建筑電氣工程中防雷接地系統(tǒng)的施工技術(shù)分析

李劍

（山西陸成建筑安裝工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

電氣系統(tǒng)的電氣設(shè)備由于直接雷和雷誘導(dǎo)的過電壓，給變電站的電氣設(shè)備和建筑物帶來嚴(yán)重的損害。雷災(zāi)幾乎覆蓋了各行各業(yè)特別是以大規(guī)模集成電路為中心的通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、測量、監(jiān)控、保護(hù)等先進(jìn)電子設(shè)備，由于這些電子部件對瞬態(tài)過電壓、過電流的耐受性較差，所以雷電、浪涌、靜電、電線短路等產(chǎn)生的高壓、大電流侵入到電器內(nèi)部，經(jīng)常引起電器產(chǎn)品的損壞、引起火災(zāi)。因此，采取有效的防雷措施，完善防雷設(shè)備是電力系統(tǒng)防雷的重要手段。

1 高層建筑的雷擊危害

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種自然放電現(xiàn)象，具有時(shí)間短、電流大、電壓高的特點(diǎn)，雷電產(chǎn)生的熱效應(yīng)、電效應(yīng)和機(jī)械力常常造成人畜傷亡、建筑物損毀、引發(fā)火災(zāi)，以及造成電力、通信和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的癱瘓事故，給國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類生命財(cái)產(chǎn)帶來巨大的損失。因此，為了保護(hù)建筑物不受雷擊的危害，首先要了解雷擊的種類及產(chǎn)生的后果，進(jìn)而有的放矢加以防護(hù)。①直擊雷及側(cè)擊雷。直擊雷是雷電直接擊中地面上的某一物體，側(cè)擊雷是雷電打到高聳物體的側(cè)面。直擊雷和側(cè)擊雷的破壞力都特別大，一旦雷電直接擊中建筑物，如果不能及時(shí)將雷電流泄放，則高層建筑及建筑物內(nèi)的電氣設(shè)施就會(huì)受到損壞，甚至?xí)斐山ㄖ锉?、引發(fā)火災(zāi)等事故；②閃電感應(yīng)閃電發(fā)生時(shí)，在附件導(dǎo)體上產(chǎn)生的雷電靜電感應(yīng)和雷電電磁感應(yīng)，可能使金屬部件之間產(chǎn)生電火花。若建筑物的金屬設(shè)備或金屬管線等沒有進(jìn)行有效接地或等電位連接，閃電感應(yīng)會(huì)使這些設(shè)備或金屬管線產(chǎn)生高電壓，導(dǎo)致設(shè)備停止工作或損壞，甚至造成人身安全事故；③閃電電涌侵入雷電作用于架空線路、電纜線路或金屬管道，使雷電波通過管線侵入建筑內(nèi)，損壞電子設(shè)備及控制系統(tǒng)。目前，高層建筑的防雷是一個(gè)比較復(fù)雜的系統(tǒng)工程，各式各樣的雷擊類型對于建筑的影響，僅憑簡單的防雷設(shè)施是不可能完全解決的。所以，解決雷擊的危害，需充分了解雷擊的入侵途徑，并且結(jié)合建筑的實(shí)際情況，考慮建筑物遭雷擊狀況以及雷擊后產(chǎn)生的影響，通過應(yīng)用綜合防雷技術(shù)，將雷擊危害降到最低。綜合防雷系統(tǒng)主要由外部防雷和內(nèi)部防雷兩個(gè)系統(tǒng)組成。外部防雷由接閃器、引下線、接地裝置等組成；內(nèi)部防雷由屏蔽等電位連接、合理布線及安裝浪涌保護(hù)器等組成。

2 建筑電氣工程中防雷接地系統(tǒng)的施工技術(shù)要點(diǎn)

2.1 屏蔽

屏蔽主要是為了消除或減少高層建筑遭雷擊時(shí)對建筑物內(nèi)通信設(shè)備、電子設(shè)備以及智能控制系統(tǒng)等造成損害。由于電子設(shè)備自身的抗壓能力較差，當(dāng)建筑物接閃時(shí)或雷擊建筑物附近時(shí)，電子設(shè)備會(huì)受到閃電電磁感應(yīng)的影響，導(dǎo)致設(shè)備的誤動(dòng)作或損壞。因此，高層建筑在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選擇鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)作為主要建筑結(jié)構(gòu)，通過鋼筋混凝土或鋼結(jié)構(gòu)形成一個(gè)近似“法拉第籠”的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，將建筑物所受的雷擊電流實(shí)現(xiàn)有效的分流，從而達(dá)到屏蔽的效果。屏蔽不僅有效解決分流問題和電位問題，還能有效阻止或減少雷擊產(chǎn)生的電磁感應(yīng)，保護(hù)建筑內(nèi)電子設(shè)備的安全。

2.2 交流工作接地技術(shù)

交流工作接地技術(shù)是將電力系統(tǒng)中的某一點(diǎn)，直接或經(jīng)特殊設(shè)備與大地做金屬連接。工作接地主要指的是變壓器中性點(diǎn)或中性線（N 線）接地，N 線必須使用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內(nèi)。必須注意的是，該接線端子不能外露，不能與其他接地系統(tǒng)，如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接，也不能與PE 線連接。

2.3 通信及收費(fèi)系統(tǒng)防護(hù)

在進(jìn)行高速公路機(jī)電系統(tǒng)過電壓保護(hù)和防雷接地設(shè)計(jì)時(shí)，針對通信系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)十分重要，在防護(hù)的重點(diǎn)設(shè)定上，應(yīng)該集中在通信線路上，同時(shí)著手考量通信線路在經(jīng)受雷擊后的雷電波瞬間沖擊量。在這一基礎(chǔ)上，進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，需要針對耐過流水平下降問題進(jìn)行深入探究，并綜合考量受到電壓影響后通信系統(tǒng)可能會(huì)出現(xiàn)的損傷問題，借此將毀壞損失降至最低。此時(shí)，進(jìn)行防雷裝置安裝時(shí)，應(yīng)該將其放在網(wǎng)絡(luò)通信口的位置上，借此實(shí)現(xiàn)高速公路通信系統(tǒng)運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)安全性提升防護(hù)目標(biāo)。在進(jìn)行收費(fèi)系統(tǒng)防護(hù)時(shí)，應(yīng)該將在收費(fèi)亭下方設(shè)置并行防護(hù)線路，但此種防護(hù)方案的使用，在施工難度上比較高，需要進(jìn)行重點(diǎn)作業(yè)。此外，還可以在收費(fèi)站外部進(jìn)行防雷處理，借此提高高速公路防雷工作質(zhì)量。

2.4 建筑幕墻的防雷措施

幕墻是建筑物的外墻護(hù)圍，通常由面板（玻璃、金屬板、石板等）和支承結(jié)構(gòu)（鋁橫梁立柱、鋼結(jié)構(gòu)等）組成，是高層建筑常用的墻體。通常設(shè)計(jì)幕墻時(shí)會(huì)將幕墻頂部的女兒墻蓋板設(shè)計(jì)成接閃器，因此，需將幕墻頂部蓋板的金屬支撐結(jié)構(gòu)與屋面接閃器做等電位連接；也可將接閃器直接安裝在幕墻頂部蓋板上。所以，高層建筑幕墻頂部可以有效防止擊雷，但幕墻防側(cè)擊雷有所欠缺。幕墻防側(cè)擊雷需將幕墻的豎向、橫向主龍骨與防雷均壓環(huán)做重復(fù)多處可靠連接，使得幕墻防雷與建筑物防雷形成一個(gè)整體，并且幕墻頂部和底部分別與接閃器和接地裝置進(jìn)行可靠連接，保障高層建筑幕墻的防雷安全。

圖1 防雷措施

3 建筑電氣安裝中接地施工的注意事項(xiàng)

3.1 接地施工的注意事項(xiàng)

在對整個(gè)建筑電氣接地系統(tǒng)進(jìn)行施工作業(yè)時(shí)，由于該項(xiàng)工作的開展效果與當(dāng)?shù)貙?shí)際的地理、氣候等環(huán)境特征有著千絲萬縷的聯(lián)系，因此，工作人員必須對工程所在地的土層、地質(zhì)與氣候條件等展開全面的調(diào)查研究，并且結(jié)合特定建筑、電氣工程進(jìn)行分析，確保整個(gè)接地系統(tǒng)能與建筑結(jié)構(gòu)相匹配。不僅如此，考慮到當(dāng)前眾多建筑工程的樓層不斷增加，為建筑電氣接地系統(tǒng)預(yù)留的可用空間不斷壓縮，這就要求工作人員設(shè)計(jì)出最具空間節(jié)約性的操作方案。除此之外，因?yàn)殡姎庠O(shè)備在長期使用中極易受電磁波等的影響，因此，在施工時(shí)需要控制好接地導(dǎo)線與設(shè)備間的距離，確保各自穩(wěn)定運(yùn)行。

3.2 接地裝置的材料選擇

高層建筑的接地材料往往利用建筑物本身的樁基鋼筋或基礎(chǔ)地梁鋼筋，但是樁基鋼筋和基礎(chǔ)地梁鋼筋中鋼結(jié)構(gòu)的材質(zhì)都較為普通，雖然具有一定的導(dǎo)電性能，但其防腐蝕性能較差，因此，在樁基鋼筋以及基礎(chǔ)地梁鋼筋的選擇上，應(yīng)盡量采用抗腐蝕性強(qiáng)的鋼筋。此外，在高土壤電阻率的場地，還可以選用銅、鋁、石墨等導(dǎo)電能力優(yōu)秀的材料作為接地體的主要材料，以降低接地電阻。

3.3 連接金具選用

就目前來看，在工業(yè)用的高壓輸電線路中，其防雷裝置主要包含引下線與絕緣子，其中絕緣子作為增加爬電距離的重要結(jié)構(gòu)，能夠耐受電壓與機(jī)械應(yīng)力，以提高桿塔本身的抗雷擊能力，確保高壓輸電線路在雷雨等特殊天氣的穩(wěn)定運(yùn)作?，F(xiàn)階段的絕緣子結(jié)構(gòu)主要包含兩個(gè)部分，即絕緣子件與連接金具，施工者需要先做好連接金具的選擇工作，然后才能利用絕緣子件進(jìn)行絕緣子串的組裝，以完成絕緣子安裝工作。在金具選擇中，施工者需要先計(jì)算出金具的強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)，然后基于此，來選擇金具的類型和數(shù)量。一般來說，施工者應(yīng)按照最大使用荷載情況，以及斷線、斷連情況，進(jìn)行設(shè)計(jì)安全系數(shù)的取值，同時(shí)需注意，直接與桿塔相連接的金具，應(yīng)比其他金具的安全系數(shù)大一級。

3.4 工程竣工后檢查的注意事項(xiàng)

首先，要注意對整個(gè)工程的各個(gè)線路開展全面的檢查工作，檢查是否有線路裸露在外，避免線路暴露在外導(dǎo)致絕緣層老化及與外界碰撞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；其次，要對接地工程的金屬管路進(jìn)行查驗(yàn)，檢查其是否存在管路銹蝕及過熱等情況，保證接地系統(tǒng)對電流的處理高效率性、高安全性；最后，做好工程線路連接處的檢查工作，因?yàn)槎鄶?shù)建筑接地系統(tǒng)工作效率與性能低下，往往是由于對線路連接處的忽視造成，所以必須做好對線路連接的全面檢查，確保整個(gè)線路工作的穩(wěn)定性與可靠性。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著高層建筑的建設(shè)規(guī)模不斷增大，電氣設(shè)備的應(yīng)用越發(fā)普及，高層建筑遭受雷擊的概率也隨之增加。因此，加強(qiáng)高層建筑電氣施工中的防雷技術(shù)顯得尤為重要，不僅要應(yīng)用先進(jìn)的防雷技術(shù)，還要不斷學(xué)習(xí)國內(nèi)外高層建筑的防雷經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)我國高層建筑發(fā)展，保障人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。