高层建筑电气防雷及接地技术探讨

邵国晶

【摘 要】随着人们生活水平的提高，对电的要求也不断提高。电力事业的飞速发展，将电网覆盖到现代生活的方方面面，在公用或民用建筑的电网建设中，供电系统防雷接地系统一直是电气设计中的重要部分。文章通过对供电系统防雷接地的目的与组成的分析及相应防雷措施的讨论，供该行业参考。

【关键词】高层建筑；电气防雷；接地

引言

根据国家现行的相关规定，防雷装置设计技术评价已作为防雷设计评价行政许可的有效技术依据。其防雷装置的设计是否满足现行的法律法规，决定了该建筑物的防雷措施是否达到抵御相应雷电灾害要求。因此，防雷装置设计技术评价的水平极为重要。

一、供电系统防雷接地概述

1、供电系统的设计分析

（1）设计供电方案。一般说来，电气设计质量能够关系供电系统运行的有效性，电气设计前应设计适合系统所需的供电方案。供电系统必须要满足供电的可靠性并保证电源的质量，尽可能减少电能的损耗，提高电能利用效率。如果建筑楼层较低，且未设消防电梯或是消防水泵，则需要设立应急照明及消防疏散的标志。

（2）用电负荷。供电系统的设计中，计算用电负荷主要是为了检验用电设备在工作时产生的实际负荷和设备额定的负荷是否是一致的，也就是计算所安装设备总负荷大小。如果设计过程是按照额定的容量进行电力系统设计的，会导致电力系统在设计完成后总额定容量高于其用电设备实际负荷大小，会造成电能浪费或是增加电力系统由于安装而投入的成本。为此，电力系统的设计必须要求负荷的计算，包括全部用电设备实际负荷的大小，从而根据负荷选择供配的电系统中所要求导线的规格、开关的数量及变压器型号等。

（3）选择低压电网。低压配置合理的配电系统应根据建筑物的楼层数量设计该系统，中高层的建筑需要进行分层设置相应的配电箱，每个房间都要设置独立的开关。此外，还要保证用电质量满足规定要求。在具体的设计中为满足用户用电质量要求，需要按照电能的质量指标进行相应的设计，包括其电压及频率。在实际生活，电压的质量不仅与电源密切相关，同时也跟照明及动力线路设计是否合理存在着很大关系。在线路设计的过程中，要求注意线路电压的总损失，一般来说低压供电半径需要控制小于250m。另外还要规定接线的形式，配电网路接线形式主要包括树干式、放射式及混合式接线。需要针对具体配电网路选用相应的接线方式，保障供电线路的正常运行。

2、建筑电气安装防雷接地工作原理

通常雷电损害最常见的形式包括感应雷、直击雷及雷电反击。发生雷击时会有巨大电流通过，电流所产生的机械力及热效应会破坏建筑物及建筑物中的电气设备。建筑电气防雷施工中，接地装置是一项最重要的技术环节。

一旦出现雷电天气会产生强大的电流，破坏建筑物内的电气设备，防雷接地装置就是把雷击产生的强大电流导入大地，将建筑物接闪器及电力设备感应到或直接接收到雷电通过与接地装置相连的引下线导入大地中。由此可见，建筑物主要通过“泄”与“抗”的方法进行防雷，利用避雷设施减弱雷电的威力。此外，还要提高各类电气设备的绝缘水平及其它补救措施，提高设备自身抵抗雷电破坏的能力。一般情况下，建筑工程防雷装置包括雷电接收装置、接地线及接地装置等三部分。

二、防雷接地施工技术重点

1、防雷接地

防雷接地严格地讲包括两个概念：第一是防雷，第二是接地。防雷属于雷電防护的范畴，为雷电提供一条释放到大地的路径，保护建筑物免遭雷击而损害。接地主要是说接地体，是建筑物与大地联通的重要载体和平台，其性能好坏直接关系到建筑物及电气设备的使用安全。建筑物防雷包括避雷网（针）、引下线、均压环、接地体、户外接地网。防雷系统是独立的，一般是利用建筑物结构体系把建筑物封闭成笼式保护网。门窗、金属突出物等的等电位连接一般是与防雷接地连接在一起的，构成建筑物的防雷系统。

2、等电位连接

等电位连接是指为保护人及设备不存在电位差而采取的连接。电气事故是由于电位差引起的。在等电位连接完整、正确的情况下，建筑物内的人和设备是安全的。但由于等电位连接点松动、锈蚀、连接延续性差、焊接有缺陷等原因，容易使建筑与大地产生电位差，当电位超过50V时，就有触电的危险。金属管道及构件的等电位，根据需要可采用总等电位连接箱MEB、局部等电位连接箱LEB、外露易导电物件辅助等电位连接SEB等形式。对于电梯机房、电脑机房、配电箱柜外壳、弱电机房、消防控制室、配电间等智能化程度要求较高的部位和设备，必须设立专用的等电位连接。专用等电位连接与防雷接地系统“共地不共线”，即除了共用一个接地体外，其余均不相连。智能化程度要求较高的部位和设备单独用镀锌扁钢在建筑物内安装到接地体上，与防雷部分的引下线构成两个不同部分，这有点类似于TN-C-S接地系统中“PEN线”、“PE线”、“N线”的共地不共线。其目的是要尽量使专用设备避免受其他外来电位的影响而产生信号干扰。

3、屏蔽接地措施

建筑接地是电流能够顺利地流回地下，良好接地能快速有效泄放雷电能，以避免发生地的电位反击，一般建筑的接地装置是设有人工接地体及自然接地体两种方式，一般情况考虑经济因素，尽量采用自然接地体，也就是建筑物基础的内部钢筋，将基础钢筋网作为接地体时，需要注意钢筋网室外的地下距地面大于50cm。

除此之外，电子插件的底板及相应的框架导轨、插件底线和系统接地的母线也需要连接牢固，并且要与整个机架底板形成一个整体，组成完善的接地系统。同时在设计接地平面时，还需要考虑各类接地引上干线预留工作，对电气设备多且比较复杂的建筑，可在建筑四周的墙面设立接地的引线，为管道等金属材料构建提供接地的条件。

4、空调外机的防雷接地

其实现阶段我国并没有针对诸如空调外机等设施的防雷规范或标准，但实际工程中，如果空调外机未设置防雷装置，雷电电流可能会通过空调外机的电源保护接地PE线进入室内的配电系统，从而埋下安全隐患。实际工程施工中，由于空调与建筑的法拉第笼引下线无关联，所以要实现空调外机的防雷接地，只能采用另外安装接地装引下线的方法来实现。施工过程中，空调外机的防雷装置与土建单位同步施工，先在窗洞口下方40cm处左右位置预先埋设金属线盒，要求金属盒IP等级足够，且具有较好的密封性；盒内所敷衍设的镀锌扁铁要经过防腐处理。扁铁的一端要采用焊接工艺可靠连接主体内均压环或钢筋引下线，另一端则连接带铜界限端子的多股导线；沿导线另一端连接空调外机及支架，注意金属盒内部要采取防锈处理。此外，安装金属盒时要做好密封，所有螺栓及箱体构件连接处也要采取封闭处理措施，以防止雨水进入金属盒内部。

5、其他防护措施的评价

侧击雷：如果建筑物高度超过滚球半径以上，那么最高外露阳台、挑梁等水平突出物体是否已采取相应的防雷措施。

侧击雷防护措施应满足《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.3.9条、第4.4.8条规定。闪电波侵入：检查所有突出屋面的金属构件和屋面电气设备金属外壳及保护钢管等是否已采取相应的防雷措施。固定在建筑物上的航空障碍灯等及其他用电设备和线路应符合《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010第4.5.4条规定。

进出建筑物的电缆埋地引入时电缆金属外皮、金属管道应与就近防雷接地装置相连。等电位：是否已设总等电位联结端子箱，并将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件等进行联结。接地电阻值：是否明确接地电阻值的大小。屋面若设置了采光玻璃顶，且其玻璃是采用什么材质的且是否符合安全要求。

结束语

在建筑电气设计中，供电系统防雷接地的设计一直是尤为重要的，需要有规范化的设计方案。对于具体的防雷措施，须能达到对建筑内部及外部综合防护的要求，并能满足实际的用电需要。

参考文献：

[1]农滨.建筑电气安装中的防雷接地施工[J].技术与市场，2012，（19）：10～11.

[2]杨峻.论建筑电气安装防雷接地施工[J].中国民居，2011，（9）：21～23.