建筑电气的防雷接地功能及其系统设计

建筑电气的防雷接地功能及其系统设计

阙秋荣

（信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司上海分公司，上海200030）

摘要：随着高层建筑的数量越来越多，对建筑的电气安全要求越来越高，通常建筑内部都装备着许多的电气设施，要维护这些电气稳定运作，就须为建筑内部的大量电气装置上具有防雷效果的接地系统。假如没有防雷装置电气系统，建筑中一系列的电气设备都很容易受到雷电的干扰。本文基于高层建筑中防雷接地系统的重要性及设计方法进行探讨。

关键词：防雷接地系统；功能；设计

前言

在经济生产及居民生活中，雷击是潜在的安全隐患之一，会造成建筑物损坏、人员伤亡，以及电力电讯等设备损坏等问题产生。高层建筑由于尖端放电等因素极易遭受雷击，再加上高层建筑智能化发展，假如发生高层建筑遭受雷击问题，将会产生严重的损失。因而，安全可靠的防雷接地系统尤其重要。

1建筑防雷接地的重要性

雷电是大气中的放电现象雷电产生于雪雨云之中，是发生雷电的先决条件、气象学中，雷雨云叫积雨云雷电所产生的强大闪电电流、灼热的高温、猛烈的冲击波效应、瞬变静电场和强烈的电磁辐射等物理机械效应，给人类生活带来种种危害。

高层建筑利用梁、柱、地基梁、桩基等结构钢筋，作为防直击（侧击）雷的做法十分常见、利用建筑物桩基础和地下层建筑物的混凝土基础中的钢筋或混凝土中的金属结构作为接地体时，称为自然接地体、为了均衡电位，降低电位梯度要对高层建筑物30m及以上部分，每隔三层设均压环，也就是将引下线与水平层内的圈梁的外侧钢筋焊接成闭合通路由此，天面避雷网（针、带、线）引下线、均压环及地基基础的钢筋及金属构件形成一个法拉第笼，这样建筑内各接点形成等电位、而且雷电流也有良好的散流途径。

2建筑防雷接地设计基本原则

2.1可靠性原则

可靠性问题，是高层建筑进行防雷接地系统设计过程中需遵循的第一原则。在设计高层建筑防雷接地系统时，并非一定需采取最为先进的防雷接地技术，但是务必采取当前最为成熟、最为可靠的防雷接地产品与技术。虽然部分技术具有某些方面的优势，但是尚未得以全面的技术应用考验，这必然要求在高层建筑防

雷接地系统中选择更大范围应用及验证的可靠技术。

2.2实用性原则

在高层建筑中应用防雷接地系统的目的，更在于保护用户的投资，以更为准确地运行电网系统。在高层建筑设计防雷接地系统时，遵循实用性原则能够最大

化地满足用户的实际自我保护需求，这在高层防雷接地设计中尤其关键。

2.3开放性、可扩充性及可维护性原则

在防雷接地系统发展过程中，不同时代出现不同的应用技术。为了能够更好地保护高层建筑的安全，应该以国际标准及工业标准的角度选择相应的防雷接地

系统产品，选择更为先进、更为开放，在实际应用中可有效扩充的防雷接地系统，这样才能够更好地满足高层防雷接地系统中的未来应用需求。

3建筑内防雷接地系统问题

3.1建筑内防雷系统问题

在打雷时，雷电通常是以直接劈打的方式击中高耸的建筑或者物体，而当城市电气设备的装置数量逐渐增加，打雷时雷电可以经过一些金属材质的物品或者导电设施，通过传输电流的方式使楼房建筑的内部毁坏，或者通过电流引导带给建筑之中活动的人员安全威胁。由于雷电毁坏楼房以及居民的方式发生了改变，防雷的系统也随之实施了更新，以前通常只用简单的在楼房建筑上装置一根避雷针设施或者装置阻挡电流的避雷带，可是现在都需要实施ADBSGP。现在打雷时所带来的电流会经过通信装置、网络线路以及某些无线的装置和设备传输并影响楼房建筑的内部，当出现此种类型的雷击情况时，一般会给楼房内部的人们带来严重的损失和侵害。

3.2建筑内接地系统问题

城市很多建筑在装置线路以及电气设备时，会把很多电气设备和线路都安装在楼房的外部，而且地面部分的某些线路极易发生短路。这些状况导致装置在外部的导电线路结构中有一定的故障电压存在，当线路有故障电压存在并且没有及时处理时，就有可能产生电弧并发生着火情况。

4高层建筑防雷接地系统设计要点

4.1准备工作

在进行设计高层建筑防雷接地设计之前，需结合高层建筑物所处的实际地理环境及其气候条件进行全面、充分的调研分析，以确认高层建筑物的实际功能点

及真正的高层建筑物高度。在完成高层建筑物所处环境的详细调研分析工作后，应基于国内当前已制定的法律、法规及规章制度条例，根据高层建筑物的重要等级以及危险程度划分防雷接地实际等级。目前，国内将高层建筑物的防雷接地级别细分为三种，当中详细要求如下内容：

（1）应将高层建筑物所处的实际地理空间位置作为最为重要的判断标准，特别是人口密度较大的公共位置，应该根据相应标准设计相应的防雷接地类别；

（2）结合高层建筑物的实际详细情况，根据三类防雷接地设计标准设计高层建筑物中信息设备较为完善的建筑物；

（3）应该深入详细研究高层建筑物电气设计方案，以作为高层建筑物防雷接地施工前最为重要的工作内容，以保障符合高层建筑物防雷接地相应标准的前提下方可开始防雷接地系统施工作业。

4.2防雷接地

一般而言，高层建筑需要借助于桩基、地梁及承台等混凝土钢筋结构作为接地结构，并基于高层建筑物内的混凝土柱作为地下引线与接闪器相接成高层防雷

系统。通常而言，高层建筑所设计的防雷接地系统包括接闪器、引下线以及接地设备：

（1）接闪器，主要是指基于避雷针以及金属屋等实现防止雷电流直击效果的金属导体。在包括屋角、屋脊以及女儿墙等极易发生雷击问题的区域内部署避雷网，便可有效地吸收高层建筑物的强弱电、将电流转移至地面，达到避免雷击的目的。在部署避雷网的时候，应该确保钢管与地面处于垂直状态，并确保安全可靠，按相关规定搭接长度，特别是沉降出货伸缩处应做转弯处理。此外，屋顶所装置的金属构件需与避雷带相连。

（2）引下线，通过钢筋混凝土结构的钢筋把接地系统与避雷网相连起来，这样能够确保高层建筑物在遇到雷击时可以将电流通过混凝土结构钢筋传到地表面，因而在高层建筑施工中应使用钢筋结构安装钢筋做引下线，并确保全长焊通，避免错焊或漏焊问题产生。

（3）在高层建筑防雷接地系统设计中，接地设置设计工作尤其重要。其中，接地方式决定了接地系统的质量高低及电阻大小。为了能够在高层建筑施工中降低造价费用，加快施工进度，可利用桩基内钢筋结构互联为接地体，或者通过周圈式接地方式提升接地系统防雷效果。

4.3屏蔽布线

屏蔽布线，主要是通过电子设备或电源线等屏蔽手段，采取科学的布线方案，做好电磁干扰，以更好地保护高层建筑物内所有的电子设备，可更好地解决等电位及分流所产生的干扰影响，还可解决雷电所产生的电磁脉冲影响。在高层建筑实际工程中，通过混凝土钢筋结构的地板及顶板等所构成的避雷网笼，可达到良好的屏蔽效果。

4.4等电位联结

等电位联结，可以细分为具备等电位联结、总电位联结以及辅助性等电位联结等，以降低防雷所需空间内的不同金属与防雷系统间的点位差。其中，总等电

位联结可减少高层建筑物内间接接触点击的接触电压与金属部件间所存在的电位差异；局部等电位联结，主要确保高层建筑物内不同可导电可在高层建筑物内局部区域相连通。高层建筑在设计等电位联结工作时，应注意以下内容：

（1）需做好总等电联结及局部等电位联结设计工作。在实际设计工作中，常由于设计工作人员缺乏较强的责任心，或者缺乏相应的设计标准规范资料，再加上未深入了解实际施工中应关注的细节点，难以规范地完成等电位联结施工工作，这些问题均应该在实际设计工作中高度重视，以确保施工及验收工作顺利进行。

（2）通过高层建筑的电源线号线或管理所入侵的雷电极有可能构成雷电波的入侵问题，会给高层建筑的住宅住户及电子设备带来致命性的破坏。因而，在进行防雷接地设计工作时，应该根据国家相关设计标准，做好相应的防雷设计工作，以避免遭受雷电波的入侵。

（3）目前无需在卫生间进行局部等电位联结操作，这主要是由于其使用高性能塑料管道替代铸铁管道。但是仍需考虑卫生间地板混凝土结构中仍存在局部的钢筋网等导电区域，因而，针对这些区域仍需做好局部等电位联结设计工作，设计部门应在设计图纸中重点标注，以免施工人员在实际施工中忽视。

5结语

综上所述，接地是一个传统而应用广泛的电气安全措施，为了保证接地系统的高效正常运行，就需要做好设计工作，就需要做好设计工作，对于其中的连接必须保证等电位，确保防雷接地系统设计的合理性，避免雷电对居民的生活造成影响。

参考文献：

[1]谢万顺．浅谈现代高层建筑的防雷与接地[J]．福建建筑，2013（06）

[2]毕志强．关于建筑电气防雷接地系统施工简述[J]．黑龙江科技信息，2014（21）