建筑防雷接地設計要點分析

李金會

摘 要：建筑電氣防雷接地是建筑安全不可或缺的重要部分，不僅能夠有效地保護建筑物免受雷擊，還能夠為建筑內的電子信息系統提供更為全面的保護。基于此，深入探討建筑防雷接地的相關設備裝置以及關鍵要素及措施。

關鍵詞：建筑電氣；防雷接地；技術要點

中圖分類號：TU856? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：2096-6903（2023）07-0033-03

1 建筑電氣防雷接地概述

1.1 防雷裝置

防雷設備裝置是建筑電氣防雷接地中一種用于防護建筑工程免受雷擊的設備。其由外圍結構和內部結構兩部分構成，外部防雷設計一般用于避免直擊雷攻擊，由若干個截然不同的部分構成，各個構成部分都有不同功能與作用，通過接收雷電，并將其引入地下設施，從而保護建筑工程免受雷擊危害。內部防雷安裝旨在有效地阻止雷電流入建筑，直接將接收的電流安全處理，從而保護建筑免受雷擊危害。外部防雷和內部防雷措施相結合，可將雷電災害減少到最低程度。

1.2 接閃器、引下線、接地裝置

接閃器收集來自雷電的信號，轉換為電流，然后通過防雷引下線傳輸到接地裝置，從而實現防雷功能。建筑物的接閃器主要布置在易遭受雷擊的部位。接閃器和引下線、接地裝置需要滿足機械強度、耐腐蝕和熱穩定的要求。

1.3 等電位連接

等電位連接是防雷接地中非常重要的措施之一，它可以有效地防止雷擊造成的損害和人員傷亡。在等電位連接情況下，導電物與設備之間電位保持一致，不僅可更有效減低接觸電壓值，還可以防止建筑物外傳入的故障電壓對人身造成傷害，從而確保設備和人員安全。

2 建筑防雷接地要點

隨著建筑行業的發展，防雷接地成為建筑設計必不可少的部分。雷電在不同地區以及不同季節中所產生的雷電具有較大差異性。一般條件下，雷電在北方地區程度較弱，在南方程度較強。應按照建筑物的重要性、使用性質、發生雷電事故的概率大小或后果的嚴重性，確定好建筑物的防雷類別，采取相應的防雷措施。建筑防雷接地要點主要涉及以下4個方面。

2.1 防范直擊雷的要點

為保證建筑電氣設備防雷防接地保護工程合理化，有效防止直擊雷發生，應該從如下兩方面著手。

第一，使用接閃帶、接閃線等用作接閃器，或者使用建筑群內各種金屬類電氣設備用作接閃器，保證其符合有關技術規范，以便有效防止直擊雷發生。

第二，在工程引下線時，應充分利用建筑群內的主鋼筋、消防梯等已有基礎設施，保證接地工程有效性和安全性[1]。為提高民用建筑電氣防雷接地合理性，提升實際效果，使直擊雷得到更加全面的防范，應當采取合理的測量、外接人工接地體等操作方式，并合理利用建筑群中已有基礎設施。可在鋼筋混凝土土梁與構筑物附近的無鋼筋混凝土地基上，設置接地保護裝置，以有效發揮裝置設備作用并防止直擊雷出現。應通過先進的復地接觸安裝技術，將建筑群中整個系統電氣設備和電源線有序的連接，并將接地電阻精確控制在1 Ω以內，大大提高建筑防雷接地合理化，有效地防止直擊雷產生的危害。

2.2 防范側雷擊的要點

高于60 m的多層建筑有雷電擊到建筑側面的可能，所以對于超過60 m建筑物，應采取以下保護措施。

第一，保證框架構造與建筑房屋內部結構的引下線相連接，特別是表面突出的墻角、邊緣和突出物如陽臺等，都要設置接閃器，以此有效防止側擊。

第二，針對建筑外的各種金屬護欄、窗戶等各種金屬物需要和防雷裝置連接。

第三，在建筑工程電氣防雷接地工程中，一旦出現豎直敷設的各種金屬管線，應當將其底部和頂部與防雷裝置可靠連接，以保障建筑工程電氣防雷接地工程的效果和可靠性。

2.3 防閃電電涌入侵的要點

為了有效防止防閃電電涌入侵，低壓線路應根據不同的引入形式選擇最佳保護措施。在電源配電箱處設置電涌保護器，以有效阻擋感應雷侵擾，并采用分層保護措施，以確保安全可靠。為保護建筑內電子設備免受雷擊，建議在樓層或房間的分電源處設置兩級防雷器，并在重要電子設備前部設置3層電涌保護器。

如果低壓線路是通過埋地方式進入建筑，可以采用直接將防雷裝置連接到電纜入戶端的方式。這樣可以有效地防止雷擊，保護設備免受損害。同時建筑中的供電設施必須在接閃器的范圍內，才能有效保障防止雷電波入侵。此外，如果存在架空或埋地的金屬管道，則必須在建筑設計過程中采取有效的等電位連接，以減少由于疏忽而導致的雷電波侵入風險。

2.4 防閃電感應的要點

閃電感應可以造成導體、金屬管線等產生靜電感應過電壓，從而導致線路和電氣設備絕緣受損產生火花。而對于有爆炸危險的建筑，這種火花會引起爆炸危險，所以對于爆炸危險環境的防雷設計，還應將主要金屬物如設備、管道等與防雷裝置做等電位連接。

3 民用建筑防雷接地設計要點

3.1 直擊雷電防雷接地要點

接閃桿和接閃網是建筑防雷接地中最常見的兩個接閃器類型，可以有效地阻擋雷電。因此在日常的防雷中，可以選擇金屬材料來作為接閃器，以確保建筑物的安全性和可靠性。接閃器主要布置在建筑物的屋角、屋脊、屋檐、檐角等易遭受雷擊的部位。在滿足要求的情況下，也可以采用建筑金屬屋面或屋面的其他金屬構件作為接閃器，這樣既滿足了防雷功能要求、節省造價，又與建筑完美結合[2]。

在建筑防雷接地工程中，引下線設置必須充分考慮到建筑內各種設備以及建筑結構實際情況，可優先利用建筑物鋼筋混凝土柱內主鋼筋（通長焊接）作為防雷引下線。但是在實施之前，必須先進行電位測量，以確保引線完整性和穩定性，以有效保證防雷接地工程完整性，并且起到有效防雷作用。

在工程建筑防雷接地實踐中，為了確保接地線的安全性，接地極應優先采用結構基礎內的鋼筋。通常將其連接成閉合的環形接地體，同時設置接地連接板，以便日后接地電阻檢測。當接地電阻不滿足要求時，也可將其作為補打接地極的連接點使用，以確保接地極可靠性和穩定性[3]。

3.2 防閃電電涌侵入

在日常生活中，雷擊和閃電電涌的侵入都會對建筑構成嚴重損壞。所以，在開展防雷地接工程設計、制定防范措施時，必須考慮到以下因素。

首先，各種路線引入方法和閃電電涌侵入方法均會危害低壓線路，需要結合實際情況，合理選擇路線引入方式。例如，當低壓線從地下室引入建筑物內部時，可采用線纜直通入戶的方法，即將線纜入戶端及進線管在引入建筑時，與建筑物接地裝置實施等電位連接。其次，在電源進線柜處和電子系統進線處設置電涌保護器，從而有效防止雷電的侵襲。雷電波可能會對大樓內用電設備造成損害，最有效的防雷措施就是將這些設備安裝在接閃器范圍內，以確保安全[4]。最后，如果建筑物內有架空或埋地金屬管道，也應該采取相應防雷措施。

3.3 防雷導線設置

檢測雷云的最低點高度是防雷接地工程中必不可少的一環，有關資料表明，雷云的最低點高度為20 m，超過這一高度的建筑如果不設置良好的防雷接地，那么就會存在較大的雷擊風險。當建筑高度超過20 m時，就應該充分考慮其上方和側面的防雷措施，以確保安全性。在高層的防雷接地工程中，采用鋼筋混凝土網當作避雷網帶，能夠有效地阻擋雷電的侵襲，進而減少雷電電荷通過引下線經連接設備流入大地的可能性。

在開展高層建筑防雷接地工程時，應充分利用鋼筋混凝土網帶的優勢，以確保房屋建筑的安全性和可靠性。通過采用屏蔽引下線和非屏蔽引下線之間的電位差，通過先施加一次較大壓力，以便使非屏蔽引下線受到電磁力的影響，向防雷引下線靠攏，形成高電位，進而發揮高電位對異體釋放的效應，進而能夠產生絕緣作用[5]。如果采用管道穿線電纜方式進行防雷接地，在高層建筑工程施工中，為了確保后期的防雷，需要為電力導線設置專門的配線，以確保電流穿過屏蔽層時能夠起到良好絕緣效果。

3.4 防雷中應考慮雷電流

在工程建筑防雷接地設計時，除了要考慮防雷電纜安裝外，還應當重視雷電流的散布情況。一般來說，雷電天氣條件下，建筑所受到的電位差會變得更大，而且隨著層高增加，電位差也會呈現出明顯的梯度變化。在開展高層建筑防雷接地工程作業時，應當確保供電均衡，并根據具體情況相應減小供電階梯。

為了解決這一難題，可以采用均壓環的方式，將其設置成3層一組，使其構成一種大型暗裝式防雷網，從而有效地保障網絡線路的安全性和可靠性[6]。這種防雷網不僅能夠有效地均壓和屏蔽雷電流，而且還能夠使雷電流分流更加均衡，從而在遭受雷電襲擊時，有效地保護建筑免受損害。防雷接地還要結合實際雷電流情況，采用合適的技術與方法有效屏蔽雷電流，確保在施工過程中以及日后建筑使用時的安全性。

4 防雷擊電磁脈沖

對于建筑物會有需要防雷擊電磁脈沖的電氣和電子系統時，除設置上述措施外，還應采取防雷擊電磁脈沖措施。

對需要保護的空間（例如電子信息機房）需要做屏蔽措施。線路在進入需要保護的空間時，線管和線路屏蔽層應采用等電位連接，以減小感應電涌。需將建筑物中的所有金屬件與防雷裝置進行等電位連接。應在需要保護的空間內配電系統和電子系統中安裝適合的電涌保護器。

5 建筑防雷接地裝置的材料選擇

防雷裝置的設置部位非常重要，選擇適合的材料，保證可靠的防雷接地系統同樣重要。在防雷接地裝置選型的設計過程中，應考慮接閃器和引線下的機械性能、耐腐蝕性、熱穩定性，合理選擇接閃器和引線下材質。這不僅可達到最佳防雷效果，還可以延長裝置使用壽命，減少后期維修。

接閃器和引下線一般采用熱鍍鋅鋼管、熱鍍鋅圓鋼和熱鍍鋅扁鋼為主，一般鋼管的強度大于圓鋼，所有接閃桿一般采用熱鍍鋅鋼管。建筑的接地裝置一般采用結構鋼筋，當采用人工接地體時，一般采用熱鍍鋅圓鋼和熱鍍鋅扁鋼。當將人工接地極和建筑物的結構軸作為接地裝置的鋼筋連接時，為了防止電化學腐蝕，人工接地極可采用不銹鋼、銅、或鍍銅鋼等，或將人工接地體用混凝土包封。施工時應在所有接閃器、引下線、接地裝置的焊接部位做好防腐處理。

6 合理的屏蔽措施

采取合理的屏蔽保護措施可以有效地阻擋雷電流對電子設備的損害。由于多層結構的導線和光纜數量較多且錯綜復雜，所以在制定屏蔽措施時，必須充分考慮建筑大樓的電磁力，并將屏蔽保護措施設置在電磁最弱的核心部位，以確保電子設備的安全性和可靠性。在建筑施工過程中，應嚴格遵守技術規范，結合實際建筑情況采用合適的防雷接地技術，并且保證工作流程全面有序[7]。各層豎井接頭處應緊密相連，以降低阻力并確保屏蔽效果。同時，應科學合理地處理建筑物內電子設備和電氣線路。

目前，建筑電氣防雷接地技術的應用基本上集中在安置接閃器、布置接閃格子、實施防雷引線和埋設連接設備等方面，應根據建筑周圍環境不同采取不同的防雷接地技術。在施工階段，安裝接閃支撐、接閃網格、引下線時，工作人員應當嚴密遵照施工文件相對應要求施工。在建筑施工期間，嚴禁以任何形式變更防雷裝置的位置，以保證防雷效果達到最佳狀態。

7 結束語

在建筑設計過程中，防雷接地是一個重要的部分，應該充分考慮建筑實際情況。根據建筑的具體情況，選擇合適的防雷解決方案，全面分析可能會出現的問題，以確保建筑防雷措施可靠完善。

參考文獻

[1] 李高鋒.建筑電氣工程中的防雷接地技術分析[J].集成電路應用，2022，39（12）：297-299.

[2] 王磊，王玲.建筑電氣工程中的防雷與接地設計[J].集成電路應用，2022，39（9）：184-185.

[3] 張馳.建筑電氣安裝中防雷接地施工方法研究[J].江西建材，2022（7）：200-201.

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[6] 胡禹.建筑電氣的防雷接地功能與建筑物防雷系統設計研究[J].中國設備工程，2022（7）：137-138.

[7] 王霞.建筑電氣中的防雷接地保護措施分析[J].集成電路應用，2022，39（3）：204-205.