超高層建筑電氣工程防雷接地技術研究

池景冬，劉晴，李軍正

（浙江省臺州市氣象局，浙江臺州，318000）

0 引言

在傳統的供電系統中主要強調過載、短路保護等，其目的是為了防止用電設備及供電線路受到損壞。供電系統若不按照規定的接地措施、電氣接地質量不符合要求以及重要電子設備未增加等電位連接等操作將會引發嚴重的觸電或人員傷亡的事故發生[1]。目前現有的配電系統中設置的保護裝置以及保護接零措施無法完全防止漏電事故的發生，造成建筑尤其是超高層建筑頻頻發生火災事故。隨著大量電氣設施的使用，漏電保護器的應用更加普及，漏電保護器成為防止接地事故發生的有效保護裝置，但漏電保護器的防雷接地不正確，會造成漏電保護器無法發揮其真正的作用，造成供電系統的穩定性和安全性降低[2]。針對這一問題，本文開展針對超高層建筑的電氣工程防雷接地技術研究。

1 超高層建筑電氣工程防雷接地技術研究

1.1 防雷接地線與基礎接地網排布

在防雷接地線施工過程中，首先需要將設計圖紙作為依據，嚴格按照規定操作，保證在超高層建筑電氣工程防雷接地過程中每個細節的施工都要規范，避免實際接地與設計之間出現較大誤差。圖1為防雷接地線與樁基連接示意圖。

根據圖1中的標注位置對電氣工程防雷接地進行焊接，基礎接地網選用基礎大底板，底板上層中兩根柱鋼筋結構的直徑不可少于20mm，將底板與小于15m×15m的網格焊接，再將基礎接地網與結構樁基利用兩根內部直徑不小于15mm鋼筋連接。

圖1 防雷接地線與樁基連接示意圖

在實際施工過程中，遇到結構柱與主內鋼筋的連接方式與事先的電氣工程圖紙不符時，應當對梁內柱鋼筋與相同規格的鋼筋結構進行焊接，形成完成的電氣通路[3]。為了進一步提高在超高層建筑中的防雷接地施工效果，除了將裝置的位置進行精準控制外，還需要加強對焊接過程中的工作管理，選擇最符合施工要求的焊接方法，并在焊接結束后檢測焊縫是否飽滿，機械強度是否符合要求，并對存在虛焊、夾焊等部分進行補焊處理，當檢測并無異常缺陷后，對焊縫藥皮進行打磨，待清潔完畢后，在焊接表面涂抹瀝青，防止焊接部位受到外界侵蝕腐壞。

1.2 電氣工程防雷接地接閃器選擇

針對超高層建筑的電氣工程防雷接地需要選擇類型符合需要的接閃器，接閃器的類型包括避雷帶、避雷針等。利用接閃器將吸收的雷電通過接地線引入到地下，消除雷電電流對電氣設備產生的影響[4]。本文超高層建筑的接閃器直接選用管突觸屋頂的整體結構為金屬鋼材質的避雷針作為接閃器，利用橫截面半徑為6mm的圓鋼材料或超高層建筑物屋頂外的整體金屬鋼結構作為接閃器。選用超高層建筑屋頂外的整體金屬鋼結構與6根高度為1.5m的避雷針共同構成接閃器結構，接閃器的保護范圍可通過下述公式計算得出：

公式中，s 表示為接閃器的有效保護半徑；l表示為接閃器高度；l1表示為滾球半徑的取值；l2表示為接閃器距起始平面的高度。由于本文將超高層建筑屋頂的鋼結構作為接閃器的主要組成部分，因此接閃器只需考慮保護突出金屬屋頂的部分，所以在計算過程中將超高層建筑屋頂頂端作為接閃器的起始平面。

1.3 電氣工程防雷接地具體施工

針對超高層建筑的電氣工程防雷接地方法，選用將屋頂金屬鋼與避雷針構成接閃器，金屬鋼結構的兩根主筋作為接地線。具體的施工流程如圖2所示。

圖2 電氣工程防雷接地具體施工流程

在敷設階段，將暗敷在超高層建筑物抹灰層中的接地線用卡釘將其均勻分段固定，將明敷的接地線平直、無急彎的與連接支架焊接在儀器，并涂抹瀝青。選用金屬構建以及金屬管道作為引下線，并將其與接地干線焊接。將接地干線和引下線明敷時，應當保證其支持件之間的距離均勻分布，水平直線部分的距離應保持在0.4～2.0m范圍內，垂直部分的距離應保持在2.0～2.5m范圍內，彎曲部分的距離應保持在0.2～0.6m范圍內，當接地線需要穿過圍墻或樓板時應當在相應位置添加保護套管，并將其與接地線做電氣連通。當接地線連接需要跨越建筑物，應設置相應的補償裝置。

在施工過程中，要求接地的建筑物包括超高層建筑的金屬門窗、器具等，應當按照就近原則將其與接地干線連接。超高建筑物等電位聯結接地干線應當與接地裝置保證至少有三處位置是直接連接，使等電位干線形成環形網路[5]。在變壓器室、高低壓開關室中的接地線應當至少有三處與接地裝置的引出線連接。在超高層建筑電氣工程防雷接地施工過程中應當將焊接路線利用鮮艷的油漆標記出明顯的標識，防止漏焊、錯焊的問題發生。

2 實驗論證分析

選擇某地區24層住宅樓作為對比實驗的實驗對象，該建筑物內共48戶，2個單元，采用電梯作為主要的上下工具，電源為380V、電纜引入，建筑物一樓包含4個主配電箱，每個主配電箱為12戶提供用電，電表集中安裝在建筑物一樓。分別利用傳統防雷接地施工方法和本文提出的電氣工程防雷接地施工方法對該建筑的防雷接地設計，并設為對照組和實驗組。共進行5次模擬雷電，比較實驗組與對照組的防雷范圍。本文對比實驗所需的組件及功能對照表如表1所示。

表1 對比實驗組件及功能對照表

根據上述實驗準備完成對比實驗，根據數字量輸出模板中的實驗結果，繪制如圖3所示的實驗結果對比圖。

圖3 實驗結果對比圖

由圖3中的條形統計圖可以看出，實驗組的防雷范圍明顯高于對照組，同時由圖3中的數據變化幅度可以看出，實驗組在完成5次模擬實驗后防雷效果的變化幅度較小，而對照組在完成5次模擬實驗后，防雷效果呈現出明顯的下降趨勢。因此通過對比實驗證明，本文提出的超高層建筑電氣工程防雷接地方法可以有效擴大傳統方法的防雷范圍，同時保證了防雷接地技術的穩定性需要。

3 結束語

通過本文研究提出的防雷接地施工方法可以更好的保證電力系統的安全性。對于超高層建筑而言，電氣工程防雷接地施工十分重要，在實際工程中應當嚴格按照設計要求以及施工規范執行，做好接地裝置以及防雷裝置的安裝操作。