淺談建筑電氣防雷接地技術

程保峰

【摘 要】文章針對普通建筑電氣配電設備接地及防雷接地安裝基本方法進行簡要介紹，闡述配電電氣系統接線接地和建筑防雷系統安裝的基本要求，包括材料的選擇及安裝過程中注意事項，列出配電系統接地安裝和建筑防雷接地施工中最容易發生的部分問題，并就這些問題提出一些可行的建議及解決措施，同時著重分析了建筑物防雷擊的分類保護措施，特別是高層建筑防止側擊雷電破壞的措施，為優化建筑防雷接地系統安裝提供參考價值。

【關鍵詞】建筑電氣;防雷;接地技術

【中圖分類號】TU856 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）09-0069-03

0 引言

現代建筑物均安裝功能各異的電氣設備，電氣設備接地安裝是極其重要的環節，接地措施如果做得不到位，就會引起各類電氣事件，甚至造成額外損失，因此建筑物的接地尤為重要。建筑物接地包括各種電氣設備、配電箱（柜）、金屬管道、金屬罐體及金屬水箱等導電部分經接地線與大地作良好的連接導通，而最直接接地的措施就是防雷系統接地，含接閃器、引下線及基礎接地網。

1 建筑接地施工內容

建筑接地就是將電力系統和電氣裝置的某些導電部分，經過接地線與大地作良好的電氣導通，從而滿足電氣裝置和系統的工作特性及安全防護的要求。建筑物接地包括各類電氣設備用電安全接地及防雷系統接地，目的均是將瞬時較大的危險電流引入大地，防止短時電流過大引起觸電、火災、爆炸等各類危險事故的發生。

1.1 建筑設施設備接地

建筑物設備接地包括配電組合柜、配電箱、消防控制電柜、消防排煙風機、消火栓及噴淋水泵、二次加壓生活水泵、電力變壓器、金屬電纜橋架、成套發電機組等，均需引出接地線和基礎接地網導通，防止設備金屬外殼因設備線路漏電引起觸電事故。配電箱（柜）接地一般采用分級接地，由主配電接地排通過地線連接到下一節接地排，再將設備金屬外殼與接地零排搭接，普通建筑配電接地線安裝在施工中通常采用TN-S系統，整個系統N線和PE線是單獨分開的兩條線路，具體如圖1所示。配電線路接地適用于建筑物外殼因用電線路出現漏電時能夠及時將設備外表的電流導入大地，形成回路，引發人為觸電事故概率低，而高壓控制柜、變壓器、發電機組、金屬消防水箱及防止雷擊等大電流時一般安裝金屬扁鋼（25 mm×4 mm）或圓鋼（φ16 mm）作為接地線，采用焊接的方式并做好防腐處理工作。

建筑設施接地包括凸出或附著建筑物表面金屬鋁合金門窗、不銹鋼護欄、衛生間金屬管道、金屬水箱及樓頂排氣管、排煙煙囪等。金屬門窗及不銹鋼護欄接地采用設計跨接線，衛生間金屬管道采用設計接電線連接至等電位箱，生活及消防水箱采用扁鋼跨接，樓頂的排氣、排煙煙囪安裝金屬圓鋼搭接至避雷帶。

1.2 建筑防雷接地系統

建筑物防雷接地系統包括接閃器、引下線及接地裝置。接閃器含避雷針、避雷帶。建筑物避雷帶一般采用25 mm×4 mm扁鐵或φ16 mm圓鋼安裝于屋面，沿女兒墻上方敷設或順屋頂高處脊梁安裝，支架距離1 m左右固定一個，伸出高度為100～150 mm，焊接牢靠且鍍鋅防腐，避雷帶距離外邊沿垂直距離不大于支架高度。避雷針宜采用圓鋼或焊接鋼管，圓鋼直徑φ≥12 mm，鋼管直徑φ≥20 mm，當避雷針長度大于1 m時，圓鋼直徑φ≥16 mm，鋼管直徑φ≥25 mm。

安裝接閃器時，一般采用滾球法對避雷針、避雷線、避雷帶進行保護范圍計算，所謂滾球法是以H為半徑的一個球體，沿需要防止直擊雷的部位滾動，當球體只觸及接閃器或接閃器與地面，而不觸及需要保護部位時，或避雷網格不大于相應的尺寸，則該部分就得到接閃器的保護。不同類別的防雷建筑物滾球半徑及避雷網格尺寸見表1。

建筑避雷帶常用的材料為熱鍍鋅扁鋼和圓鋼兩種，引下線為結構柱內主鋼筋，當避雷帶采用圓鋼與引下線搭接時，引下線加工成弧形直角彎且與避雷帶搭接長度不小于圓鋼直徑的6倍，平行搭接于避雷帶圓鋼下面，兩側焊接牢靠;如避雷帶為熱鍍鋅扁鋼，引下線同樣加工成弧形直角彎沿避雷帶內側平行搭接，搭接長度為圓鋼直徑的6倍，上下焊接飽滿、均勻，不得出現虛焊、穿孔等現象，施焊處刷防銹漆兩道、銀粉漆一道。與支持件點焊固定，施焊時，瓷磚表面要用濕氈覆蓋，防止污染瓷磚表面。避雷帶拐彎處應彎成圓弧活彎，彎曲半徑大于或等于圓鋼直徑的10倍。

住宅樓層主體施工中承重柱體均有施工時確定的主筋作為引下線，引下線直徑≥16 mm，引下線不少于4根主筋;采用電渣壓力焊接，上部與避雷帶焊接，下部與基礎鋼筋焊接至接地網（樁），在樓首層設置測試點，測試點距離地面50 cm，各層住宅衛生間等電位箱內扁鐵須焊接和引下下線連接貫通。

基礎接地裝置一般采用底層基礎鋼筋網，測試接地電阻一般不超過1 Ω，如測試接地電阻達不到設計要求，則需增加接地樁以降低接地電阻。

1.3 建筑接地裝置的材料

當設計沒有特別要求時，建筑接地裝置的材料采用鋼材，須熱鍍鋅處理，最小允許規格及尺寸應符合表2的規定。

2 建筑電氣及防雷接地存在的問題及解決辦法

2.1 建筑配電設備線路接地存在的問題

建筑配電設備線路接地存在的問題有如下幾點：？譹？訛電線穿管時損傷導線絕緣層發生漏電。？譺？訛設備外殼與接地扁鐵搭接不牢靠，防腐不到位。？譻？訛接地線安裝不規范，接地線進電箱后沒有用專用螺栓固定，存在松動現象。？譼？訛導線接頭不按規范操作，接觸電阻超過限額。？譽？訛未按設計規定線徑安裝接地線，隨意找軟線搭接。

解決辦法：？譹？訛管內穿線前疏通管道，保證管內無異物堵塞，穿線過程要做好管口檢查并加好保護口，理順電線綁扎在穿線器上，穿線過程用力均勻，不得用力過大，以免損傷導線和絕緣層。？譺？訛金屬水箱及發電機組等接地線采用扁鋼焊接固定，且在焊接處刷防腐漆兩道，防止生銹脫落。？譻？訛接地線進配電箱后要與零排及相線排保持距離，并用大小合適的螺栓固定牢靠，不得存在松動現象。？譼？訛接地線是否壓接線耳一般以導線截面面積10 mm2為分界點，小于10 mm2的銅線可直接接到設備的接線端子上，但多股線要搪錫后再接入端子。導線截面積大于10 mm2須壓接銅線耳后再用螺栓緊固入接線柱。嚴禁將多股線剪出部分銅絲后再接入接地端子。接好后檢查端子接線螺絲是否存在沒有擰到位及松動等現象。？譽？訛施工中須區分地線和零線、相線的顏色，通常接地線選用黃綠雙色線，相線采用黃色、綠色和紅色3種顏色，藍色線一般為零線。此外，要按照設計規定選擇接地線，線徑過小在漏電時易于燒斷，起不到保護作用。

配電線路絕緣保護層破損導致電線搭接到其他金屬及非金屬導體引起觸電現象的情況較多，尤其是天花吊頂上方管線，如果電線沒有套保護管，電線被鼠類撕咬后等發生絕緣層破壞，也會發生電路異常，漏電保護開關跳閘，引起斷路或發生電氣事故。所以配電線路一定要規范，電線安裝保護套管，必要時設計安裝金屬保護套管。

2.2 建筑防雷保護設施存在的問題及注意點

防雷接地系統安裝中存在的問題有如下幾個：？譹？訛屋面高低不平，低層面漏裝避雷帶。？譺？訛避雷帶鍍鋅圓鋼或扁鐵搭接焊接的長度不符合要求，易脫落。？譻？訛配電箱內沒有安裝接地排，設備配電線無接地線。？譼？訛焊接部位防腐沒有做到位，經風吹雨淋后銹蝕脫落不導通。？譽？訛支架脫落或斷裂，整條避雷帶移位，失去應有防雷功能。？譾？訛過伸縮縫沒有安裝補償裝置，冷熱不均，拉壞避雷帶。

預防措施：？譹？訛在建筑屋面不在同一平面上時，較低屋面也須安裝避雷帶且安裝引上線與較高層避雷帶導通，此外在凸出屋面的煙囪、排風口等設施上要安裝避雷針。？譺？訛避雷帶安裝做到橫平豎直，兩連接點搭接處長度必須滿足要求，圓鋼搭接長度為其直徑的12倍，扁鋼搭接長度為其寬度的6倍。搭接處焊接飽滿光滑且做好二次防腐措施。？譻？訛安裝配電箱前要檢查配電箱內接地裝置，如漏裝接地排須加裝，配電設備外殼必須有接地線連接到箱內接地排。？譼？訛避雷帶焊接部位做好刷防腐漆，且不少于兩遍，其他做好熱鍍鋅。？譽？訛做好避雷帶支架預備工作，底部膨脹螺釘固定牢固，支架做好防腐。？譾？訛當避雷帶跨越建筑物伸縮縫時要設置補償裝置（如圖2所示）。

2.3 建筑雷擊防護措施

通常采用避雷針、避雷帶、避雷線、避雷網或金屬物件作為接閃器，將雷電流接收下來，并通過作為引下線的金屬導體導引至埋于大地起散流作用的接地裝置再泄散入地。

（1）電源性防雷。普通建筑電源性防雷常見安裝于單元樓層集中安裝的電表控制箱，一般安裝開關型防雷器，當雷電通過外面線路進入電箱時，防雷器電阻值降低，允許短時大電流通過，有效防止表箱內電表等設備遭到雷擊損壞。

（2）等電位聯結。建筑住宅安裝等電位系統，目的是減少室內各系統之間的電位差，通過圈梁內主筋作為連接線，形成閉合環路，再用熱鍍鋅扁鋼焊接引到室內等電位盒，室內金屬管道、金屬門框、金屬窗、電纜橋架及設備主機外殼等均通過接地線引入至等電位盒。

（3）信號系統防雷。住宅樓層信號系統包括樓層廣播、有線電視、中國移動、中國聯通、中國電信等光纖網絡線路及設備，通信網絡的防雷主要采用信號防雷器。信號防雷器安裝中要注意輸入輸出接口，不可接反，輸入接外線，輸入接入各用電設備，信號防雷器通過電子開關與接地系統連接導通。

（4）重復接地。在三相四線電路中，零干線一次或多次引接地線與大地導通，防止之前接地線故障引起觸電事故。零線重復接地能夠有效降低故障設備對地電壓，在零線斷開后，有效降低相線觸碰設備外殼引起觸電危險性。

2.4 建筑高層防止側擊雷

《建筑物防雷設計規范》（GB50057—2010）中綜合第4.2.4節第4款、第7款，第一類防雷建筑物從30 m以內起每6 m設一道;而對第二類和第三類防雷建筑物沒有做出要求。

《民用建筑電氣設計規范》（JGJ 16—2008）中對二類防雷建筑超過45 m和3類防雷建筑超過60 m其結構圈梁中的鋼筋要求每3層焊接連成閉合回路作為均壓環，并同防雷裝置引下線連接。在設計上均壓環應形成閉合圈，此閉合圈必須與所有的結構柱內引下線連接。要求每隔6 m高度設一個均壓環。均壓環連接線與引下線焊接牢靠，并做好防腐蝕措施。

結構水平圈梁內均壓環鋼筋之間的連接及鋼筋分別與防雷引下線、等電位箱、金屬門、鋁合金窗及金屬管道等之間的連接采用直徑不小于10 mm鍍鋅圓鋼或25 mm×4 mm的熱鍍鋅扁鋼。利用結構鋼筋貫通作為均壓環，焊接處應雙面焊接，焊接搭接長度不小于6倍最大鋼筋直徑，焊接處焊縫飽滿，無夾渣、氣孔等缺陷，且刷防腐漆。

3 建筑接地電阻的測試

整個防雷接地系統安裝完成投入使用前，必須進行接地電阻測試，測試合格方能投入使用，測試位置在建筑物引下線距離地面50 cm的測試點進行，斷開與避雷帶搭接接地卡子，將導線連接到測試儀器（如圖3所示），電流和電位輔助探測針應插在距被測防雷引下線同一方向20 m和40 m的土地，向下插入探針，保留地面探針長度為整個探針長度的1/3，其余插入土壤。測試前應正確校表，校表后再連接測試線，檢查接線無誤，水平放置測試儀器，均勻搖動手柄，以每分鐘120圈轉速，約1 min表內電機速度穩定時，此時指針所指向的位置就是接地電阻的數值。測量接地電阻時禁止在有雷電或被測物帶電時進行測量，儀表攜帶、使用時須小心輕放，避免劇烈震動。

4 存在火災危險的建筑物內接地注意點

（1）減少接地電阻，在設備外殼接PE線的情況下，增加接地線，可采用熱鍍鋅扁鋼接入接地裝置，同時選擇有足夠的導電率單獨芯線作為接地線。

（2）確保接電線路貫通，金屬管道及建筑物的金屬結構全部接地，管道接頭處敷設跨接線。

（3）增加接地點或接零點，對于一切電氣設備所有金屬結構部分，都進行接地和接零。

5 結語

在當代城鄉建筑業迅猛發展的今天，建筑大廈鱗次櫛比，建筑防雷接地系統安裝越來越顯得重要，也隨著科技的進步，它不僅要滿足正常防雷系統、電氣設備接地、安全用電等需求，而且要達到其便捷、節能、環保、美觀的使用效果。

參 考 文 獻

[1]GB 14050—2008，系統接地的型式及安全技術要求[S].

[2]周志敏.現代防雷實用技術[M].北京：電子工業出版社，2015.

[3]趙超.防雷設施在城市建筑中的應用[J].黑龍江科技信息，2009（33）：1.

[4]黃威，陳鵬飛.防雷接地與電氣安全技術問答[M].北京：化學工業出版社，2014.