探究建筑電氣防雷接地設計要點

李俊山+李清

摘 要：電氣防雷接地設計是建筑工程設計中的重要內容，其設計的合理性直接關系著整個建筑物的使用安全性。本文主要從民用建筑及高層建筑的電氣防雷接地設計要點開展分析和論述，以保證建筑電氣防雷接地設計的合理性和有效性，僅供相關人員參考。

關鍵詞：建筑工程；電氣防雷接地；設計要點

當前城市化建設進程明顯加快，高層建筑在城市發展中扮演著重要的角色，在節約城市用地空間的同時，更好的滿足了社會群體對住房的多元化需求。為保證建筑施工功能的有效發揮，保障社會群體的生命財產安全，應當掌握好建筑電氣防雷接地設計要點，以降低建筑工程中的安全隱患，提高建筑物整體使用效果。

1 建筑防雷接概述

1.1 建筑防雷接地的重要性

雷電是大氣中的放電現象。雷電產生于雷雨云之中，是發生雷電的先決條件，氣象學中，雷雨云叫積雨云。雷電所產生的強大閃電電流、熾熱的高溫、猛烈的沖擊波效應、瞬變靜電場和強烈的電磁輻射等物理機械效應，給人類生活帶來種種危害。

建筑利用梁、柱、地基梁、樁基等結構鋼筋，作為防直擊（側擊）雷的做法十分常見，利用建筑物樁基礎和地下層建筑物的混凝土基礎中的鋼筋或混凝土中的金屬結構作為接地體時，稱為自然接地體，為了均衡電位，降低電位梯度。要對建筑物一定高度以上的側面，每隔三層設均壓環，也就是將引下線與水平層內的圈梁的外側鋼筋焊接成閉合通路。由此，屋面接閃網（針、帶、線），引下線，均壓環及地基基礎的鋼筋及金屬構件形成一個法拉第籠，這樣建筑內各結點形成等電位，而且雷電流也有良好的散流途徑。

1.2 建筑防雷接地的類別

防雷裝置：包括外部雷電防護裝置和內部雷電防護裝置。其中內部雷電防護裝置又可分為等電位連接系統、合理布線系統、屏蔽系統、電涌保護器等幾個部分，它的主要作用是避免雷電流產生的電磁效應影響與破壞需防護空間內的布置。而外部雷電防護裝置主要作用是防直擊雷，它可以分為引下線、接閃器和接地裝置等。等電位聯結：是指用電涌保護器或等電位連接導體將分離的導電物體與裝置相連，其目的是防止雷電流在兩者之間作用產生電位差。雷擊電磁脈沖：它是一種由干擾源的直接雷擊和附近的間接雷擊而引起的電磁效應。該現象大部分是由于雷電流或磁輻射干擾以及被雷電擊中裝置的電位上升而通過連接導體的干擾。接地：目前最常用的防雷接地方式根據保護對象的不同分為兩種，第一種接地是為了保護設備的主要功能而進行的接地，顧名思義，我們將這種接地方式稱之為功能性接地，另一種就是為了保護人或者設備不受到雷電的損壞而進行的接地保護，這種接地方式我們稱之為保護性接地。

2 民用建筑電氣防雷接地設計要點

2.1 防范直擊雷的設計要點

為保證民用建筑電氣防雷接地設計的合理性，確保有效的防范直擊雷，應當從以下幾方面入手開展電氣防雷接地設計：第一，可以以接閃桿和接閃網等作為接閃器，也可以通過建筑物內的金屬類設備作為接閃器，保證這些接閃器滿足相關規范，從而有效防范直擊雷。一般情況下，高桿鐵塔的建筑物大多選用接閃器或防雷擊，以保證電氣防雷接地設計的合理性。第二，在設計引下線時，應當對建筑物中主鋼筋。消防梯等已有設施加以合理利用，并開展規范的測量、外接人工接地體等操作，以保證引下線設計的合理性，從而提高電氣防雷接地設計效果，更好的防范直擊雷。第三，接地裝置設計也是民用建筑電氣防雷接地設計中防范直擊雷的重要方面，相關設計人員可以對建筑物內的相關設施加以合理利用，在鋼筋混凝土土梁以及建筑物周邊無鋼筋混凝土基礎中設計復地接地裝置，以銅芯將建筑物內系統設備與接地線有序連接，確保系統之間有序相連，將接地電阻控制在1歐姆以內，從而全面提高民用建筑防雷接地設計的合理性，確保更加有效的防范直擊雷。

2.2 防范側擊的設計要點

一般情況下，高層建筑物的高度在六十米以上，在超過總高度20%部分，要設計防范側擊的措施。因此在民用建筑電氣防雷接地設計中，應當從以下幾方面開展合理設計，以確保民用建筑能夠更好的防范側雷擊：第一，在電氣防雷接地設計中，應當保證高層建筑物內鋼筋結構妥善連接在一起，以有效防范側擊。第二，在引下線設計過程中可以對建筑物內部鋼筋加以合理利用，而建筑物外墻金屬欄桿以及門窗等金屬物若高度合理，也可以應用于電氣防雷接地設計中。第三，在建筑電氣防雷接地設計中，建筑物內部若存在豎直鋪設的金屬管道，可以將其底部與頂部進行規范連接，并置于防雷裝置以上，以保證建筑電氣防雷接地設計的合理性和有效性。第四，電氣防雷接地設計中可以對建筑物內的組合柱和圈梁加以合理利用，在合理設置均壓環的基礎上，將豎直鋪設的金屬管道與均壓環規范連接，從而全面提高建筑電氣防雷接地設計的安全性和有效性，更好的防范側擊。

2.3 閃電感應設計要點

在建筑電氣防雷接地設計中，為更好的對閃電進行感應設計，應當掌握以下設計要點：第一，在建筑物內部的金屬設備及裝置進行妥善的接地處理，在防雷裝置的保護裝置上妥善連接相關金屬配件，從而提高建筑電氣防雷接地設計的合理性與安全性。第二，可以基于建筑物管道以及建筑物內相鄰金屬物之間的距離遠近來開展閃電感應設計，尤其是當相鄰金屬物之間距離小于100毫米時，應當以標準規格的金屬線對相鄰金屬物進行跨接，以保證閃電感應設計合理性，從而提高電氣防雷接地設計的整體效果。

2.4 防閃電電涌侵入的設計

就建筑電氣防雷接地設計的具體情況來看，一旦設計不到位，閃電電涌入侵，也會給建筑物造成嚴重損害。為提高建筑電氣防雷接地設計整體效果，保證建筑物的安全性，應當加大力度開展防閃電波入侵的設計。第一，實際設計過程中應當結合線路引入的不同方式以及防范閃電電涌入侵具體因素來選擇適宜的低壓線路方式。若此低壓線路自地下引入建筑物內部，可以直接在電纜入戶的過程中開展防雷設計，將電纜入戶端直接接入建筑物的防雷裝置上，以保證電氣防雷接地設計的合理性，并且為后期電纜換接提供便利。應當注意的是，在電氣防雷接地設計中，為有效防閃電電涌入侵，應當將電纜上的金屬物體與防雷裝置有序連接在一起，從而全面提高建筑電氣防雷接地設計的科學性和有效性。第二，應當將建筑物內用電設備控制在接閃器的保護范圍內，以確保有效防范閃電電涌入侵。通常情況下，為防止閃電電涌入侵對建筑物造成損害，應當對建筑物內的架空或埋地的金屬管道進行防雷設計，以保證建筑物安全。

3 高層建筑物的防雷設計要求

3.1 防雷設計中的線纜布設

在高層建筑電氣防雷接地設計中，為保證高層建筑物安全，提高電氣防雷接地設計的合理性，應當充分做好防雷設計中線纜的布設。也就是說，通過雷電測試，明確雷云高度的基礎上，對高層建筑物的高處與側面進行合理的線路布設，以保證電氣防雷接地設計的合理性和有效性。在高層建筑電氣防雷接地設計中，通過對鋼筋網的合理利用，形成接閃網帶，在高層建筑物遭受雷擊時，基于引下線促使雷電電荷下行，通過接地裝置流入地面，從而降低雷電對高層建筑物所造成的損害。若引下線產生較大的電壓降，而線纜未屏蔽，則會與防雷引下線間產生高電位，異體放電加劇，導致絕緣擊穿等情況出現。與此同時，一旦線纜帶有鋼管穿線，能夠與防雷引下線等電位聯結，從而避免絕緣體被擊穿，保證高層建筑物設備的安全。因此在高層建筑物電氣防雷接地設計中，應當以鋼管配線對高層建筑中的電氣線路或有屏蔽層的電纜開展防雷接地設計，如設計條件允許，應當對金屬橋架加以合理應用，為線纜提供一個安全空間，從而全面提高高層建筑防雷設計的合理性，提高設備安全性，滿足高層建筑電氣防雷接地設計的相關標準，切實維護高層建筑物的電氣安全。

3.2 防雷設計中應考慮雷電流

雷電流散流的途徑是在防雷設計中要考慮的問題。因此電位梯度大，要均衡電位就要降低電位梯度，在高層建筑物中，每三層就要設置均壓環，建筑物鋼筋會連成一個大的“法拉第籠”，成為一個暗裝籠式的防雷網，確保系統安全可靠，可以起到均壓和屏蔽的作用，將雷電電流很好的分流，那么在建筑遇到雷電襲擊后，就可以避免雷電對建筑造成不良的影響。

4 防雷設計時應注意的問題

4.1 接地系統中存在的問題

接地指的是將流入防雷系統的電流釋放到大地，避免使電流能量集中在某一個部位，對被保護設施造成損害。良好的接地才能有效的釋放能量，避免發生電壓反擊。過去的舊規范要求設備單獨接地，但是這種做法現在已經不被提倡，而是改為和防雷接地系統共用接地設備。接地是防雷系統中最根本的要求，如果接地質量不合格，則防雷設施的防雷效果都不能表現出來。

4.2 布線設計

合理布線是為了使防雷技術獲得更好的效果。現代建筑和電視、電話、照明等管線息息相關，在進行防雷設計時必須把這些因素考慮在內。為了保證接閃時這些管線免受影響，我們要遵照下面的做法：首先要把這些管線放在金屬管內，實現屏蔽；其次，要把這些管線的主干線中的垂直部分放在建筑物的中心，縮小電磁波感應的范圍。除了考慮管線的布局和屏蔽以外，還應該在必要的線路上加裝電涌保護裝置。電涌保護是建筑物防雷必須考慮的一個因素。隨著各種強弱電設備在建筑物中的廣泛使用，其受到雷擊的概率也大大增加，因此，加強對高層建筑布線設計中防雷技術的研究已經非常必要。

4.3 分流

分流是雷擊電流分解的最常見方式，而分流過程所要遇到的問題主要是少量電流進入電子設備中，這對于不耐高壓的設備來說是非常危險的，因此，應充分考慮建筑物雷擊時的分流設計。

4.4 屏蔽

在建筑物設計時應盡量選擇鋼筋作為建筑物防雷的主要材料，使建筑物形成一個等電位的網狀結構，使雷擊電流實現有效的分流，從而實現屏蔽。設計人員要根據實際需要來設計鋼筋的密度，同時要考慮結構的構造因素，因為結構的構造不同，鋼筋的密度不同，防雷效果不同。屏蔽不僅能輕松的解決等電位和分流問題，而且對預防雷擊電磁波也很有效。

結束語

在建筑工程建設中，建筑電氣防雷接地設計是一項重要內容，應當引起相關設計人員的高度重視，尤其是當前社會經濟不斷發展進步，高層建筑與智能建筑不斷發展，對建筑電氣防雷接地設計也提出了更高的要求。因此在建筑電氣防雷接地設計中，應當掌握好電氣防雷接地設計要點，并將其與建筑工程建設實際情況相結合，有效預防電氣防雷接地設計中的潛在問題，以保證建筑電氣防雷接地設計的安全性和可靠性，確保建筑使用功能的最大化發揮。

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