探析民用建筑電氣的防雷及接地系統設計

肖金華

青海省建筑勘察設計研究院有限公司

探析民用建筑電氣的防雷及接地系統設計

肖金華

青海省建筑勘察設計研究院有限公司

民用建筑的電氣系統中，涉及到大量的電氣元件以及先進的電子設備，再加上電氣系統的數字化發展，更是增加了電氣系統的運行風險。接地保護措施是民用電氣系統安全保護的主要措施，有利于營造安全、可靠的運行環境，全面保護電氣系統。本文簡述了民用建筑電氣防雷接地的重要性，對民用建筑電氣的防雷以及民用建筑電氣防雷接地系統的設計進行了探討分析。

民用建筑電氣；防雷接地；重要性；策略；設計

在民用建筑電氣防雷接地系統設計中，必須選擇合理的防雷裝置，并且注意設計中的問題，根據建筑實際情況，進行合理的防雷接地設計。以下就民用建筑電氣的防雷及接地系統設計進行探討。

一、民用建筑電氣防雷接地的重要性

民用建筑電氣設計中的防雷接地系統設計對于整個建筑的安全具有重要的作用。雷電是大氣中的放電現象。雷電產生于雷雨云之中，是發生雷電的先決條件，氣象學中，雷雨云叫積雨云。雷電所產生的強大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應、瞬變靜電場和強烈的電磁輻射等物理機械效應，給人類生活帶來種種危害。建筑利用梁、柱、地基梁、樁基等結構鋼筋，作為防直擊（側擊）雷的做法十分常見，利用建筑物樁基礎和地下層建筑物的混凝土基礎中的鋼筋或混凝土中的金屬結構作為接地體時，稱為自然接地體，為了均衡電位，降低電位梯度。要對建筑物30米及以上部分，每隔三層設均壓環，也就是將引下線與水平層內的圈梁的外側鋼筋焊接成閉合通路。由此，天面避雷網（針、帶、線），引下線，均壓環及地基基礎的鋼筋及金屬構件形成一個法拉第籠，這樣建筑內各接點形成等電位，而且雷電流也有良好的散流途徑。

二、民用建筑電氣的防雷策略

1、建筑物內部防雷。建筑物內部的防雷主要包括防雷電感應，防反擊以及防雷電波侵入。良好的內部防雷能減少建筑物內的雷電流和所產生的電磁效應，并能防止反擊、接觸電壓、跨步電壓等二次雷害和雷電磁脈沖所造成的危害。內部防雷主要采取等電位連接、屏蔽等措施。（1）等電位聯結。等電位是用連接導線或過電壓保護器將處在需要防雷空間內的防雷裝置、建筑物的金屬構架、金屬裝置、外來的導體物、電氣和電訊裝置等連接起來。為保證建筑物內部不產生反擊和危險的接觸電壓、跨步電壓，應當使建筑物地面、墻板和金屬管、線路等都處于同一電位，為此鋼筋混凝土建筑物應在各層的適當位置預埋與房屋結構內防雷導體相連的等電位連接板，以便與接地主干線相連。（2）合理的屏蔽。建筑物中做屏蔽的主要目的是對微電子設備的防護。對有大量微電子設備房間要采取屏蔽措施，使儀器處于無干擾的環境中。屏蔽的有效性不僅與房間加裝的屏蔽網和儀器金屬外殼—屏蔽體本身有關，還與微電子設備的電源線和信號線接口的防過電壓、等電位聯結和接地等措施有關。為了保證非防雷系統的電氣線路在防雷裝置接閃時不受影響，應采用金屬管布線，這樣防止雷電反擊的能力強，對防各種電磁脈沖也具有較好的屏蔽能力。

2、外部防雷。外部防雷主要指建筑物的防雷，一般是防護直擊雷，它是防雷技術的主要組成部分。外部防雷主要采用避雷針（避雷網、避雷線和避雷帶）和接地裝置（接地線、地極）加以保護。防雷接閃器是專門用來接收直接雷擊電流的金屬物。建筑物的房頂尤其是房頂上較突出的部位（如房角、房脊、女兒墻與房檐等）最易遭受雷擊，設置在房頂上的設備與器具是雷擊的主要對象。智能建筑多屬于一級負荷，應按一級防雷建筑物的保護措施設計。為了有效防止雷擊，應采用針網或針帶組合接閃器，在房頂最高點和其他次高點多處設置避雷針。避雷網覆蓋于房頂，并延伸到女兒墻上，使房頂、墻均在避雷帶保護范圍之內。該網格與大樓柱內鋼筋作電氣連接，利用柱內2根以上鋼筋作引下線，柱內鋼筋與建筑物基礎鋼筋這個自然接地體連接。另外，圈梁鋼筋、樓層鋼筋、外墻面所有金屬構件也應與引下線連接，組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣，不僅可以有效防止雷擊損壞樓內設備，而且還能防止外來的電磁干擾。

三、民用建筑電氣防雷接地系統的設計

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。

民用建筑電氣在接地系統設計中接地體的設計非常重要。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40mmx4mm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10ram，一般可以利用基礎粱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。

結束語：

民用建筑電氣設計過程中為了保證防雷接地系統的高效正常運行，對于一些經常出現的故障如接地線與接地體的選擇和安裝、接地電弧性短路等問題要特別注意，對于存在爆炸危險性的場所接地安裝要更加嚴格，操作要更加規范，保證不出現意外。

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［2］魯怡.謝軍.簡述雷電防護等電位接地系統在水泥廠的應用［J］.現代物業，2011（06）

［3］李葆珺.民用電氣的接地保護措施探究［J］.科技與企業，2015（19）