建筑電氣的防雷接地功能與防雷系統設計

天津市頤和城市建筑設計有限公司銀川分公司 寧夏銀川 750001

摘要：建筑電氣的接地系統一般分為防雷接地、工作接地及保護接地。隨著科技的不斷進步，現代智能建筑對電氣設計提出了更高的要求，其中防雷接地系統的設計尤為重要。當建筑遭到雷擊時可以有效地把電流導入大地，保護建筑物及其內部物件和人員的安全。本文主要分析了建筑電氣的防雷接地功能與防雷系統設計。

關鍵詞：建筑電氣；防雷接地；設計思路；

防雷接地系統的作用是使建筑物內的設備具有等電位、均壓和多層屏蔽的安全防雷結構。在建筑物的接地系統設計中，防雷接地系統設計是最為重要的。以防雷為基礎，做好其他兩方面的接地系統的設計，提高人們工作生活環境安全性。

一、防雷接地系統原理

防雷和接地相互聯系且相互獨立。防雷接地主要是把雷電所產生的電流通過接閃器、引下線以及接地裝置引入到大地，進而實現對建筑的保護作用。防雷系統要配有接地系統。從防雷角度出發，不管哪種防雷形式，都是通過保護器件或接地導體將雷電壓和電流導人到大地中，起到保護作用。建筑防雷接地系統分成外部與內部防雷接地系統兩部分。外部的防雷接地系統主要考慮建筑本身防雷，通過避雷針、避雷帶和避雷網所組成的接閃器、引下線以及接地裝置，使建筑免受雷電攻擊而造成火災或結構的損壞。內部的防雷接地系統主要考慮對建筑內部電子設備防雷的要求，在實際防雷系統中，應根據國家標準制定綜合的防雷方案。

二、建筑防雷接地系統的設計思路

1.防雷接地在建筑接地系統設計中是極為重要的，一般把建筑物的防雷保護分為三級：一類、二類和三類，民用建筑大多采用二類防雷保護進行設計，對于建筑內存在爆炸危險環境的建筑采用一類防雷保護設計。建筑的防雷接地系統一般是由引下線、接閃器、均壓環以及接地體等裝置組成。其中接閃器可以使用避雷帶、避雷針或者針帶組合接閃器。其中避雷帶要沿房角、房脊、房檐等溶液受到雷擊的地方敷設。建筑表面外露的金屬構件和管道要與避雷帶相連接。建筑上的接閃器要同下線焊接相連通。對于高層建筑物的引下線要盡量利用鋼筋混凝柱的鋼筋作為引下線。選為當做引下線的柱內兩根主鋼筋的直徑一般不小于12mm，其兩者的連接一般使用焊接法或者綁扎法均可。對于建筑物周圍引下線的下部適當位置要設置幾個測量點，可以把人工接地體同等電位的連接板連接。對外引連接板同引下線的連接要使用焊接。引下線上端要同建筑的避雷裝置焊接，下端要同接地體焊接。對于引下線的這種設計優點很多，雷電流的泄漏點多、省材料、施工方便以及不損壞建筑物外觀。

2.在接地系統設計中接地體的設計是另一個難點。接地體一般是利用樁基內部鋼筋作為自然接地體，此種設計優點是施工方便、工程投資少、接地效果好，設計過程應注意以下幾點：利用外圈樁基和基礎梁內鋼筋組成的閉環，如果沒有基礎地梁鋼筋時，一般用40mm×4mm的鍍鋅扁鋼當做連接體，使建筑的外沿敷設成閉合、環狀、水平的接地體。盡量把所有樁基都和閉環連接；對于作接地裝置鋼筋的直徑如只有一根時要大于10mm，一般可以利用基礎梁的底部兩個直徑大于12mm的鋼筋當接地體；當使用基礎內鋼筋當接地體時，其周圍地面的深度要大于0.5m。

3.防感應雷及雷電波侵入和電磁脈沖

（1）為防雷電電磁脈沖影響，凡進入建筑物的各種線路及金屬管道采用全線埋地引入，并在入戶端將電纜的金屬外皮、鋼導管及金屬管道與接地網連接。垂直敷設的金屬管道兩端與防雷裝置連接。

（2）建筑物內防閃電感應的接地干線與接地裝置的連接不應少于2 處。電氣接地裝置與防雷接地裝置共用或相連的情況下，應在低壓電源線路引入的總配電箱、配電柜處裝設Ⅰ級試驗電涌保護器（SPD），電涌保護器的電壓保護水平值應少于或等于2.5kV，每一保護模式的沖擊電流值（當無法確定時）應取等于或大于12.5kA。

（3）當接線的配電變壓器設在本建筑物內或附設于外墻處時，應在變壓器高壓側裝設避雷器；在低壓側的配電屏上，當用線路引出本建筑物至其他有獨自敷設接地裝置的配電裝置時，應在母線上裝設Ⅰ級試驗電涌保護器（SPD），電涌保護器每一保護模式的沖擊電流值（當無法確定時）應取等于或大于12.5kA；當無線路引出本建筑時，應在母線上裝設Ⅱ級試驗電涌保護器（SPD），電涌保護器每一保護模式的標稱放電電流值應等于或大于5kA。電涌保護器的電壓保護水平值應少于或等于2.5kV。

（4）低壓供電采用TN—S接地系統，在強電設備用房（電梯機房、風機房等）處設接地端子，房間內設備金屬外殼與接地端子可靠接地。在地下室變配電房等處設總等電位連接箱MEB，總等電位聯結線與接地裝置連接?？偟入娢话逵勺香~板制成，將單體建筑物內總配電箱PE 干線、建筑物內的水管、煤氣管、采暖和空調等進行聯結，總等電位聯結均采用等電位卡子，禁止在金屬管道上焊接。衛生間設局部等電位箱LEB。每層強弱電井內設接地端子。所有用電設備非帶電的金屬外殼構架均應與專用保護線作可靠的電氣連接。

三、防雷接地應用過程中的問題及措施

1.達不到標準的接地電阻。現代建筑內一般都有多個等級的電系統，這使得對接地電阻要求較高，然而接地類型較多，每種類型的接地電阻值都不一樣，若在建筑物內對于不同接地類型設置不同的接地體是不現實。這時可以人工外加接地體，若共用接地體要確保接地電阻小于1 歐姆。對地質環境惡劣的情況，繞建筑四周外加接地體是一個不錯的選擇。人工接地體是由水平接地體和垂直接地體構成的。水平接地體指的是將扁鋼或圓鋼環形或成行排列并進行水平方向埋設。而垂直接地體由多于兩根的角鋼或鋼管成排或環狀布置。接地裝置作為接地系統設計的重點，接地方式和接地電阻將會對接地的質量造成直接性影響。在設計過程中，為確保接地的效果，可采用環式接地的方法，方便金屬管道入戶的連接。若在基礎的外表面有瀝青防腐層，則可利用樁基內鋼筋來進行接地，否則，就要設置人工接地裝置。

2.接地極腐蝕。傳統的接地極是鋼質材料，在土壤中在時間和雨水的作用下會發生氧化生銹、腐蝕，影響雷電流導入地下的效果。這時應使用低電阻節點模塊。它是一個新型的采用非金屬作為接地體的，可以增加接地體流動的面積，并降低其附近土壤的電阻率，即便遇到大電流的沖擊也不會出現變硬、斷裂現象。

3.現代的防雷裝置—電涌保護器，是通過抑制旁路浪涌電流和瞬間過電壓來保護設備安全的裝置。它可以在極短的時間內把保護線路轉入等電位的系統中，讓設備各個端口電壓達到等電位，并把因雷擊產生的脈沖能量通進大地，設備各個端口電位差降低，這樣電路上的設備便得到了保護。

防雷與接地是一項艱巨而又重要的工作，必須在工程設計的初始階段就認真加以考慮。除了按照等電位原則，做好滿足標準要求的的共用接地網、綜合全面的考慮防雷與接地外，還應擬定并執行合理正確的防雷接地方案，使用可靠性高的防雷設備和質量可靠的電氣設備，所選用的防雷產品應在當地的氣象主管機構登記備案，以此保護我們的線路和設備免受雷擊的危害。

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