贯通。

基础接地装置一般采用底层基础钢筋网，测试接地电阻一般不超过1 Ω，如测试接地电阻达不到设计要求，则需增加接地桩以降低接地电阻。

1.3 建筑接地装置的材料

当设计没有特别要求时，建筑接地装置的材料采用钢材，须热镀锌处理，最小允许规格及尺寸应符合表2的规定。

2 建筑电气及防雷接地存在的问题及解决办法

2.1 建筑配电设备线路接地存在的问题

建筑配电设备线路接地存在的问题有如下几点：？譹？訛电线穿管时损伤导线绝缘层发生漏电。？譺？訛设备外壳与接地扁铁搭接不牢靠，防腐不到位。？譻？訛接地线安装不规范，接地线进电箱后没有用专用螺栓固定，存在松动现象。？譼？訛导线接头不按规范操作，接触电阻超过限额。？譽？訛未按设计规定线径安装接地线，随意找软线搭接。

解决办法：？譹？訛管内穿线前疏通管道，保证管内无异物堵塞，穿线过程要做好管口检查并加好保护口，理顺电线绑扎在穿线器上，穿线过程用力均匀，不得用力过大，以免损伤导线和绝缘层。？譺？訛金属水箱及发电机组等接地线采用扁钢焊接固定，且在焊接处刷防腐漆两道，防止生锈脱落。？譻？訛接地线进配电箱后要与零排及相线排保持距离，并用大小合适的螺栓固定牢靠，不得存在松动现象。？譼？訛接地线是否压接线耳一般以导线截面面积10 mm2为分界点，小于10 mm2的铜线可直接接到设备的接线端子上，但多股线要搪锡后再接入端子。导线截面积大于10 mm2须压接铜线耳后再用螺栓紧固入接线柱。严禁将多股线剪出部分铜丝后再接入接地端子。接好后检查端子接线螺丝是否存在没有拧到位及松动等现象。？譽？訛施工中须区分地线和零线、相线的颜色，通常接地线选用黄绿双色线，相线采用黄色、绿色和红色3种颜色，蓝色线一般为零线。此外，要按照设计规定选择接地线，线径过小在漏电时易于烧断，起不到保护作用。

配电线路绝缘保护层破损导致电线搭接到其他金属及非金属导体引起触电现象的情况较多，尤其是天花吊顶上方管线，如果电线没有套保护管，电线被鼠类撕咬后等发生绝缘层破坏，也会发生电路异常，漏电保护开关跳闸，引起断路或发生电气事故。所以配电线路一定要规范，电线安装保护套管，必要时设计安装金属保护套管。

2.2 建筑防雷保护设施存在的问题及注意点

防雷接地系统安装中存在的问题有如下几个：？譹？訛屋面高低不平，低层面漏装避雷带。？譺？訛避雷带镀锌圆钢或扁铁搭接焊接的长度不符合要求，易脱落。？譻？訛配电箱内没有安装接地排，设备配电线无接地线。？譼？訛焊接部位防腐没有做到位，经风吹雨淋后锈蚀脱落不导通。？譽？訛支架脱落或断裂，整条避雷带移位，失去应有防雷功能。？譾？訛过伸缩缝没有安装补偿装置，冷热不均，拉坏避雷带。

预防措施：？譹？訛在建筑屋面不在同一平面上时，较低屋面也须安装避雷带且安装引上线与较高层避雷带导通，此外在凸出屋面的烟囱、排风口等设施上要安装避雷针。？譺？訛避雷带安装做到横平竖直，两连接点搭接处长度必须满足要求，圆钢搭接长度为其直径的12倍，扁钢搭接长度为其宽度的6倍。搭接处焊接饱满光滑且做好二次防腐措施。？譻？訛安装配电箱前要检查配电箱内接地装置，如漏装接地排须加装，配电设备外壳必须有接地线连接到箱内接地排。？譼？訛避雷带焊接部位做好刷防腐漆，且不少于两遍，其他做好热镀锌。？譽？訛做好避雷带支架预备工作，底部膨胀螺钉固定牢固，支架做好防腐。？譾？訛当避雷带跨越建筑物伸缩缝时要设置补偿装置（如图2所示）。

2.3 建筑雷击防护措施

通常采用避雷针、避雷带、避雷线、避雷网或金属物件作为接闪器，将雷电流接收下来，并通过作为引下线的金属导体导引至埋于大地起散流作用的接地装置再泄散入地。

（1）电源性防雷。普通建筑电源性防雷常见安装于单元楼层集中安装的电表控制箱，一般安装开关型防雷器，当雷电通过外面线路进入电箱时，防雷器电阻值降低，允许短时大电流通过，有效防止表箱内电表等设备遭到雷击损坏。

（2）等电位联结。建筑住宅安装等电位系统，目的是减少室内各系统之间的电位差，通过圈梁内主筋作为连接线，形成闭合环路，再用热镀锌扁钢焊接引到室内等电位盒，室内金属管道、金属门框、金属窗、电缆桥架及设备主机外壳等均通过接地线引入至等电位盒。

（3）信号系统防雷。住宅楼层信号系统包括楼层广播、有线电视、中国移动、中国联通、中国电信等光纤网络线路及设备，通信网络的防雷主要采用信号防雷器。信号防雷器安装中要注意输入输出接口，不可接反，输入接外线，输入接入各用电设备，信号防雷器通过电子开关与接地系统连接导通。

（4）重复接地。在三相四线电路中，零干线一次或多次引接地线与大地导通，防止之前接地线故障引起触电事故。零线重复接地能够有效降低故障设备对地电压，在零线断开后，有效降低相线触碰设备外壳引起触电危险性。

2.4 建筑高层防止侧击雷

《建筑物防雷设计规范》（GB50057—2010）中综合第4.2.4节第4款、第7款，第一类防雷建筑物从30 m以内起每6 m设一道;而对第二类和第三类防雷建筑物没有做出要求。

《民用建筑电气设计规范》（JGJ 16—2008）中对二类防雷建筑超过45 m和3类防雷建筑超过60 m其结构圈梁中的钢筋要求每3层焊接连成闭合回路作为均压环，并同防雷装置引下线连接。在设计上均压环应形成闭合圈，此闭合圈必须与所有的结构柱内引下线连接。要求每隔6 m高度设一个均压环。均压环连接线与引下线焊接牢靠，并做好防腐蚀措施。

结构水平圈梁内均压环钢筋之间的连接及钢筋分别与防雷引下线、等电位箱、金属门、铝合金窗及金属管道等之间的连接采用直径不小于10 mm镀锌圆钢或25 mm×4 mm的热镀锌扁钢。利用结构钢筋贯通作为均压环，焊接处应双面焊接，焊接搭接长度不小于6倍最大钢筋直径，焊接处焊缝饱满，无夹渣、气孔等缺陷，且刷防腐漆。

3 建筑接地电阻的测试

整个防雷接地系统安裝完成投入使用前，必须进行接地电阻测试，测试合格方能投入使用，测试位置在建筑物引下线距离地面50 cm的测试点进行，断开与避雷带搭接接地卡子，将导线连接到测试仪器（如图3所示），电流和电位辅助探测针应插在距被测防雷引下线同一方向20 m和40 m的土地，向下插入探针，保留地面探针长度为整个探针长度的1/3，其余插入土壤。测试前应正确校表，校表后再连接测试线，检查接线无误，水平放置测试仪器，均匀摇动手柄，以每分钟120圈转速，约1 min表内电机速度稳定时，此时指针所指向的位置就是接地电阻的数值。测量接地电阻时禁止在有雷电或被测物带电时进行测量，仪表携带、使用时须小心轻放，避免剧烈震动。

4 存在火灾危险的建筑物内接地注意点

（1）减少接地电阻，在设备外壳接PE线的情况下，增加接地线，可采用热镀锌扁钢接入接地装置，同时选择有足够的导电率单独芯线作为接地线。

（2）确保接电线路贯通，金属管道及建筑物的金属结构全部接地，管道接头处敷设跨接线。

（3）增加接地点或接零点，对于一切电气设备所有金属结构部分，都进行接地和接零。

5 结语

在当代城乡建筑业迅猛发展的今天，建筑大厦鳞次栉比，建筑防雷接地系统安装越来越显得重要，也随着科技的进步，它不仅要满足正常防雷系统、电气设备接地、安全用电等需求，而且要达到其便捷、节能、环保、美观的使用效果。

参 考 文 献

[1]GB 14050—2008，系统接地的型式及安全技术要求[S].

[2]周志敏.现代防雷实用技术[M].北京：电子工业出版社，2015.

[3]赵超.防雷设施在城市建筑中的应用[J].黑龙江科技信息，2009（33）：1.

[4]黄威，陈鹏飞.防雷接地与电气安全技术问答[M].北京：化学工业出版社，2014.