某住宅小區的防雷設計探討

摘要：雷電現象是大氣層中帶電云層與地面或帶電云層之間所發生的一種劇烈的自然放電現象，而這種自然現象到目前為止人類還不能控制其發生、發展，但為了避免及減少其對人類的生命及財產所造成的損害，人們通過長期的觀測與研究，已經形成了一套比較完善的雷電防護理論和措施。文章對某住宅小區的防雷設計進行了探討。

關鍵詞：防雷設計；接閃帶/網；接閃桿；引下線；等電位；接地電阻 文獻標識碼：A

中圖分類號：TU895 文章編號：1009-2374（2017）07-0210-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.100

項目概況：某住宅小區總建筑面積268516m2，地上住宅建筑面積179242m2，地下建筑面積82258m2，建筑高度（最高）99.9m/32層，由13棟一類高層住宅及兩層地下室組成，均采用框剪結構。

1 防雷計算

本項目由13棟一類高層組成，每棟塔樓均類似，現就其中一棟高層住宅進行年預計雷擊次數計算。

已知條件：本建筑物的長度L=58.7m，寬度W=28.5m，高度H=104.1m，當地的年平均雷暴日天數Td=73.1天/年，校正系數k=1.0，周邊建筑等高或低于當前建筑。

年預計雷擊次數：N=k*Ng*Ae=0.1411

其中：建筑物的雷擊大地的年平均密度：Ng=0.1*Td=0.1*73.1=7.3100

等效面積Ae為：H≥100m，Ae=[LW+H*（L+W）+π*H2/4]*10-6=0.0193

根據《防雷設計規范》的相關要求，該建筑物屬于第三類防雷建筑。

2 防雷措施

2.1 防雷設計范圍

2.1.1 本項目所有的一類高層建筑均設置防直擊雷的外部防雷裝置。

2.1.2 本項目根據規范要求還設置內部防雷裝置。

2.2 外部防雷措施

2.2.1 根據當地防雷所要求，采用裝設在建筑物頂的接閃網、接閃帶、接閃桿混合組成的接閃器。

2.2.2 接閃帶、接閃網沿女兒墻、屋檐、檐角及屋面飄架等易受雷擊的部位敷設，整個屋面的接閃網格不大于20m*20m或24m*16m。

2.2.3 本建筑物超過60m的部位，其所有表面上的尖物、墻角、邊緣、設備及其他顯著突出的物體，均按屋頂的保護措施進行處理；自第15層（45m）起每隔一層利用結構圈梁內主鋼筋（≥Φ10）作為防側擊雷裝置，本層及相鄰上層外墻門窗等金屬預埋件與之可靠聯結，并應與引下線連接。

2.2.4 建筑物外墻垂直敷設的排油煙管道、裙樓幕墻龍骨的頂端和底端，屋頂的燈光支架不少于兩點均與防雷裝置做等電位連接。

2.2.5 本建筑為框剪結構，利用其屋面、梁、板、柱、基礎內的鋼筋作為引下線和接地裝置。沿建筑物的四周、內庭院四周按周長計算不大于25m均勻設置引下線。

2.2.6 在建筑物引下線附近需采取保護人身安全采取的防接觸電壓和跨步電壓的措施，利用建筑物互相連接的鋼筋和金屬構架在電氣上是貫通的且采用建筑物四周和建筑物內的14根柱子組成自然引下線。

2.3 內部防雷措施

2.3.1 在建筑物的地下室或地面層處，建筑物內的金屬裝置、金屬體、建筑物內的強弱電系統、進出建筑物的金屬管線等，均與接地干線做防雷等電位連接。由于本項目的金屬裝置、金屬體、建筑物內的強弱電系統與接地干線主鋼筋連接在一起，整個建筑的鋼筋在電氣上貫通的，所以金屬物及線路與引下線之間的間隔距離不予考慮。

2.3.2 本項目供配電系統設置兩級流通保護，各弱電系統于地下室進線處按照各運營商要求設置SPD。本項目位于多雷區（Td=73.1），變配電所低壓配電柜設置的SPD采用限壓型（In≥60kA），最大持續工作電壓為385V，電壓保護水平≤2.3kV；二級保護設置于樓層配電箱，采用限壓型（In≥40kA），最大持續工作電壓為385V，電壓保護水平≤2.1kV。為取得較小的SPD有效電壓保護水平，采用合理的接線，并要求施工時連接SPD的導體長度盡里量的縮短，具體安裝示意圖詳見《防雷設計規范》所示。

2.3.3 為了防止由于SPD的老化造成電流泄漏而引發火災，本項目采用新型專用于SPD保護的斷路器，此斷路器既滿足工頻短路時與主電路過電流保護裝置的級間配合及分斷能力，又在規定的雷電沖擊放電電流不斷開。工頻電流達到3A以上時即脫扣，有效地防止了由于SPD的性能退化產生的接地故障可能引起火災的隱患。

2.3.4 該項目著重于整個建筑的等電位連接。

3 防雷裝置

3.1 接閃帶/網

規范要求接閃器采用熱浸鍍鋅圓鋼時，直徑不小于8mm。綜合考慮現在市場材料及施工情況，本項目設計時采用直徑不小于10mm熱浸鍍鋅圓鋼。考慮天面的使用及美觀，網格的連接線暗敷于天面的隔熱層內。飄架上敷設的接閃帶與女兒墻上敷設的接閃帶兩標高不同處的連接采用直徑不小于10mm熱浸鍍鋅圓鋼暗敷于批蕩層內或利用附近柱內一根直徑不小于10mm的鋼筋進行可靠

連接。

3.2 接閃桿

本項目接閃桿采用直徑不小于12mm熱浸鍍鋅圓鋼，桿長500mm。接閃桿與接閃帶/網之間進行可靠連接。

3.3 引下線

本項目引下線利用結構柱內兩根直徑不小于12mm的柱內主筋，并于建筑四角位距室外地面0.5m處設置防雷檢測點。

3.4 接地裝置

建筑物的基礎下設環形接地裝置，垂直接地體利用承臺四對角樁內主筋（當樁數大于4時，小于4時采用所有樁作為垂直接地體）；水平接地體利用地下二層底板內一根直徑不小于12mm鋼筋，接地體之間的所有焊接點均應進行防腐處理。本項目的土壤導電性良好，并且整體體量夠大，不再設置人工接地體。

4 接地

4.1 接地方式

本項目采用聯合接地方式，并實施等電位聯結。接地電阻按接入設備中要求的最小值確定，即不大于1Ω。

4.2 10kV電氣裝置的接地方式

本項目處于城市區域配電，送、配電系統主要由電纜線路構成，單相接地故障電容電流較大，綜合考慮后采用低電阻接地。配電變壓器、高壓柜等電氣裝置安裝在本建筑物地下室的配電裝置室。配電變壓器所有的電氣裝置的外露導電部分應連接至配電裝置室內獨立設置的接地干線，通過該接地干線與建筑物的接地裝置可靠連接。

4.3 低壓配電裝置的接地

本項目采用TN-S系統供電。本工程予各變配電房的低壓配電室內設置一總等位端子板，變壓器引出PEN線至低壓配電PE干線，由低壓配電PE干線僅一點接至MEB板，MEB采用柱內兩根直徑不小于16mm的主筋與接地干線進行可靠連接。并且PE線按通過接地故障電流時熱穩定要求，PEN線只能固定安裝敷線，其截面不小于10mm。

4.4 手持式和移動式電氣設備的接地

手持式和移動式電氣設備必須用專用的銅質線芯作PE線；當發生故障時，電壓230V時應在不大于0.4s內自動斷開電源。

4.5 消防控制室及弱電機房的接地

采用線芯截面面積25mm2的銅芯絕緣導線將消防控制室、弱電機房接地板與建筑接地體之間可靠連接。由消防控制室、弱電機房接地板引至各消防、弱電電子設備的專用接地線采用4mm2銅芯絕緣導線。

4.6 等電位連接

4.6.1 總等位聯結：總等位聯結是將建筑物電氣裝置外露導電部分與裝置外導電部分電位基本相等的連接。本項目于各變配電房低壓配電室內設置總等位板，變配電房內所有電氣裝置外露導電部分與裝置外導電部分及進出金屬管道均與總等位板可靠連接，由MEB引自各設備接地點均采用放射式，中間不得串接。由于此項目變配電房均設置于地下一層，MEB采用附近柱內2根直徑不小于16mm2的主筋與接地干線進行可靠連接。本項目共設置7個變配電房，為了防止本項目內的配電的交叉引起的電位反串，各MEB之間采用BV-25-PVC25沿地下一層底板暗敷就近串接。

4.6.2 局部等電位：本工程在帶沐浴的衛生間、各風機房、水泵房、強弱電配電間，所有的LEB采用1根直徑不小于12mm的熱鍍鋅圓鋼與所在場所的底板進行可靠連接，場所所有電氣裝置外露導電部分與裝置外導電部分均與LEB可靠連接。

4.6.3 等電位聯結線的截面參考相關規范。

4.7 接地電阻的計算

參考文獻

[1] 中國航空工業規劃設計研究院.工業與民用配電設計手冊（第三版）[M].北京：中國電力出版社，2005.

[2] 中華人民共和國住房和城鄉建設部，中華人民共和國國家質量監督檢驗檢疫總局.建筑物防雷設計規范（GB 50057-2010）[S].北京：中國計劃出版社，2011.

[3] 王厚余.低壓電氣裝置的設計安裝和檢驗[M].北京：中國電力出版社，2009.

作者簡介：陳釗（1985-），男，廣東省重工建筑設計院有限公司電氣工程師，注冊電氣工程師（供配電），研究方向：電氣設計。

（責任編輯：小 燕）