建筑物防雷接地的核心参数标准的探讨

2024-06-28谢亚雄李一丁陈小尘魏庆

农业灾害研究 2024年3期

谢亚雄李一丁陈小尘魏庆

收稿日期：2023-11-17

基金项目：高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室科技发展基金青年专项“基于不同区域闪电代理雷达回波研究”（SCQXKJQN202227）。

作者简介：谢亚雄（1990—），男，广西陆川人，工程师，主要从事防雷检测、雷电灾害风险评估、雷电灾害防护关键技术研究工作。

摘要：对于建筑物防雷接地而言，共用接地电阻、过渡电阻、SPD属性等关键参数是判断接地效果的重要参考标准，但这些关键参数在实际应用中仍存在容易混淆、引用错误等情况。参考了防雷设计、电气、工程建设等相关行业的规范和标准，探讨了建筑物防雷接地的核心参数标准，明确了这些参数的定义、出处及适用范围，在实际的防雷检测中有一定的参考价值。

关键词：建筑物防雷；建筑电气；参数标准；接地电阻

中图分类号：TU14 文献标志码：B文章编号：2095–3305（2024）03–0-03

防雷检测属于多学科交叉融合的一门产业，其现行标准或规范中的核心参数标准大多依据国内外学者的研究结果或其他相关行业的成熟经验制订。对于相同的核心参数，不同的标准和规范之间经常出现互相参考的情况，由于行业认知有所差异，相似标准中的参数若出现不统一，则容易对使用者造成困扰。造成这种现象的根本原因在于核心参数标准制订过程中的关键信息丢失、因果链断裂，致使在需要参照使用时无法明确参考标准，故防雷检测中的一些关键参数亟需追根溯源，明确其具体由来，确定其适用情形。

1 共用接地电阻标准

1.1 4 Ω标准探讨

关于防雷检测中共用接地电阻标准一项，不同的规范要求不一。《建筑物电子信息系统防雷技术规范（GB

50343—2012）》（以下简称《建筑物电子信息系统防雷技术规范》）规定，防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置时，接地装置的接地电阻值必须按接入设备要求的最小值确定[1]。

而《建筑物防雷设计规范（GB 50057—2010）》（以下简称《建筑物防雷设计规范》）要求，共用接地装置的接地电阻应按50 Hz电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值[2]。

以上2种规范既未明确规定接地电阻取值大小，也未说明来源出处，那么在实际检测中，究竟应该参照什么标准不得而知。为此查阅了电气行业标准，其中，《民用建筑电气设计标准（GB 51348—2020）》（原《中

华人民共和国国家标准：民用建筑电气设计规范（JGJ 16—2008）》）要求，当配电变压器高压侧工作于不接地系统时，高压与低压电气装置共用的接地网的接地电阻不宜超过4 Ω；低压系统中，配电变压器中性点的接地电阻不宜超过4 Ω[3]。此处规定了高压与低压电气装置共用的接地网及低压变压器中性点的接地电阻标准为≤4 Ω。

此外，《交流电气装置的接地设计规范（GB/T 50065

—2011）》（原《交流电气装置的接地（DL/T 621—1997）》）

中关于高压配电电气装置的接地电阻要求，工作于不接地、谐振接地和高电阻接地系统、向1 kV及以下低压电气装置供电的高压配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合下式的要求，且不应大于4 Ω：

R≤50/I

式中，R表示因季节变化的最大接地电阻（Ω）；

I表示计算用的单相接地故障电流；谐振接地系统为故障点残余电流[4]。

式中的“50”取值源于我国为了防止触电事故而规定的交流安全电压上限50 V，该条规定对应于《建筑物防雷设计规范》规定的不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。该规范还规定低电阻接地系统的高压配电电气装置，其保护接地的接地电阻应符合本规范公式（4.2.1-1）的要求，且不应大于4 Ω。一般而言，在380/220 V低压系统中，短路电流不超过10 A（普通家用插座为10～16 A），因此将共用接地电阻标准上限定为4 Ω实际上是有章可循的。

上述分析说明防雷行业标准与电气规范标准密切相关，在实际检测中，共用接地电阻参考标准上限一般采用4 Ω，但电气规范对接地电阻标准的指定也存在例外情况，如《电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB 50150—2016）》规定，对于有效接地系统（直接接地系统，也称大电流接地）而言，考虑季节变化的最大接地阻抗不应大于0.5 Ω，当实际阻抗不符合要求时，可通过技术经济比较增大接地阻抗，但不得大于5 Ω，并应结合地面电位测量对接地装置综合分析和采取隔离措施；而对于使用同一接地装置的

1 kV以下电力设备，当总容量≥100 kVA时，接地阻抗不宜大于4 Ω，当总容量小于100 kVA时，则接地阻抗可大于4 Ω，但不应大于10 Ω。

1.2 1 Ω标准探讨

在实际检测中，共用接地电阻标准除了≤4 Ω外，

还存在≤1 Ω的情况。《民用建筑电气设计标准（GB 51348—2020）》规定，建筑物各电气系统的接地，除另有规定外，应采用同一接地装置，接地装置的接地电阻应符合其中最小值的要求。各系统不能确定接地电阻值时，接地电阻不应大于1 Ω，其中并未指出采用≤1 Ω标准的依据，12.5.11条在之后给出了相关解释，采用共用接地网的目的是达到均压、等电位以减小各种接地设备间、不同系统之间的电位差。其接地电阻因采取了等电位连接措施，所以按接入设备中要求的最小值确定。根据实际工程经验，当各系统不能确定接地电阻值时，提出接地电阻不应大于1 Ω要求。但此处也并未对“实际工程经验”进行详述，笔者认为可不作深究。此外，12.9.6条规定：除另有规定外，智能化系统接地宜采用共用接地装置，接地电阻不应大于1Ω。在防雷工程设计中，如城市轨道交通系统电子设备的接地电阻可参照此条要求。

然而，并非所有电子信息系统都有接地电阻要求，

《通信局（站）防雷与接地工程设计规范（GB 50689—2011）》指出，原邮电部标准交换设备允许的接地电阻值是沿用前苏联的标准。根据资料介绍，前苏联对交换设备接地电阻值的规定是按照局间中继线的要求计算出来的，计算中又有很多未定因素和人为取值。随着通信技术的发展，模拟技术的交换系统已经被数字交换系统代替，原有局间金属实线连接已经被光缆代替，由接地电阻大小引起的问题已经不突出[5]。根据ITU国际电信联盟和各地移动公司的统计分析，并不是接地电阻越小，遭受雷击的概率就越小，雷电灾害同接地电阻值并不是必然对应的关系。遭雷击主要原因是电子信息系统等电位连接不当和没有采用适配的雷电过电压保护措施。在实际的防雷工程设计施工中，各运营商通信局（站）一般是将原有局（站）内建筑物地网和机房进行连接，构成环形地网，并未考虑接地电阻值，经防雷接地改造后的通信局（站）基本上没有雷击发生设备被击坏的记录，又由于通信局（站）联合接地利用建筑物钢筋混凝土基础得到的最低接地电阻值已经能够满足交换设备对接地电阻的要求，且局间传输已经从实线改为光缆，因此在规范中未再提及接地电阻值的要求问题，而用所有建筑物地网进行环形连接方式组成的最大面积代替对接地电阻值大小的要求。

2 过渡电阻标准

目前，《建筑物防雷设计规范》和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》2种防雷行业的主要规范均未对“过渡电阻”词条作出具体解释，在实际检测中，对于过渡电阻可以用“接地装置的电气完整性”这一词条加以辅助理解，《接地装置特性参数测量导则（DL/T 475—2017）》（以下简称《接地装置特性参数测量导则》）对于“接地装置的电气完整性”的完整解释，接地装置中应该接地的各种电气设备之间，以及接地装置的各部分之间的电气连接性，即直流电阻值，也称为电气导通性[6]。而过渡电阻可视为电气导通性的参考指标之一[7]。在过渡电阻测试中，一般以测试设备与设备之间、设备与接地端子之间的过渡电阻为主，可选定一处很可能与主接地网连接良好的设备的接地引下线作为参考点，再测试周围电气设备接地部分与参考点之间的直流电阻。若开始就有较多设备测试结果不理想，此时应考虑更换参考点。

对于过渡电阻的参考值，不同的行业标准要求存在一定差异。《接地装置特性参数测量导则》5.5条规定，状况良好的设备测试值应在50 mΩ以下，50～

200 mΩ的设备状况尚可，200 mΩ～1 Ω的设备状况不佳，1 mΩ以上的设备与主接地网未连接；《电气装置安装工程电气设备交接试验标准（GB 50150—2016）》规定，本条对以直流电阻值表示的电气导通情况作了更加严格的规定，直流电阻值修订为不宜大于0.05 Ω（原2006版要求为不应大于0.2 Ω）[8]；《建筑物防雷工程施工与质量验收规范（GB 50601—2011）》规定“已安装固定的线槽（盒）、桥架或金属管应与建筑物内的等电位连接带进行电气连接，连接处的过渡电阻不应大于0.24 Ω[9]。”（新修订版已修改为0.2 Ω）；对于易燃易爆场所，《爆炸和火灾危险场所防雷装置检测技术规范（GB/T 32937—2017）》规定，当采取电气连接、等电位连接和跨接连接时，其过渡电阻不应大于0.03 Ω[10]。对于风力发电行业，《风力发电机组雷电防护（GB/T 33629—2017）》对大型风力发电机组防雷检测的过渡电阻要求为不大于0.24 Ω[11]。

由上述分析可知，不同的行业标准对过渡电阻标准的要求不一，笔者认为在实际应用中不应笼统对待，应具体问题具体分析，并优先考虑一些特殊行业的标准（行业标准中明确指出应参考国家标准的情况除外）。例如，针对爆炸和火灾危险场所（如汽车加油站、储油库、石油化工厂区等），过渡电阻标准可采用≤0.03 Ω；风力发电行业（仅针对大型风力发电机组）的过渡电阻标准可采用≤0.24 Ω；电气工程行业的过渡电阻标准可采用≤0.05 Ω（仅针对电气装置安装、电气设备交接试验）；通用行业的防雷常规检测和工程竣工验收检测，建议采用≤0.2 Ω的标准；《接地装置特性参数测量导则》对过渡电阻的最高标准为≤0.05 Ω，但该标准多用于接地装置的过渡电阻测试，且实际检测中易受一些客观条件的影响（如线圈阻抗、接触点锈蚀、被覆面阻隔等），故该项标准较难达到，结合其中5.5条的规定，建议采用≤0.2 Ω的

标准。

3 SPD的术语标准

Surge Protective Device（SPD）是建筑物内部防雷系统的重要组成部分，其定义为用于限制瞬态过电压和分泄电涌电流的器件，它至少含有一个非线性元件。但是该术语在其他国家标准中并未统一，如电涌保护器、浪涌保护器、防雷器、避雷器等。在实际运用中，SPD的多种术语都有广泛出现。目前，术语标准化势在必行，选择或确立最恰当的术语，可以减少多义和同义现象，避免信息交流过程中的歧义和误解。对于SPD而言，究竟采用何种术语更为妥帖，以下参照标准修订历史进行探讨分析。

最早对防雷工程设计进行经验总结和参照前苏联标准制订的《建筑物防雷设计规范（GBJ 57—83）》出现了“避雷器和空气间隙”；《建筑物防雷设计规范》（2000年版）将“避雷器和空气间隙”改为“过电压保护器”，其主要根据IEC 1312系列标准修订，在正文增加了第6章“防雷击电磁脉冲”，名词解释增加“电涌保护器”，主编人提出采用中文术语电涌保护器的2个理由为“具有电的属性”和“具有过电压、过电流波的形态”；《建筑物防雷设计规范》（2010年版）中继续出现“闪电电涌（过电压、过电流的瞬态波）”“电涌保护器”等中文术语；《建筑物电子信息系统防雷技术规范》出现术语“浪涌保护器”；《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》采用术语“防雷器”，但此术语明显不准确且有误导嫌疑，与“防火电缆”“避雷针”等术语如出一辙[12]。

我国早在1997年便成立全国电工术语标准化技术委员会，全面负责指导和协调电工术语领域内的标准化技术工作，以及负责IEC国际电工词汇（IEV）系列标准的国内归口等工作，因此技术委员会所推荐的术语应被认为是首选术语。在《电工术语避雷器、低压电涌保护器及元件（GB/T 2900.12—2008）》中，技术委员会推荐“电涌保护器”成为SPD的首选中文术语，即第一选择的术语，“浪涌保护器”仅作为学用术语，即可接受的术语，且无中文索引[13]。《信息系统雷电防护术语（GB/T 19663—2022）》删除了“与浪涌保护有关的术语”，并删除了所有与“浪涌”相关的名词[14]。此外，住房和城乡建设部的《建筑设备术语标准（征求意见稿）》也将全面采用“电涌保护器”术语。

综合上述分析，建议“电涌保护器”一词成为SPD的首选中文术语并推广使用。

4 结论

建筑物防雷接地的一些关键参数标准多为参考相关行业规范而制订，而现行国家规范（如《建筑物电子信息系统防雷技术规范》《建筑物防雷设计规范》等）中的一些关键参数标准并未实现统一，在实际应用参考中容易使使用者产生困惑。

防雷检测中的共用接地电阻、过渡电阻阻值标准为参考电气行业的国家标准而制订，其中共用接地电阻标准主要分为≤4Ω和≤1 Ω，过渡电阻标准一般为≤0.2 Ω，但应结合行业实际情况参照使用，通信局（站）的防雷与接地工程设计可不考虑接地阻值要求。

SPD在实际应用中存在多种中文术语标准如“避雷器”“浪涌保护器”等，结合相关行业的现行国家标准及未来标准修订趋势来看，建议将“电涌保护器”一词作为其标准化中文术语来使用。

参考文献

[1] 住房和城乡建设部.建筑物电子信息系统防雷技术规范：GB 50343—2012[S].

[2] 住房和城乡建设部.建筑物防雷设计规范：GB 50057—2010[S].

[3] 住房和城乡建设部.民用建筑电气设计标准：GB 51348—2020[S].

[4] 住房和城乡建设部.交流电气装置的接地设计规范：GB/T 50065—2011[S].

[5] 住房和城乡建设部.通信局（站）防雷与接地工程设计规范：GB 50689—2011[S].

[6] 国家能源局.接地装置特性参数测量导则：DL/T 475—2017[S].