住宅小區電氣系統防雷設計

摘要：現在智能化社區建設開展得如火如荼，小區內電氣系統也趨向多樣化、集約化發展，此時建筑電氣系統已不是滿足供電和照明需求那樣簡單。它涉及質量安全，節能環保方方面面。本文以武漢市新洲區某小區的電氣系統設計為樣本，從提升智能高層建筑的防雷安全系數角度出發，對小區遭受雷擊的可能性進行分析，并提出筆者自己的提高防雷保護系數設計質量好的一些方法，以供參考。

關鍵詞：小區電氣系統;防雷設計;施工對策

引言

傳統電氣設計的內容無外乎供電和照明，而今天的電氣系統的安全性尤為重要。住宅小區的電氣系統將小區建筑物進行解構分析，設備布置和現代智能控制技術相結合實現最優化組合以滿足住宅用戶的生活需求。從而為住戶提供一個高效、安全、舒適的住宅環境。智能化往往依靠大量電子元件和終端設備，這些零件終端功率小，運行電壓低，絕緣程度遠不如大件設備，電流承受度差，抗干擾和抗電涌能力弱，遇到雷電侵襲更是不堪一擊，這樣會影響整個智能體系，給物業管理帶來較大難度，造成住宅用戶經濟財產損失甚至傷及生命。因此，科學嚴謹，布局合理地設計小區內建筑防雷保護顯得尤為重要。

1 住宅小區雷擊風險

1.1直擊雷

直擊雷是雷云和建筑物及地面或建筑物上附著的其他物體之間發生的瞬時猛烈放電現象，它伴隨著電效應、熱效應或機械力等一系列破壞因素，直擊雷的電壓峰值通常可達幾萬伏甚至幾百萬伏，電流峰值可達幾十KA乃至幾百KA，其之所以破壞性很強，主要原因是雷云所蘊藏能量在極短時間（其持續時間通常只有幾us到幾百us）就釋放出來，瞬間功率巨大，對建筑物內電子設備危害尤甚，當數十至二百千安的雷電沖擊電流瞬間流經被擊物體，會形成數值巨大沖擊電壓波，使得電氣設備絕緣系統失效，嚴重者物體會被電沖力作用炸裂，也有過電時金屬元件溫度瞬時升高導致熔斷炸裂。

1.2感應雷

感應雷又稱感應過電壓，分為靜電感應雷和電磁感應雷。靜電感應雷是在帶電荷積云距離地面較近時，由于所帶電荷的單極性，所以會和附近的金屬導體相互感應釋放極多反極性束縛電荷。而金屬導體另一端則會產生和帶電積云同極性的電荷，這時會在金屬導體和帶電云之間出現感應電壓，數值可達數萬至數十萬伏。這種過電壓往往會造成建筑物內導線、接地不良金屬物導體和大型金屬設備放電而引起電火花，極易引起電擊、火災、爆炸，危及人身安全或對供電系統造成危害。電磁感應雷是雷電放電時，巨大沖擊雷電流在周圍空間產生迅速變化的強磁場引起的，對建筑物內電子設備造成干擾、破壞，又或者使周圍金屬構件產生感應電流，產生大量熱而引起火災。

1.3地電位反擊

地電位反擊通常是由于建筑物防雷設備比如避雷針，避雷網等遭受雷擊后，在接地電阻的兩端產生危險的過電壓，此過電壓由接地線或各種管道、電纜屏蔽管侵入電子設備，造成毀損。建筑物在遭受直接雷擊時，雷電流將沿建筑物防雷系統中各引下線和接地體入地，在此過程中，雷電流將在防雷系統中產生暫態高電壓，如果引下線與周圍網絡設備絕緣距離不夠，且設備的電源系統PE線接地及信號系統邏輯接地與避雷系統不共地，則將在兩者之間出現很高電壓并發生放電擊穿，導致設備嚴重損壞，甚至人身安全。地電位暫態高電位不僅危害本建筑物內設備，還會危及到相鄰建筑物內設備。該相鄰建筑物內設備雖然沒有遭直接雷擊，但在附近建筑物遭雷擊后，暫態高電位將沿地下管道傳至相鄰建筑物內設備接地系統中對線路發生反擊，使得與這些線路相連接的設備受到暫態高電位損害。地電位反擊可感生出幾KV到幾十KV至數百KV反擊電壓，這種反擊會沿著電力系統零線，保護接地線和各種形式的接地線，以波的形式傳入室內或傳播到更大室內范圍，造成大面積危害。

2 住宅小區電氣系統防雷設計構思

2.1 防范直擊雷

防范直擊雷可在樓間隔層、整體結構與接地裝置之間建立一個良好的閉合系統。首先，選擇符合GB50057-2010《建筑物防雷設計規范》的接閃帶、接閃桿、暗裝避雷網和防雷線等接閃裝置。利用接閃裝置在雷電來襲時將電流引收下來，通過作為引下線的金屬導體將其引至埋設于地面的接地裝置散流入地。注意，盡可能減少接閃桿的使用可能，若因建設需要，如需裝設天線，必須采用帶網針的接閃設備組合以達到電氣聯通，那么網格布設密度要嚴格按照一類防雷標準設計。引下線要和建筑內混凝土地面以及梁柱內鋼筋相焊接形成閉合回路并且與接地裝置連通。防雷接地系統要以住宅小區的承重鋼筋和樁柱主筋以及建筑地面鋼架為基礎設計。一般來講基礎接地網是利用土建鋼筋主筋（2根）通過焊接Φ10圓鋼跨接鋼筋保證主筋不間斷并形成閉5261環，下與乘臺基礎樁筋焊接連接，30米以上建4102筑物每層做均壓環，其做法與基礎接地網同，并與縱向柱主鋼筋焊接貫通，在沒有設1653置專用避雷針時采用鍍鋅圓鋼在屋面女兒墻貫通一道閉環，并與混凝土內預留接地引下線貫通形成整個建筑體系的防雷接地系統，至于引下線的數量根據圖紙要求和建筑物防回雷等級定，一般要求接地電阻值≤1Ω的為二級以上建筑物，普通民用工程為4～10Ω。

2.2 防范感應雷

感應雷主要通過供電線、外墻、柱子或電視饋線入侵到建筑物內部。將建筑物的基礎鋼筋，梁柱鋼筋，金屬框架，建筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好接地的法拉第籠，將建筑物各部分的交流工作地，安全保護地，直流工作地，防雷接地與建筑物法拉第籠良好連接，避免接地線之間存在電位差，消除感應過電壓產生的原因。對于電源系統的防雷，應在高壓端各相安裝防雷裝置作為第一級保護，在低壓側安裝閥門式防雷裝置作為第二級保護，在樓層配電箱安裝電源避雷箱作為第三級保護，同時還應設計綜合布線系統防雷。

2.3 防范地電位反擊

當建筑物電氣系統內存在兩個以上各成體系的接地網時，而且兩個接地網之間直距不符合防地電位反擊的最低直距要求時，那么需要在兩地網之間用“等電位連接器”做等電位連接。等電位連接器可使非遭受雷擊侵擾狀態下兩個接地網系統各自獨立工作，互不相連亦不干擾。一旦出現某一接地網經受雷擊，經GI 1000-5等電位連接器可使兩地網在瞬間形成等電位，以此抵消暫態高電位在設備內由于線間電壓差而造成損害。同時，建筑物內外的金屬構造管道，通訊電纜和電力纜線等金屬管線均應埋入土層之中，并且在進入建筑物時要接地，并布設電涌保護器。對于在建筑內布線距離較長接地線，比如電源PE線，可使用“機房等電位連接器”將交流工作接地、直流工作接地、防靜電及保護接地在機房內進行等電位連接，以確保精密系統設備在正常工作狀態下不受干擾，在存在暫態過電壓時，不發生設備內擊穿。

3 住宅小區防雷設備施工要點

接閃器是整個防雷系統核心，所以對于接閃器質量一定要嚴格把控。首先其規格必須符合國家標準和建筑電氣系統施工整體要求。其次，在施工中，布設暗裝防雷網時要和建筑物頂部的接閃桿和各金屬器件相連，確保整個金屬結構成為閉合模式。布設引下線可以用并聯電路連通，但其電流通道必須最短。注意利用建筑物內鋼筋做引下線市要在鍍鋅處做好防腐處理。對于≥30m的建筑物，要將外墻和門窗上金屬構件防雷設備相接，施工中根據圖紙預先留出金屬引線出入的洞口。

參考文獻：

[1]李躍龍，李躍虎.建筑電氣工程中智能型防雷接地系統設計與研究[J].自動化與儀器儀表， 2019（3）.

[2]于堯.淺析建筑物電氣防雷系統優化設計[J].中國新技術新產品，2019（5）.

作者簡介：喻錦濤（1987-），男，湖北省團風縣人，本科，助理工程師，研究方向：雷電災害防御。