建筑電氣工程中防雷接地系統的施工技術分析

李劍

（山西陸成建筑安裝工程有限公司，山西太原 030000）

0 引言

電氣系統的電氣設備由于直接雷和雷誘導的過電壓，給變電站的電氣設備和建筑物帶來嚴重的損害。雷災幾乎覆蓋了各行各業特別是以大規模集成電路為中心的通信、計算機網絡、測量、監控、保護等先進電子設備，由于這些電子部件對瞬態過電壓、過電流的耐受性較差，所以雷電、浪涌、靜電、電線短路等產生的高壓、大電流侵入到電器內部，經常引起電器產品的損壞、引起火災。因此，采取有效的防雷措施，完善防雷設備是電力系統防雷的重要手段。

1 高層建筑的雷擊危害

雷電是伴有閃電和雷鳴的一種自然放電現象，具有時間短、電流大、電壓高的特點，雷電產生的熱效應、電效應和機械力常常造成人畜傷亡、建筑物損毀、引發火災，以及造成電力、通信和計算機系統的癱瘓事故，給國民經濟發展和人類生命財產帶來巨大的損失。因此，為了保護建筑物不受雷擊的危害，首先要了解雷擊的種類及產生的后果，進而有的放矢加以防護。①直擊雷及側擊雷。直擊雷是雷電直接擊中地面上的某一物體，側擊雷是雷電打到高聳物體的側面。直擊雷和側擊雷的破壞力都特別大，一旦雷電直接擊中建筑物，如果不能及時將雷電流泄放，則高層建筑及建筑物內的電氣設施就會受到損壞，甚至會造成建筑物爆炸、引發火災等事故；②閃電感應閃電發生時，在附件導體上產生的雷電靜電感應和雷電電磁感應，可能使金屬部件之間產生電火花。若建筑物的金屬設備或金屬管線等沒有進行有效接地或等電位連接，閃電感應會使這些設備或金屬管線產生高電壓，導致設備停止工作或損壞，甚至造成人身安全事故；③閃電電涌侵入雷電作用于架空線路、電纜線路或金屬管道，使雷電波通過管線侵入建筑內，損壞電子設備及控制系統。目前，高層建筑的防雷是一個比較復雜的系統工程，各式各樣的雷擊類型對于建筑的影響，僅憑簡單的防雷設施是不可能完全解決的。所以，解決雷擊的危害，需充分了解雷擊的入侵途徑，并且結合建筑的實際情況，考慮建筑物遭雷擊狀況以及雷擊后產生的影響，通過應用綜合防雷技術，將雷擊危害降到最低。綜合防雷系統主要由外部防雷和內部防雷兩個系統組成。外部防雷由接閃器、引下線、接地裝置等組成；內部防雷由屏蔽等電位連接、合理布線及安裝浪涌保護器等組成。

2 建筑電氣工程中防雷接地系統的施工技術要點

2.1 屏蔽

屏蔽主要是為了消除或減少高層建筑遭雷擊時對建筑物內通信設備、電子設備以及智能控制系統等造成損害。由于電子設備自身的抗壓能力較差，當建筑物接閃時或雷擊建筑物附近時，電子設備會受到閃電電磁感應的影響，導致設備的誤動作或損壞。因此，高層建筑在設計時應選擇鋼筋混凝土或鋼結構作為主要建筑結構，通過鋼筋混凝土或鋼結構形成一個近似“法拉第籠”的網狀結構，將建筑物所受的雷擊電流實現有效的分流，從而達到屏蔽的效果。屏蔽不僅有效解決分流問題和電位問題，還能有效阻止或減少雷擊產生的電磁感應，保護建筑內電子設備的安全。

2.2 交流工作接地技術

交流工作接地技術是將電力系統中的某一點，直接或經特殊設備與大地做金屬連接。工作接地主要指的是變壓器中性點或中性線（N 線）接地，N 線必須使用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子，等電位接線端子一般均在箱柜內。必須注意的是，該接線端子不能外露，不能與其他接地系統，如直流接地、屏蔽接地、防靜電接地等混接，也不能與PE 線連接。

2.3 通信及收費系統防護

在進行高速公路機電系統過電壓保護和防雷接地設計時，針對通信系統進行防護十分重要，在防護的重點設定上，應該集中在通信線路上，同時著手考量通信線路在經受雷擊后的雷電波瞬間沖擊量。在這一基礎上，進行防護設計時，需要針對耐過流水平下降問題進行深入探究，并綜合考量受到電壓影響后通信系統可能會出現的損傷問題，借此將毀壞損失降至最低。此時，進行防雷裝置安裝時，應該將其放在網絡通信口的位置上，借此實現高速公路通信系統運行的網絡安全性提升防護目標。在進行收費系統防護時，應該將在收費亭下方設置并行防護線路，但此種防護方案的使用，在施工難度上比較高，需要進行重點作業。此外，還可以在收費站外部進行防雷處理，借此提高高速公路防雷工作質量。

2.4 建筑幕墻的防雷措施

幕墻是建筑物的外墻護圍，通常由面板（玻璃、金屬板、石板等）和支承結構（鋁橫梁立柱、鋼結構等）組成，是高層建筑常用的墻體。通常設計幕墻時會將幕墻頂部的女兒墻蓋板設計成接閃器，因此，需將幕墻頂部蓋板的金屬支撐結構與屋面接閃器做等電位連接；也可將接閃器直接安裝在幕墻頂部蓋板上。所以，高層建筑幕墻頂部可以有效防止擊雷，但幕墻防側擊雷有所欠缺。幕墻防側擊雷需將幕墻的豎向、橫向主龍骨與防雷均壓環做重復多處可靠連接，使得幕墻防雷與建筑物防雷形成一個整體，并且幕墻頂部和底部分別與接閃器和接地裝置進行可靠連接，保障高層建筑幕墻的防雷安全。

圖1 防雷措施

3 建筑電氣安裝中接地施工的注意事項

3.1 接地施工的注意事項

在對整個建筑電氣接地系統進行施工作業時，由于該項工作的開展效果與當地實際的地理、氣候等環境特征有著千絲萬縷的聯系，因此，工作人員必須對工程所在地的土層、地質與氣候條件等展開全面的調查研究，并且結合特定建筑、電氣工程進行分析，確保整個接地系統能與建筑結構相匹配。不僅如此，考慮到當前眾多建筑工程的樓層不斷增加，為建筑電氣接地系統預留的可用空間不斷壓縮，這就要求工作人員設計出最具空間節約性的操作方案。除此之外，因為電氣設備在長期使用中極易受電磁波等的影響，因此，在施工時需要控制好接地導線與設備間的距離，確保各自穩定運行。

3.2 接地裝置的材料選擇

高層建筑的接地材料往往利用建筑物本身的樁基鋼筋或基礎地梁鋼筋，但是樁基鋼筋和基礎地梁鋼筋中鋼結構的材質都較為普通，雖然具有一定的導電性能，但其防腐蝕性能較差，因此，在樁基鋼筋以及基礎地梁鋼筋的選擇上，應盡量采用抗腐蝕性強的鋼筋。此外，在高土壤電阻率的場地，還可以選用銅、鋁、石墨等導電能力優秀的材料作為接地體的主要材料，以降低接地電阻。

3.3 連接金具選用

就目前來看，在工業用的高壓輸電線路中，其防雷裝置主要包含引下線與絕緣子，其中絕緣子作為增加爬電距離的重要結構，能夠耐受電壓與機械應力，以提高桿塔本身的抗雷擊能力，確保高壓輸電線路在雷雨等特殊天氣的穩定運作。現階段的絕緣子結構主要包含兩個部分，即絕緣子件與連接金具，施工者需要先做好連接金具的選擇工作，然后才能利用絕緣子件進行絕緣子串的組裝，以完成絕緣子安裝工作。在金具選擇中，施工者需要先計算出金具的強度設計安全系數，然后基于此，來選擇金具的類型和數量。一般來說，施工者應按照最大使用荷載情況，以及斷線、斷連情況，進行設計安全系數的取值，同時需注意，直接與桿塔相連接的金具，應比其他金具的安全系數大一級。

3.4 工程竣工后檢查的注意事項

首先，要注意對整個工程的各個線路開展全面的檢查工作，檢查是否有線路裸露在外，避免線路暴露在外導致絕緣層老化及與外界碰撞導致結構破壞；其次，要對接地工程的金屬管路進行查驗，檢查其是否存在管路銹蝕及過熱等情況，保證接地系統對電流的處理高效率性、高安全性；最后，做好工程線路連接處的檢查工作，因為多數建筑接地系統工作效率與性能低下，往往是由于對線路連接處的忽視造成，所以必須做好對線路連接的全面檢查，確保整個線路工作的穩定性與可靠性。

4 結語

綜上所述，隨著高層建筑的建設規模不斷增大，電氣設備的應用越發普及，高層建筑遭受雷擊的概率也隨之增加。因此，加強高層建筑電氣施工中的防雷技術顯得尤為重要，不僅要應用先進的防雷技術，還要不斷學習國內外高層建筑的防雷經驗，推動我國高層建筑發展，保障人民群眾生命財產安全。