淺議高層民用建筑防雷接地

王新源 李博濤

【摘要】近年來(lái)高層民用建筑防雷技術(shù)迅速發(fā)展，一定程度上提高了民用建筑的防雷保護(hù)安全性，但是雷擊危害依然無(wú)法避免，為將雷擊危害降至最低，防雷設(shè)計(jì)研究應(yīng)更深入，更細(xì)致。本文首先對(duì)高層民用建筑防雷接地問(wèn)題進(jìn)行表述，論述了高層民用建筑防雷接地系統(tǒng)的種類(lèi)及其作用，并對(duì)高層民用建筑防雷接地相關(guān)措施作了細(xì)致分析。

【關(guān)鍵詞】高層民用建筑 防雷接地技術(shù) 接閃器

隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展及高層民用建筑在我國(guó)建筑比例中的不斷增長(zhǎng)，高層民用建筑的防雷技術(shù)要求越發(fā)嚴(yán)格，防雷設(shè)計(jì)應(yīng)做到更深入，更細(xì)致。

一、防雷設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題

1、接閃器設(shè)計(jì)常見(jiàn)問(wèn)題。圖紙缺少主要軸線(xiàn)、標(biāo)高和接閃帶材料型號(hào)、規(guī)格、安裝方式、網(wǎng)格尺寸等?；蜻z漏了高出屋面的構(gòu)筑物（如設(shè)備間、飄板、排煙口、結(jié)構(gòu)墻等）的防雷設(shè)計(jì)。防雷平面圖在沒(méi)有繪制基礎(chǔ)接地平面圖時(shí)，應(yīng)標(biāo)明等電位接地端子、預(yù)留端子、室外測(cè)試點(diǎn)等位置。建筑物頂部設(shè)計(jì)飄板可達(dá)到美觀(guān)效果，易受雷擊的部位（女兒墻、屋頂構(gòu)架、屋角、屋脊、屋檐、檐角）部位應(yīng)沿外檐采取明敷方式；低于樓頂飄板的女兒墻和樓體外側(cè)陽(yáng)臺(tái)也應(yīng)有防直擊雷措施，應(yīng)嚴(yán)格遵循GB50057—2010規(guī)范要求，按照滾球法方法進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)不在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，仍須采取明敷方式，在保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，可采取暗敷方式。明敷接閃帶、屋面暗敷接閃網(wǎng)在圖紙上要有區(qū)別。

2、引下線(xiàn)布置：沒(méi)有設(shè)置在突出位置和裙樓外沿位置，或間距過(guò)大，或與接地圖不對(duì)應(yīng)，或沒(méi)有標(biāo)明利用柱筋規(guī)格和根數(shù)，或不同高度樓面（轉(zhuǎn)換層）沒(méi)有分流處理等。不少設(shè)計(jì)院在高層民用建筑物樓頂?shù)脑O(shè)備間四角和低層裙樓外沿都設(shè)置引下線(xiàn)，給泄放雷電流入地提供盡可能多的通道。為抑制雷電流流經(jīng)很長(zhǎng)引下線(xiàn)時(shí)四周產(chǎn)生的雷電磁場(chǎng)和感應(yīng)電壓，在不同高度樓面的分流措施和與均壓環(huán)有機(jī)結(jié)合成屏蔽網(wǎng)以抑制LEMP破壞作用。

二、接地系統(tǒng)的種類(lèi)及其作用

1、防雷接地：在高層民用建筑三大類(lèi)接地系統(tǒng)中，防雷接地占有非常重要的位置，當(dāng)建筑物受到雷擊時(shí)，防雷接地能快速地將雷電瞬時(shí)電流導(dǎo)入大地，從而保護(hù)建筑物內(nèi)每個(gè)部件以及建筑物內(nèi)的人員及設(shè)備的安全。由于雷擊時(shí)瞬間雷電流可達(dá)到幾十至幾百千安培，瞬時(shí)感應(yīng)電壓可達(dá)到幾十至幾百千伏，有可能使建筑物內(nèi)的設(shè)備，尤其是電子設(shè)備受到雷電電擊或感應(yīng)過(guò)電壓的破壞。因此防雷接地系統(tǒng)還必須具有均壓、等電位以及多層屏蔽的設(shè)置。

2、保護(hù)接地：保護(hù)接地是指將電氣裝置正常情況下不帶電的金屬部分與接地裝置連接起來(lái)，以防止該部分在故障情況下突然帶電而造成對(duì)人體的傷害，代號(hào)為PE。保護(hù)接地類(lèi)型有兩種：一種是設(shè)備的金屬外殼各自的PE線(xiàn)分別直接接地，即傳統(tǒng)的保護(hù)接地，新國(guó)標(biāo)中稱(chēng)為IT系統(tǒng)，多用于企業(yè)高壓系統(tǒng)或中性點(diǎn)不接地的低壓三相三線(xiàn)制系統(tǒng)；另一種是設(shè)備的金屬外殼經(jīng)公共的PE線(xiàn)或PEN線(xiàn)接地，即傳統(tǒng)的保護(hù)接零，多用于中性點(diǎn)接地的低壓三相四線(xiàn)制系統(tǒng)，又可分為T(mén)N系統(tǒng)和TT系統(tǒng)

3、工作接地：（1）工作接地的作用。主要是為了建筑物內(nèi)各種用電設(shè)備能正常工作所需要的接地系統(tǒng)。（2）工作接地的分類(lèi).工作接地可分為中性點(diǎn)直接接地（又稱(chēng)大電流接地系統(tǒng)）和中性點(diǎn)不接或經(jīng)特殊裝置（或消弧線(xiàn)圈接地）接地（又稱(chēng)小電流接地系統(tǒng)）兩種。另外防雷設(shè)備的接地也屬于工作接地，各種工作接地有各自功能，例如中性點(diǎn)直接接地可防止系統(tǒng)發(fā)生接地故障后引起的過(guò)電壓，并能避免由于單相接地后系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行而形成的不對(duì)稱(chēng)性。中性點(diǎn)經(jīng)消弧線(xiàn)圈接地則可消除單相接地的斷電電弧，防止系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)電壓。一般而言，超高壓和高壓電力系統(tǒng)為中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)；工業(yè)企業(yè)的35kV及6～10kV高壓系統(tǒng)則為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)；工業(yè)企業(yè)380/220V低壓系統(tǒng)則多數(shù)為中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，但礦山企業(yè)則為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。

三、建筑物內(nèi)部防雷技術(shù)

內(nèi)部防雷主要采取屏蔽、等電位連接等措施。

1、合理的屏蔽。建筑物中做屏蔽的主要目的是對(duì)微電子設(shè)備的防護(hù)。對(duì)有大量微電子設(shè)備房間要采取屏蔽措施，使儀器處于無(wú)干擾的環(huán)境中。屏蔽的有效性不僅與房間加裝的屏蔽網(wǎng)和儀器金屬外殼-屏蔽體本身有關(guān)，還與微電子設(shè)備的電源線(xiàn)和信號(hào)線(xiàn)接口的防過(guò)電壓、等電位聯(lián)結(jié)和接地等措施有關(guān)。

2、等電位聯(lián)結(jié)。等電位是用連接導(dǎo)線(xiàn)或過(guò)電壓保護(hù)器將處在需要防雷空間內(nèi)的防雷裝置、建筑物的金屬構(gòu)架、金屬裝置、外來(lái)的導(dǎo)體物、電氣和電訊裝置等連接起來(lái)。為保證建筑物內(nèi)部不產(chǎn)生反擊和危險(xiǎn)的接觸電壓、跨步電壓，應(yīng)當(dāng)使建筑物地面、墻板和金屬管、線(xiàn)路等都處于同一電位，為此鋼筋混凝土建筑物應(yīng)在各層的適當(dāng)位置預(yù)埋與房屋結(jié)構(gòu)內(nèi)防雷導(dǎo)體相連的等電位連接板，以便與接地主干線(xiàn)相連。由于電力、電信線(xiàn)路不能直接接到地線(xiàn)上，電涌保護(hù)器（SPD）實(shí)現(xiàn)了電氣設(shè)備、電子設(shè)備的等電位聯(lián)結(jié)。

四、建筑物的外部防雷技術(shù)

高層民用建筑的外部防雷主要是指防直擊雷和防側(cè)擊雷，其作用是保護(hù)建筑物本身不遭受雷擊，主要由接閃器、引下線(xiàn)和接地裝置組成。

1、接地裝置包括接地體和接地線(xiàn)，接地裝置的優(yōu)劣與接地電阻和接地方式有關(guān)。為便于與各種入戶(hù)金屬管道相連，降低跨步電壓，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。防雷接地應(yīng)盡量利用自然接地體作為接地裝置，只要基礎(chǔ)采用硅酸鹽水泥和周?chē)寥赖暮坎坏陀?%，基礎(chǔ)外表面無(wú)防腐層或有瀝青質(zhì)的防腐層時(shí)，可利用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋作接地裝置否則應(yīng)加設(shè)人工接地裝置。

2、接閃器是防直擊雷接受雷電流的金屬導(dǎo)體，其形式有接閃網(wǎng)（帶）、接閃針、金屬屋面等。接閃網(wǎng)（帶）應(yīng)沿屋脊、屋角、屋檐、檐角、女兒墻等易受雷擊部位敷設(shè)，并按建筑物的防雷等級(jí)在整個(gè)屋面組成。根據(jù)雷擊建筑物部位的規(guī)律，在建筑物上裝設(shè)接閃針（網(wǎng)、帶），就能可靠吸引強(qiáng)雷和弱雷。屋面接閃網(wǎng)（帶）一般采用熱鍍鋅的圓鋼或扁鋼及熱鍍鋅件，敷設(shè)應(yīng)平正順直、固定可靠，搭焊長(zhǎng)度應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。接閃網(wǎng)（帶）在經(jīng)過(guò)沉降縫或伸縮縫時(shí)應(yīng)做煨彎補(bǔ)償處理，接閃帶在女兒墻敷設(shè)時(shí)，一般敷設(shè)在女兒墻的中間，當(dāng)女兒墻寬度較大時(shí)，應(yīng)將接閃帶移向女兒墻的外側(cè)處為宜，因?yàn)榕畠簤Φ耐庋匾资芾讚簟?/p>

3、引下線(xiàn)的作用是將接閃網(wǎng)（帶）與接地裝置連接在一起，使雷電流構(gòu)成通路，通常利用主體結(jié)構(gòu)的柱主筋或剪力墻中鋼筋作暗裝引下線(xiàn)。引下線(xiàn)的數(shù)量及布置直接影響分流效果。引下線(xiàn)數(shù)量多且間距較小時(shí)，雷電流在局部區(qū)域分布也就較均勻，引下線(xiàn)上電壓降減小，反擊危險(xiǎn)也相應(yīng)減少。引下線(xiàn)應(yīng)沿建筑物四周均勻或?qū)ΨQ(chēng)布置，其間距不應(yīng)大于規(guī)范的要求，應(yīng)盡可能增加引下線(xiàn)的數(shù)量，適當(dāng)減少引下線(xiàn)間距。由于高層民用建筑物引下線(xiàn)很長(zhǎng)，雷電流的電感應(yīng)壓降很大，需要在每隔一定的高度處用均壓環(huán)將各引下線(xiàn)在同一高度連接起來(lái)，并接到同一高度的屋內(nèi)金屬物體上，以減小其間的電位差，避免發(fā)生反擊。

結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，必須要重視高層民用建筑的防雷接地工作，因?yàn)槠涫玛P(guān)高層民用建筑的安全。明確高層民用建筑防雷接地工作的要點(diǎn)和難點(diǎn)，從關(guān)鍵環(huán)節(jié)著手，提高高層民用建筑防雷的效果，從而保證高層民用建筑和人們的生命安全。

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