建筑防雷接地设计要点分析

李金会

摘 要：建筑电气防雷接地是建筑安全不可或缺的重要部分，不仅能够有效地保护建筑物免受雷击，还能够为建筑内的电子信息系统提供更为全面的保护。基于此，深入探讨建筑防雷接地的相关设备装置以及关键要素及措施。

关键词：建筑电气；防雷接地；技术要点

中图分类号：TU856                                 文献标识码：A                                文章编号：2096-6903（2023）07-0033-03

1 建筑电气防雷接地概述

1.1 防雷装置

防雷设备装置是建筑电气防雷接地中一种用于防护建筑工程免受雷击的设备。其由外围结构和内部结构两部分构成，外部防雷设计一般用于避免直击雷攻击，由若干个截然不同的部分构成，各个构成部分都有不同功能与作用，通过接收雷电，并将其引入地下设施，从而保护建筑工程免受雷击危害。内部防雷安装旨在有效地阻止雷电流入建筑，直接将接收的电流安全处理，从而保护建筑免受雷击危害。外部防雷和内部防雷措施相结合，可将雷电灾害减少到最低程度。

1.2 接闪器、引下线、接地装置

接闪器收集来自雷电的信号，转换为电流，然后通过防雷引下线传输到接地装置，从而实现防雷功能。建筑物的接闪器主要布置在易遭受雷击的部位。接闪器和引下线、接地装置需要满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。

1.3 等电位连接

等电位连接是防雷接地中非常重要的措施之一，它可以有效地防止雷击造成的损害和人员伤亡。在等电位连接情况下，导电物与设备之间电位保持一致，不仅可更有效减低接触电压值，还可以防止建筑物外传入的故障电压对人身造成伤害，从而确保设备和人员安全。

2 建筑防雷接地要点

随着建筑行业的发展，防雷接地成为建筑设计必不可少的部分。雷电在不同地区以及不同季节中所产生的雷电具有较大差异性。一般条件下，雷电在北方地区程度较弱，在南方程度较强。应按照建筑物的重要性、使用性质、发生雷电事故的概率大小或后果的严重性，确定好建筑物的防雷类别，采取相应的防雷措施。建筑防雷接地要点主要涉及以下4个方面。

2.1 防范直击雷的要点

為保证建筑电气设备防雷防接地保护工程合理化，有效防止直击雷发生，应该从如下两方面着手。

第一，使用接闪带、接闪线等用作接闪器，或者使用建筑群内各种金属类电气设备用作接闪器，保证其符合有关技术规范，以便有效防止直击雷发生。

第二，在工程引下线时，应充分利用建筑群内的主钢筋、消防梯等已有基础设施，保证接地工程有效性和安全性[1]。为提高民用建筑电气防雷接地合理性，提升实际效果，使直击雷得到更加全面的防范，应当采取合理的测量、外接人工接地体等操作方式，并合理利用建筑群中已有基础设施。可在钢筋混凝土土梁与构筑物附近的无钢筋混凝土地基上，设置接地保护装置，以有效发挥装置设备作用并防止直击雷出现。应通过先进的复地接触安装技术，将建筑群中整个系统电气设备和电源线有序的连接，并将接地电阻精确控制在1 Ω以内，大大提高建筑防雷接地合理化，有效地防止直击雷产生的危害。

2.2 防范侧雷击的要点

高于60 m的多层建筑有雷电击到建筑侧面的可能，所以对于超过60 m建筑物，应采取以下保护措施。

第一，保证框架构造与建筑房屋内部结构的引下线相连接，特别是表面突出的墙角、边缘和突出物如阳台等，都要设置接闪器，以此有效防止侧击。

第二，针对建筑外的各种金属护栏、窗户等各种金属物需要和防雷装置连接。

第三，在建筑工程电气防雷接地工程中，一旦出现竖直敷设的各种金属管线，应当将其底部和顶部与防雷装置可靠连接，以保障建筑工程电气防雷接地工程的效果和可靠性。

2.3 防闪电电涌入侵的要点

为了有效防止防闪电电涌入侵，低压线路应根据不同的引入形式选择最佳保护措施。在电源配电箱处设置电涌保护器，以有效阻挡感应雷侵扰，并采用分层保护措施，以确保安全可靠。为保护建筑内电子设备免受雷击，建议在楼层或房间的分电源处设置两级防雷器，并在重要电子设备前部设置3层电涌保护器。

如果低压线路是通过埋地方式进入建筑，可以采用直接将防雷装置连接到电缆入户端的方式。这样可以有效地防止雷击，保护设备免受损害。同时建筑中的供电设施必须在接闪器的范围内，才能有效保障防止雷电波入侵。此外，如果存在架空或埋地的金属管道，则必须在建筑设计过程中采取有效的等电位连接，以减少由于疏忽而导致的雷电波侵入风险。

2.4 防闪电感应的要点

闪电感应可以造成导体、金属管线等产生静电感应过电压，从而导致线路和电气设备绝缘受损产生火花。而对于有爆炸危险的建筑，这种火花会引起爆炸危险，所以对于爆炸危险环境的防雷设计，还应将主要金属物如设备、管道等与防雷装置做等电位连接。

3 民用建筑防雷接地设计要点

3.1 直击雷电防雷接地要点

接闪杆和接闪网是建筑防雷接地中最常见的两个接闪器类型，可以有效地阻挡雷电。因此在日常的防雷中，可以选择金属材料来作为接闪器，以确保建筑物的安全性和可靠性。接闪器主要布置在建筑物的屋角、屋脊、屋檐、檐角等易遭受雷击的部位。在满足要求的情况下，也可以采用建筑金属屋面或屋面的其他金属构件作为接闪器，这样既满足了防雷功能要求、节省造价，又与建筑完美结合[2]。

在建筑防雷接地工程中，引下线设置必须充分考虑到建筑内各种设备以及建筑结构实际情况，可优先利用建筑物钢筋混凝土柱内主钢筋（通长焊接）作为防雷引下线。但是在实施之前，必须先进行电位测量，以确保引线完整性和稳定性，以有效保证防雷接地工程完整性，并且起到有效防雷作用。

在工程建筑防雷接地实践中，为了确保接地线的安全性，接地极应优先采用结构基础内的钢筋。通常将其连接成闭合的环形接地体，同时设置接地连接板，以便日后接地电阻检测。当接地电阻不满足要求时，也可将其作为补打接地极的连接点使用，以确保接地极可靠性和稳定性[3]。

3.2 防閃电电涌侵入

在日常生活中，雷击和闪电电涌的侵入都会对建筑构成严重损坏。所以，在开展防雷地接工程设计、制定防范措施时，必须考虑到以下因素。

首先，各种路线引入方法和闪电电涌侵入方法均会危害低压线路，需要结合实际情况，合理选择路线引入方式。例如，当低压线从地下室引入建筑物内部时，可采用线缆直通入户的方法，即将线缆入户端及进线管在引入建筑时，与建筑物接地装置实施等电位连接。其次，在电源进线柜处和电子系统进线处设置电涌保护器，从而有效防止雷电的侵袭。雷电波可能会对大楼内用电设备造成损害，最有效的防雷措施就是将这些设备安装在接闪器范围内，以确保安全[4]。最后，如果建筑物内有架空或埋地金属管道，也应该采取相应防雷措施。

3.3 防雷导线设置

检测雷云的最低点高度是防雷接地工程中必不可少的一环，有关资料表明，雷云的最低点高度为20 m，超过这一高度的建筑如果不设置良好的防雷接地，那么就会存在较大的雷击风险。当建筑高度超过20 m时，就应该充分考虑其上方和侧面的防雷措施，以确保安全性。在高层的防雷接地工程中，采用钢筋混凝土网当作避雷网带，能够有效地阻挡雷电的侵袭，进而减少雷电电荷通过引下线经连接设备流入大地的可能性。

在开展高层建筑防雷接地工程时，应充分利用钢筋混凝土网带的优势，以确保房屋建筑的安全性和可靠性。通过采用屏蔽引下线和非屏蔽引下线之间的电位差，通过先施加一次较大压力，以便使非屏蔽引下线受到电磁力的影响，向防雷引下线靠拢，形成高电位，进而发挥高电位对异体释放的效应，进而能够产生绝缘作用[5]。如果采用管道穿线电缆方式进行防雷接地，在高层建筑工程施工中，为了确保后期的防雷，需要为电力导线设置专门的配线，以确保电流穿过屏蔽层时能够起到良好绝缘效果。

3.4 防雷中应考虑雷电流

在工程建筑防雷接地设计时，除了要考虑防雷电缆安装外，还应当重视雷电流的散布情况。一般来说，雷电天气条件下，建筑所受到的电位差会变得更大，而且随着层高增加，电位差也会呈现出明显的梯度变化。在开展高层建筑防雷接地工程作业时，应当确保供电均衡，并根据具体情况相应减小供电阶梯。

为了解决这一难题，可以采用均压环的方式，将其设置成3层一组，使其构成一种大型暗装式防雷网，从而有效地保障网络线路的安全性和可靠性[6]。这种防雷网不仅能够有效地均压和屏蔽雷电流，而且还能够使雷电流分流更加均衡，从而在遭受雷电袭击时，有效地保护建筑免受损害。防雷接地还要结合实际雷电流情况，采用合适的技术与方法有效屏蔽雷电流，确保在施工过程中以及日后建筑使用时的安全性。

4 防雷击电磁脉冲

对于建筑物会有需要防雷击电磁脉冲的电气和电子系统时，除设置上述措施外，还应采取防雷击电磁脉冲措施。

对需要保护的空间（例如电子信息机房）需要做屏蔽措施。线路在进入需要保护的空间时，线管和线路屏蔽层应采用等电位连接，以减小感应电涌。需将建筑物中的所有金属件与防雷装置进行等电位连接。应在需要保护的空间内配电系统和电子系统中安装适合的电涌保护器。

5 建筑防雷接地装置的材料选择

防雷装置的设置部位非常重要，选择适合的材料，保证可靠的防雷接地系统同样重要。在防雷接地装置选型的设计过程中，应考虑接闪器和引线下的机械性能、耐腐蚀性、热稳定性，合理选择接闪器和引线下材质。这不仅可达到最佳防雷效果，还可以延长装置使用寿命，减少后期维修。

接闪器和引下线一般采用热镀锌钢管、热镀锌圆钢和热镀锌扁钢为主，一般钢管的强度大于圆钢，所有接闪杆一般采用热镀锌钢管。建筑的接地装置一般采用结构钢筋，当采用人工接地体时，一般采用热镀锌圆钢和热镀锌扁钢。当将人工接地极和建筑物的结构轴作为接地装置的钢筋连接时，为了防止电化学腐蚀，人工接地极可采用不锈钢、铜、或镀铜钢等，或将人工接地体用混凝土包封。施工时应在所有接闪器、引下线、接地装置的焊接部位做好防腐处理。

6 合理的屏蔽措施

采取合理的屏蔽保护措施可以有效地阻挡雷电流对电子设备的损害。由于多层结构的导线和光缆数量较多且错综复杂，所以在制定屏蔽措施时，必须充分考虑建筑大楼的电磁力，并将屏蔽保护措施设置在电磁最弱的核心部位，以确保电子设备的安全性和可靠性。在建筑施工过程中，应严格遵守技术规范，结合实际建筑情况采用合适的防雷接地技术，并且保证工作流程全面有序[7]。各层竖井接头处应紧密相连，以降低阻力并确保屏蔽效果。同时，应科学合理地处理建筑物内电子设备和电气线路。

目前，建筑电气防雷接地技术的应用基本上集中在安置接闪器、布置接闪格子、实施防雷引线和埋设连接设备等方面，应根据建筑周围环境不同采取不同的防雷接地技术。在施工阶段，安装接闪支撑、接闪网格、引下线时，工作人员应当严密遵照施工文件相对应要求施工。在建筑施工期间，严禁以任何形式变更防雷装置的位置，以保证防雷效果达到最佳状态。

7 结束语

在建筑设计过程中，防雷接地是一个重要的部分，应该充分考虑建筑实际情况。根据建筑的具体情况，选择合适的防雷解决方案，全面分析可能会出现的问题，以确保建筑防雷措施可靠完善。

参考文献

[1] 李高锋.建筑电气工程中的防雷接地技术分析[J].集成电路应用，2022，39（12）：297-299.

[2] 王磊，王玲.建筑电气工程中的防雷与接地设计[J].集成电路应用，2022，39（9）：184-185.

[3] 张驰.建筑电气安装中防雷接地施工方法研究[J].江西建材，2022（7）：200-201.

[4] 宋然.建筑电气安装中防雷接地施工技术探讨[J].中国设备工程，2022（10）：198-200.

[5] 夏凯豪.建筑电气防雷接地设计研究[J].光源与照明，2022 （4）：207-209.

[6] 胡禹.建筑电气的防雷接地功能与建筑物防雷系统设计研究[J].中国设备工程，2022（7）：137-138.

[7] 王霞.建筑电气中的防雷接地保护措施分析[J].集成电路应用，2022，39（3）：204-205.