探析民用建筑電氣的防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

肖金華

青海省建筑勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

探析民用建筑電氣的防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)

肖金華

青海省建筑勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司

民用建筑的電氣系統(tǒng)中，涉及到大量的電氣元件以及先進(jìn)的電子設(shè)備，再加上電氣系統(tǒng)的數(shù)字化發(fā)展，更是增加了電氣系統(tǒng)的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。接地保護(hù)措施是民用電氣系統(tǒng)安全保護(hù)的主要措施，有利于營(yíng)造安全、可靠的運(yùn)行環(huán)境，全面保護(hù)電氣系統(tǒng)。本文簡(jiǎn)述了民用建筑電氣防雷接地的重要性，對(duì)民用建筑電氣的防雷以及民用建筑電氣防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討分析。

民用建筑電氣；防雷接地；重要性；策略；設(shè)計(jì)

在民用建筑電氣防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，必須選擇合理的防雷裝置，并且注意設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，根據(jù)建筑實(shí)際情況，進(jìn)行合理的防雷接地設(shè)計(jì)。以下就民用建筑電氣的防雷及接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)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(shè)計(jì)中的防雷接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)建筑的安全具有重要的作用。雷電是大氣中的放電現(xiàn)象。雷電產(chǎn)生于雷雨云之中，是發(fā)生雷電的先決條件，氣象學(xué)中，雷雨云叫積雨云。雷電所產(chǎn)生的強(qiáng)大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應(yīng)、瞬變靜電場(chǎng)和強(qiáng)烈的電磁輻射等物理機(jī)械效應(yīng)，給人類(lèi)生活帶來(lái)種種危害。建筑利用梁、柱、地基梁、樁基等結(jié)構(gòu)鋼筋，作為防直擊（側(cè)擊）雷的做法十分常見(jiàn)，利用建筑物樁基礎(chǔ)和地下層建筑物的混凝土基礎(chǔ)中的鋼筋或混凝土中的金屬結(jié)構(gòu)作為接地體時(shí)，稱(chēng)為自然接地體，為了均衡電位，降低電位梯度。要對(duì)建筑物30米及以上部分，每隔三層設(shè)均壓環(huán)，也就是將引下線與水平層內(nèi)的圈梁的外側(cè)鋼筋焊接成閉合通路。由此，天面避雷網(wǎng)（針、帶、線），引下線，均壓環(huán)及地基基礎(chǔ)的鋼筋及金屬構(gòu)件形成一個(gè)法拉第籠，這樣建筑內(nèi)各接點(diǎn)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(nèi)部防雷。建筑物內(nèi)部的防雷主要包括防雷電感應(yīng)，防反擊以及防雷電波侵入。良好的內(nèi)部防雷能減少建筑物內(nèi)的雷電流和所產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，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(nèi)部防雷主要采取等電位連接、屏蔽等措施。（1）等電位聯(lián)結(jié)。等電位是用連接導(dǎo)線或過(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，以便與接地主干線相連。（2）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)備的電源線和信號(hào)線接口的防過(guò)電壓、等電位聯(lián)結(jié)和接地等措施有關(guān)。為了保證非防雷系統(tǒng)的電氣線路在防雷裝置接閃時(shí)不受影響，應(yīng)采用金屬管布線，這樣防止雷電反擊的能力強(qiáng)，對(duì)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(hù)直擊雷，它是防雷技術(shù)的主要組成部分。外部防雷主要采用避雷針（避雷網(wǎng)、避雷線和避雷帶）和接地裝置（接地線、地極）加以保護(hù)。防雷接閃器是專(zhuān)門(mén)用來(lái)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(shè)置在房頂上的設(shè)備與器具是雷擊的主要對(duì)象。智能建筑多屬于一級(jí)負(fù)荷，應(yīng)按一級(jí)防雷建筑物的保護(hù)措施設(shè)計(jì)。為了有效防止雷擊，應(yīng)采用針網(wǎng)或針帶組合接閃器，在房頂最高點(diǎn)和其他次高點(diǎn)多處設(shè)置避雷針。避雷網(wǎng)覆蓋于房頂，并延伸到女兒墻上，使房頂、墻均在避雷帶保護(hù)范圍之內(nèi)。該網(wǎng)格與大樓柱內(nèi)鋼筋作電氣連接，利用柱內(nèi)2根以上鋼筋作引下線，柱內(nèi)鋼筋與建筑物基礎(chǔ)鋼筋這個(gè)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(gòu)件也應(yīng)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(nèi)設(shè)備，而且還能防止外來(lái)的電磁干擾。

三、民用建筑電氣防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一般把建筑物的防雷保護(hù)分為三級(jí)：一類(lèi)、二類(lèi)和三類(lèi)，民用建筑大多采用二類(lèi)防雷保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)于建筑內(nèi)存在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑采用一類(lèi)防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。建筑的防雷接地系統(tǒng)一般是由引下線、接閃器、均壓環(huán)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(shè)。建筑表面外露的金屬構(gòu)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(duì)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(dāng)做引下線的柱內(nèi)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(duì)于建筑物周?chē)戮€的下部適當(dāng)位置要設(shè)置幾個(gè)測(cè)量點(diǎn)，可以把人工接地體同等電位的連接板連接。對(duì)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(duì)于引下線的這種設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)很多，雷電流的泄漏點(diǎn)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(tǒng)設(shè)計(jì)中接地體的設(shè)計(jì)非常重要。接地體一般是利用樁基內(nèi)部鋼筋作為自然接地體，此種設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)是施工方便、工程投資少、接地效果好，設(shè)計(jì)過(guò)程應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：利用外圈樁基和基礎(chǔ)梁內(nèi)鋼筋組成的閉環(huán)，如果沒(méi)有基礎(chǔ)地梁鋼筋時(shí)，一般用40mmx4mm的鍍鋅扁鋼當(dāng)做連接體，使建筑的外沿敷設(shè)成閉合、環(huán)狀、水平的接地體。盡量把所有樁基都和閉環(huán)連接：對(duì)于作接地裝置鋼筋的直徑如只有一根時(shí)要大于10ram，一般可以利用基礎(chǔ)粱的底部?jī)蓚€(gè)直徑大于12mm的鋼筋當(dāng)接地體：當(dāng)使用基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋當(dāng)接地體時(shí)，其周?chē)孛娴纳疃纫笥?.5m。

結(jié)束語(yǔ)：

民用建筑電氣設(shè)計(jì)過(guò)程中為了保證防雷接地系統(tǒng)的高效正常運(yùn)行，對(duì)于一些經(jīng)常出現(xiàn)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(wèn)題要特別注意，對(duì)于存在爆炸危險(xiǎn)性的場(chǎng)所接地安裝要更加嚴(yán)格，操作要更加規(guī)范，保證不出現(xiàn)意外。

［1］吳勇.一智能建筑防雷接地系統(tǒng)現(xiàn)狀及改進(jìn)建議［J］.河南電力，2011（01）

［2］魯怡.謝軍.簡(jiǎn)述雷電防護(hù)等電位接地系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用［J］.現(xiàn)代物業(yè)，2011（06）

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