建筑電氣設計中的防雷接地技術研究

中圖分類號：TU895文獻標識碼：A

文章編號：2096-6903（2025）06-0117-03

1防雷接地技術基本原理

雷電是一種常見的自然災害，它所產生的巨大能量會對建筑和室內電器造成極大的危害。根據有關資料，雷電災害在世界范圍內所引起的財產損失巨大，也經常引發人身傷害事故。有效地進行防雷接地設計成為了建筑電氣設計領域的一個重要課題。本文從防雷與接地的理論基礎上，總結加強建筑物的雷電防護策略，保證人們的人身和財產安全。

1.1雷電的形成與特點

雷電是一種非常壯觀的自然氣候，它的產生和發展離不開極端氣象的影響。在劇烈的對流作用下，云中的水珠與冰晶體互相撞擊，引起電荷的分裂與積聚，形成了帶電的云層。在這種情況下，不同的荷電密度就會以雷電的形式釋放出來，產生巨大的電流和電壓，其規模之大，足以對地面上的建筑物和電氣系統造成極大的破壞。雷電的釋放速度很快，一般只有幾個微秒到幾個毫秒級，但是它所產生的效應是巨大的。雷電不僅會對人體造成傷害，而且還會釋放出強大的EMP，會在導線中引發電流，進而對電器產生間接傷害。雷電還會引起火災、通訊中斷、人身傷亡等[1]

1.2防雷接地的目的

防雷接地系統的基本任務是將雷擊電流快速安全地導入地表，防止雷擊對建筑和室內設施的破壞。通過對防雷系統進行合理的防雷設計，可以減少雷擊對建筑結構的直接或間接作用，增強建筑的安全與可靠性。

1.3防雷接地的分類

防雷接地系統是一套綜合性的保護措施，旨在從不同層面抵御雷電帶來的潛在危害。外部防雷系統是一道防御，它可以通過設置避雷針和避雷帶等設備來將雷電電流吸收，并把它們安全地導入地表。這樣就可以防止雷電劈在建筑重要構件上，降低發生火災的危險。這些裝置的設計和布局需要根據建筑物的具體情況和地理環境進行精確計算，以確保其在雷電發生時能夠發揮最大效用。

內部防雷體系主要是對大廈內的電器進行防護。通過等電勢連接，保證電力系統各部分的電位平衡，有效避免雷電感應引起的電位差，降低裝置損傷及資料遺失的風險。屏蔽技術是指通過對外界的EMI進行隔離，從而使電子產品不會受到來自雷電的電磁沖擊。浪保護器是室內防雷系統中的一個關鍵部件，它可以在雷擊產生的電流超出了裝置所能容納的極限時，快速引導過大的電流流向大地，使裝置免遭破壞。通過以上幾種內部防護手段，形成一種多層面的防護網絡，保證了室內的安全穩定。

2建筑電氣設計中的防雷接地技術

2.1外部防雷系統設計

避雷針和避雷帶的設置在外部防雷系統中，避雷針和避雷帶是常用的設備，它們的功能是把雷電引入地下，然后再把閃電引向地表。在進行避雷裝置的設計時，要考慮建筑物的高度、形狀及周邊的情況，選擇合適的避雷裝置及避雷裝置的數目。

避雷針常安裝于大廈之最高處，并高于大廈 1m 以上。避雷針的材料必須是導體，例如銅或鍍鋅鋼。避雷針的底端必須牢固地固定在大樓的地面上。在高聳或結構較為復雜的樓房中，除引下線外，還需在其周邊及墻角處加設避雷針。避雷帶要連接到大樓的接地線上，且要有間隔的接地點。

2.2接地系統的設計與施工

接地系統是防雷接地技術中的核心部分，其設計和施工質量直接影響到防雷效果。接地系統一般由接地體、接地線、接地網3部分組成。電極選用耐腐蝕和導電性能好的金屬，例如：銅或鍍鋅鋼。接地裝置的外形及大小，要按當地的實際情況及接地電阻的需要而定[2]。

為確保導體的傳導性，地線采用銅線或鍍鋅鋼線，其截面要有充分的截面。接地線應當沿著樓房的外墻或立柱設置，并與接地體及避雷針牢固相連。為了確保導體的傳導性，地線應該選擇銅線或者鍍鋅鋼線，其截面應該是充分的。按照GB50601一2010《建筑物防雷工程施工與質量驗收規范》以及GB50057一2010《建筑物防雷設計規范》中關于引下線的安裝布置，I、II、III類避雷建筑專用引下線不得低于2條，且該引下線應當沿著建筑周邊平均設置。

地線應當沿著樓房的外墻或立柱設置，并與大地及避雷針牢固相連。特殊明敷引下線必須按最短路線進行安裝，并按最短路線鋪設至接地裝置，鋪設時必須平整、無急彎。焊后的連接部位要充分、不能漏焊。連接處要用防松件 （墊片），焊縫處要做好防銹處理。接地方法的選擇也很關鍵。將地線與地線相連，或采用 10mm 以上的鍍鋅螺釘，并安裝有防松動的設備。這樣做可以確保接地系統的穩定性和可靠性[3]。

2.3內部防雷系統設計

2.3.1 等電位連接

等電位連接是指將建筑內所有電氣設備、金屬管道、結構鋼筋等用導體連接起來，使其等電位相等或相近，減少發生電氣事故的危險。在進行設計時，要按照建筑平面圖及電器裝置的布局，對等電位連線及聯接點進行適當設置，以保證出現電路故障時，可將電流快速、高效地引導到地上，保障人員及裝置的安全。

在電力方面，等電位連接的有效距離愈短，其安全性愈高。主要包括主等電位聯結（MEB）和輔助等電位聯結 （SEB）。總等電勢耦接一般是將進入線路配電盒的PE（PEN）母排與公用設施的上、下水、熱力、燃氣等金屬管道、建筑物金屬結構以及地線連接起來。而輔助等電位聯結是指在一個區域內，例如衛生間、游泳池、醫院手術室等地方，用局域等電位聯接端子板將柱子內壁側鋼筋、墻體內與樓面中的鋼筋網、金屬結構件、公用設施的金屬管道、用電設備的外殼等相互聯結起來。

在建筑工程中，等電位接頭的接口及接頭的設置是十分重要的。在LPZOA和LPZOB和LPZOB之間的交界面上，將全部引入到樓內的外部導體進行等電位聯結。穿越防雷區域接口的導體、電力線和通信線，都要在接口上作等電位連接。對于等電位的接頭及浪涌防護裝置，要分開估計經過的雷擊電流。

等電勢聯結的正確性檢驗與檢驗也很重要。按照IEC6036-6-61《建筑物電氣裝置第6-6-61部分：檢驗一初檢》中的相關要求進行試驗，試驗時使用 4～24 V的直流或AC，試驗電流不低于 0.2A ，試驗時使用的是 4～24V 的交流電源。規定要求等電位聯結終端與等電位連接區域的金屬接頭如金屬管間的阻抗不得大于3Ω。[4]

2.3.2 屏蔽措施

鐵、銀、鎳、銅、鋁等金屬類的電磁防護材料，在電磁場及電場下均表現出優異的防護效果。表面導電型電磁屏蔽材料是指在其上鍍上一種具有良好導電性的金屬膜或涂層，以增加其電導率和導磁率，從而達到強化其防護效果的目的。

以聚合物樹脂為基礎，添加適量的導電性填料，經各種工藝制成的充填型復合材料，其特點是容易成型、耐腐蝕、力學性能優良。通過增大材料厚度、優化表面處理以及采用多層復合結構來改善其電磁輻射性能。增大銅箔片的厚度，雖然能夠改善其電磁屏蔽性能，但也會使其質量增大，制造費用增大。通過多孔結構設計、多層結構設計、復合填料優化等方式，可以有效提高電磁屏蔽材料的反射損耗、吸收損耗以及增強協同效應，從而實現更高效能的電磁屏蔽。

在工程實踐中，要結合不同的情況，結合不同的使用條件，對不同類型的屏蔽材料進行檢測，并對其進行優化。比如，導電膠是一種可伸縮的、可伸縮的、可伸縮的電子產品，但它對溫、濕環境比較敏感。而納米銀作為一種新型的電磁屏蔽材料，其導電、透光性能優異，能夠在不降低其顯示性能的前提下，對其進行有效的電磁防護，但其制造價格昂貴[5]。

2.4浪涌保護器（SPD）的設置

浪涌保護器是一種防止電力電子設備遭受雷擊的防護產品。通過在電氣線路中設置浪涌保護器，可以有效地限制浪涌電壓，保護設備安全。浪涌保護器的選用要依據電器種類及電源強度，選用適當的型式及規格。浪涌保護器應該有很好的反應速度和等級的保護。在電線入口，例如建筑物的配電箱，設備的電源進口處，應該安裝浪保護器。浪涌保護器要牢固地與接地裝置相連，并且要經常進行檢測和維修。

SPD是防止雷擊過電壓破壞的核心部件，其監測和數據更新是保證電網安全運行的必要手段。測試工作主要包括外觀檢驗、漏電流測定、狀態指標觀測、遙信監控以及對雷電防護裝置進行綜合評價。當SPD發生故障或功能退化時，應立即停止供電，并按規定的步驟進行替換，并做相應的試驗，以保證新的SPD能在工作中發揮作用。通過定期監測、定期替換，保證了防雷接地體系能夠對建筑及室內設施進行連續、高效的防護，避免遭受雷擊破壞。

若發現浪涌保護裝置已被破壞，或已快到其生命周期結束時，請依照下列程序予以替換：確認新的SPD與原來的裝置相容，符合或優于原來的型號。在替換SPD時，務必保證各有關的供電都已被切斷，以免產生電氣沖擊。根據生產廠家說明書，拆卸老的SPD，重新裝配新的SPD。在新的SPD裝置安裝完畢后，要做一些試驗，以保證其能正常工作。及時提供維修報告，包括替換日期、SPD型號及其他相關信息。

3防雷接地的檢測與維護

3.1接地電阻的檢測

接地電阻是衡量接地系統性能的重要指標，其大小直接影響到接地系統在導電性能上的效率。一個優質的接地系統能夠在發生電氣故障時，迅速地將電流導向地面，從而保護人員和設備的安全。按照GB50169一2016《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》中的規定，對于各種使用場合，一般要選擇低于 10Ω 的接地電阻，對于通訊設備，一般要低于4Ω 為保證接地效果，需采用專門的接地電阻試驗裝置，對其進行周期性檢查。本試驗裝置可為用戶提供準確的檢測數據，使用戶更好地掌握電網的現狀。試驗時，應根據實際情況選用適當的試驗手段及布置電極，例如“三極”或“四極”，保證試驗導線與大地的聯接牢固，有較好的接觸[]。

3.2浪涌保護器的檢測與更換

浪涌保護器（SPD）是防止電氣和電子設備受到瞬態過電壓損害的關鍵裝置。但SPD在對電涌進行緩沖時，其內置的防護器件有可能因超出其承載能力而導致失效。所以，應經常檢測電涌保護裝置的狀況，如有需要應及時更換[7]。

3.3等電位連接和屏蔽層的檢查

等電位連接和屏蔽層是保證電力系統正常運行的關鍵環節，也是保證電力系統正常運行的關鍵環節。

但是由于腐蝕，老化，機械損壞或外界的影響，這些部件會逐步失效。要保證上述防護效果，必須對線路及屏蔽層進行定期檢測。查看等電勢接頭及屏蔽層無明顯腐蝕，斷裂或其它形式的實體損壞。利用專用儀器，例如數碼計、地線電阻測試儀等，測定等電勢接頭及屏蔽層的電阻。

GB50169一2016《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》規定，在等電位連接終端和等電位連接區域中，如金屬導管，其兩端的阻抗不得大于 3Ω 保證等電勢接頭及屏蔽層與接地有很好的電連通。這一點一般是通過對接地的阻抗進行測試的。若檢測顯示等電位連線或屏蔽層的阻值太大，或有其他物理損壞，則必須修理或更換。其中可能包括重接斷裂的電纜，擰緊松動的接頭，或者替換破損的部件[8]。

4結束語

防雷接地技術是建筑電氣設計中的重要組成部分，對于保障建筑物及其內部設備的安全具有重要意義。通過合理的外部防雷系統設計、內部防雷系統設計以及定期的檢測與維護，可以有效地提高建筑物的防雷能力，降低雷電災害的風險。隨著建筑技術和材料的不斷進步，防雷接地技術也在不斷發展和完善，為建筑電氣設計提供了更多的選擇和可能性。

參考文獻

[1]王奉來.防雷接地施工技術在建筑電氣安裝中的應用[J].電氣技術與經濟，2024（8）：140-143.

[2]應軼，付黎.建筑電氣安裝中防雷接地措施探討[].城市建設理論研究，2014（12）：1-3.

[3]門建宇.關于建筑電氣安裝中防雷接地施工技術與注意事項的探討[J].戶外裝備，2020（1）：44.

[4]徐鴻志，鐘洪翔，盧希臣，等.關于建筑電氣安裝中防雷接地施工技術與注意事項的探討.百科論壇電子雜志，2021（20）：1609.

[5]徐中治.防雷接地施工技術在建筑電氣安裝工程中的應用研究[].現代物業，2023（35）：59-61.

[6]梁曉雪.建筑電氣安裝中防雷接地施工技術探討[J].中國房地產業，2022（29）：74-77.

[7]劉澤西，蘇冠中，許賽宇.干旱地區防雷系統的檢測與維護]電工電氣，2020（11）：72-73.

[8]陳謙，張金勇.防雷裝置電氣連接性能探討[J].建筑電氣，2023，42（05）：3-9.