多層住宅樓防雷與接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

萬(wàn)曉慧　朱賢勇

（1.重慶文理學(xué)院建筑工程學(xué)院　重慶永川　402160　2.重慶文理學(xué)院電子電氣工程學(xué)院　重慶永川　402160）

1　項(xiàng)目概況

以某多層住宅建筑項(xiàng)目為例。該住宅樓長(zhǎng)約40.38m，寬約21.6m，建筑高度約為18.6m，分兩個(gè)單元，每個(gè)單元各六層，每層2戶，總建筑面積為3435.8m2，結(jié)構(gòu)形式采用磚混結(jié)構(gòu)，抗震烈度為Ⅵ度，耐火等級(jí)二級(jí)，建筑結(jié)構(gòu)合理使用年限為50年。

該多層住宅總計(jì)算負(fù)荷約96kW，擬從小區(qū)10kV變電所低壓側(cè)以TN-S系統(tǒng)方式引來(lái)一路型號(hào)規(guī)格為YJV22-4×120+1×70-SC125-FC/CC的電源線至總配電箱后，以放射式配電方式引至各單元分配電箱，再以放射式配電方式引至各戶末端配電箱供電。

2　防直擊雷設(shè)計(jì)

2.1　防雷等級(jí)的確定

建筑物的長(zhǎng)L=40.38m，寬W=21.6m，高H=18.6m，當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤仗鞌?shù)Td=38.5d/年，校正系數(shù)k=1.0，周邊建筑等高或低于當(dāng)前建筑。年預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)N為：N=k·Ng·Ae=0.0273。其中：建筑物雷擊大地的年平均密度：Ng=0.1×Td=0.1×38.5=3.8500；當(dāng)建筑高度小于100m時(shí)，等效面積Ae為：

Ae=[LW+（L+W）×SQRT（H×（200-H））+0.25×3.1415926×H（200-H）]×10（-6）=0.0071

根據(jù)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057―2010），該建筑按第三類(lèi)防雷建筑設(shè)計(jì)。

2.2　接閃帶設(shè)置

采用直徑φ12mm的熱鍍鋅圓鋼沿著屋頂、屋檐、屋角等易受直擊雷部位明敷，并形成閉合回路，網(wǎng)格間距不超過(guò)20m×20m或24m×16m，具體設(shè)置如圖1所示。

圖1　某多層住宅樓屋頂接閃帶設(shè)置

接閃帶與接閃帶之間的連接采用搭接焊接，且宜雙面焊接，焊接長(zhǎng)度不小于圓鋼直徑的6倍。當(dāng)雙面焊接確有困難時(shí)可單面焊接，但焊接長(zhǎng)度不小于圓鋼直徑的12倍。焊接應(yīng)飽滿無(wú)遺漏，不能存在電焊、虛焊現(xiàn)象，焊接處進(jìn)行二次鍍鋅防腐處理。接閃帶采用直徑φ14mm的熱鍍鋅圓鋼做固定支架，其水平間距不超過(guò)1m，轉(zhuǎn)角處間距不超過(guò)0.5m，支架間距應(yīng)均勻、牢固。

2.3　引下線設(shè)置

利用建筑物結(jié)構(gòu)柱內(nèi)直徑大于16mm的兩根主筋作為防雷引下線，本工程設(shè)置12個(gè)點(diǎn)，具體位置見(jiàn)圖1所示。設(shè)為引下線的主筋采用通長(zhǎng)搭接焊接，焊接長(zhǎng)度不小于主筋直徑的6倍。上部引出屋面與屋頂避雷帶連接，下引至結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)與接地網(wǎng)焊接。不能通長(zhǎng)至接地網(wǎng)的引下線，通長(zhǎng)焊通至轉(zhuǎn)換層進(jìn)行轉(zhuǎn)換。引下線距地面0.5m處設(shè)置供接地電阻測(cè)試用的測(cè)試點(diǎn)。建筑物防雷引下線在地面3m范圍內(nèi)的土壤敷設(shè)一道5cm厚的瀝青層或15cm厚的礫石層，使土壤地表層電阻率不小于50kΩ·m，以防止跨步電壓的危害。

2.4　接地極設(shè)置

利用建筑地梁底部埋深大于0.8m的2根直徑為16mm的同走向的主筋作為接地極，無(wú)地梁處利用2根直徑為16mm的熱鍍鋅圓鋼連接，其埋設(shè)深度與地梁內(nèi)被利用的接地極相同，具體設(shè)置見(jiàn)圖2所示。應(yīng)利用直徑12mm的鍍鋅圓鋼將作為接地極的主筋相互焊接連成閉合的電氣通路，并與防雷引下線可靠焊接，焊接長(zhǎng)度為圓鋼直徑的6倍，雙面施焊，當(dāng)雙面焊接確有困難時(shí)可單面焊接，但焊接長(zhǎng)度不小于圓鋼直徑的12倍。

圖2　某多層住宅樓接地極設(shè)置

本工程的電源線進(jìn)入建筑時(shí)電源PE線的重復(fù)接地、弱電設(shè)備接地、防雷接地共用接地極，接地電阻不大于1Ω，不滿足要求時(shí)增加人工接地。

3　等電位聯(lián)結(jié)設(shè)計(jì)

設(shè)置等電位聯(lián)結(jié)目的，是為了減小建筑物遭受雷擊時(shí)或電氣系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)各金屬物體之間的電位差，從而保障人身安全。本建筑在每個(gè)單元配電箱附近距地面0.3m處設(shè)置一個(gè)截面積不小于150mm2、銅帶材質(zhì)的總等電位聯(lián)結(jié)端子板，通過(guò)40×4熱鍍鋅扁鋼與建筑物接地極連通，并將單元樓層配電箱中的PE線通過(guò)BVR-1×25mm2導(dǎo)線連接至該總等電位聯(lián)結(jié)端子板。此外，進(jìn)出該建筑的所有金屬管道應(yīng)通過(guò)接地卡箍與總等電位聯(lián)結(jié)端子板相連。室外金屬給水管道水表需加跨接線，以保證水管等電位連接的有效性。燃?xì)夤艿廊霊艉髴?yīng)插入一段絕緣段，與戶外埋地的燃?xì)夤芨綦x，并在絕緣段兩側(cè)跨接火花放電間隙，以避免使燃?xì)夤艿雷鳛榻拥貥O。等電位連接端子板采用螺栓連接，螺栓、墊圈、螺母應(yīng)進(jìn)行熱鍍鋅處理。

每戶住戶內(nèi)，衛(wèi)生間設(shè)置一個(gè)截面積不小于50mm2、銅帶材質(zhì)的局部等電位聯(lián)結(jié)箱，通過(guò)直徑16mm的熱鍍鋅圓鋼與就近的建筑物防雷引下線連通，衛(wèi)生間內(nèi)的金屬給排水管道、金屬浴盆應(yīng)通過(guò)金屬管夾連接BVR-1×4mm2導(dǎo)線穿管暗敷至局部等電位聯(lián)結(jié)箱。若衛(wèi)生間設(shè)置有電源PE線，應(yīng)將其連接至該局部等電位聯(lián)結(jié)箱；若衛(wèi)生間未設(shè)置電源PE線，不應(yīng)將衛(wèi)生間以外的電源PE線連接至該局部等電位聯(lián)結(jié)箱。

4　防雷電波入侵設(shè)計(jì)

為防止雷電波沿室外電源線和室外金屬管道進(jìn)入建筑，對(duì)建筑內(nèi)的設(shè)備和人員帶來(lái)危害，對(duì)該住宅建筑進(jìn)行防雷電波入侵設(shè)計(jì)。①電源PE線在進(jìn)入建筑物處進(jìn)行重復(fù)接地，電源電纜護(hù)套層的鎧裝鋼帶也實(shí)現(xiàn)接地。②在該住宅電源總配電箱處設(shè)置一級(jí)浪涌保護(hù)器，該浪涌保護(hù)器必須滿足Ⅰ類(lèi)試驗(yàn)（10/350us）、最大沖擊電流不小于12.5kA，且電壓保護(hù)水平不超過(guò)2.5kV的開(kāi)關(guān)型浪涌保護(hù)器。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文從防直擊雷、防感應(yīng)雷和防雷電波入侵等3個(gè)方面對(duì)某六層住宅樓的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)論述，筆者由于才疏學(xué)淺，論述中不免有錯(cuò)誤之處，誠(chéng)望同行朋友們批評(píng)指正。

科研項(xiàng)目：重慶文理學(xué)院校級(jí)科研項(xiàng)目（Y2016JG43）。