某住宅小区的防雷设计探讨

摘要：雷电现象是大气层中带电云层与地面或带电云层之间所发生的一种剧烈的自然放电现象，而这种自然现象到目前为止人类还不能控制其发生、发展，但为了避免及减少其对人类的生命及财产所造成的损害，人们通过长期的观测与研究，已经形成了一套比较完善的雷电防护理论和措施。文章对某住宅小区的防雷设计进行了探讨。

关键词：防雷设计；接闪带/网；接闪杆；引下线；等电位；接地电阻 文献标识码：A

中图分类号：TU895 文章编号：1009-2374（2017）07-0210-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.100

项目概况：某住宅小区总建筑面积268516m2，地上住宅建筑面积179242m2，地下建筑面积82258m2，建筑高度（最高）99.9m/32层，由13栋一类高层住宅及两层地下室组成，均采用框剪结构。

1 防雷计算

本项目由13栋一类高层组成，每栋塔楼均类似，现就其中一栋高层住宅进行年预计雷击次数计算。

已知条件：本建筑物的长度L=58.7m，宽度W=28.5m，高度H=104.1m，当地的年平均雷暴日天数Td=73.1天/年，校正系数k=1.0，周边建筑等高或低于当前建筑。

年预计雷击次数：N=k*Ng*Ae=0.1411

其中：建筑物的雷击大地的年平均密度：Ng=0.1*Td=0.1*73.1=7.3100

等效面积Ae为：H≥100m，Ae=[LW+H*（L+W）+π*H2/4]*10-6=0.0193

根据《防雷设计规范》的相关要求，该建筑物属于第三类防雷建筑。

2 防雷措施

2.1 防雷设计范围

2.1.1 本项目所有的一类高层建筑均设置防直击雷的外部防雷装置。

2.1.2 本项目根据规范要求还设置内部防雷装置。

2.2 外部防雷措施

2.2.1 根据当地防雷所要求，采用装设在建筑物顶的接闪网、接闪带、接闪杆混合组成的接闪器。

2.2.2 接闪带、接闪网沿女儿墙、屋檐、檐角及屋面飘架等易受雷击的部位敷设，整个屋面的接闪网格不大于20m*20m或24m*16m。

2.2.3 本建筑物超过60m的部位，其所有表面上的尖物、墙角、边缘、设备及其他显著突出的物体，均按屋顶的保护措施进行处理；自第15层（45m）起每隔一层利用结构圈梁内主钢筋（≥Φ10）作为防侧击雷装置，本层及相邻上层外墙门窗等金属预埋件与之可靠联结，并应与引下线连接。

2.2.4 建筑物外墙垂直敷设的排油烟管道、裙楼幕墙龙骨的顶端和底端，屋顶的灯光支架不少于两点均与防雷装置做等电位连接。

2.2.5 本建筑为框剪结构，利用其屋面、梁、板、柱、基础内的钢筋作为引下线和接地装置。沿建筑物的四周、内庭院四周按周长计算不大于25m均匀设置引下线。

2.2.6 在建筑物引下线附近需采取保护人身安全采取的防接触电压和跨步电压的措施，利用建筑物互相连接的钢筋和金属构架在电气上是贯通的且采用建筑物四周和建筑物内的14根柱子组成自然引下线。

2.3 内部防雷措施

2.3.1 在建筑物的地下室或地面层处，建筑物内的金屬装置、金属体、建筑物内的强弱电系统、进出建筑物的金属管线等，均与接地干线做防雷等电位连接。由于本项目的金属装置、金属体、建筑物内的强弱电系统与接地干线主钢筋连接在一起，整个建筑的钢筋在电气上贯通的，所以金属物及线路与引下线之间的间隔距离不予考虑。

2.3.2 本项目供配电系统设置两级流通保护，各弱电系统于地下室进线处按照各运营商要求设置SPD。本项目位于多雷区（Td=73.1），变配电所低压配电柜设置的SPD采用限压型（In≥60kA），最大持续工作电压为385V，电压保护水平≤2.3kV；二级保护设置于楼层配电箱，采用限压型（In≥40kA），最大持续工作电压为385V，电压保护水平≤2.1kV。为取得较小的SPD有效电压保护水平，采用合理的接线，并要求施工时连接SPD的导体长度尽里量的缩短，具体安装示意图详见《防雷设计规范》所示。

2.3.3 为了防止由于SPD的老化造成电流泄漏而引发火灾，本项目采用新型专用于SPD保护的断路器，此断路器既满足工频短路时与主电路过电流保护装置的级间配合及分断能力，又在规定的雷电冲击放电电流不断开。工频电流达到3A以上时即脱扣，有效地防止了由于SPD的性能退化产生的接地故障可能引起火灾的隐患。

2.3.4 该项目着重于整个建筑的等电位连接。

3 防雷装置

3.1 接闪带/网

规范要求接闪器采用热浸镀锌圆钢时，直径不小于8mm。综合考虑现在市场材料及施工情况，本项目设计时采用直径不小于10mm热浸镀锌圆钢。考虑天面的使用及美观，网格的连接线暗敷于天面的隔热层内。飘架上敷设的接闪带与女儿墙上敷设的接闪带两标高不同处的连接采用直径不小于10mm热浸镀锌圆钢暗敷于批荡层内或利用附近柱内一根直径不小于10mm的钢筋进行可靠

连接。

3.2 接闪杆

本项目接闪杆采用直径不小于12mm热浸镀锌圆钢，杆长500mm。接闪杆与接闪带/网之间进行可靠连接。

3.3 引下线

本项目引下线利用结构柱内两根直径不小于12mm的柱内主筋，并于建筑四角位距室外地面0.5m处设置防雷检测点。

3.4 接地装置

建筑物的基础下设环形接地装置，垂直接地体利用承台四对角桩内主筋（当桩数大于4时，小于4时采用所有桩作为垂直接地体）；水平接地体利用地下二层底板内一根直径不小于12mm钢筋，接地体之间的所有焊接点均应进行防腐处理。本项目的土壤导电性良好，并且整体体量够大，不再设置人工接地体。

4 接地

4.1 接地方式

本项目采用联合接地方式，并实施等电位联结。接地电阻按接入设备中要求的最小值确定，即不大于1Ω。

4.2 10kV电气装置的接地方式

本项目处于城市区域配电，送、配电系统主要由电缆线路构成，单相接地故障电容电流较大，综合考虑后采用低电阻接地。配电变压器、高压柜等电气装置安装在本建筑物地下室的配电装置室。配电变压器所有的电气装置的外露导电部分应连接至配电装置室内独立设置的接地干线，通过该接地干线与建筑物的接地装置可靠连接。

4.3 低压配电装置的接地

本项目采用TN-S系统供电。本工程予各变配电房的低压配电室内设置一总等位端子板，变压器引出PEN线至低压配电PE干线，由低压配电PE干线仅一点接至MEB板，MEB采用柱内两根直径不小于16mm的主筋与接地干线进行可靠连接。并且PE线按通过接地故障电流时热稳定要求，PEN线只能固定安装敷线，其截面不小于10mm。

4.4 手持式和移动式电气设备的接地

手持式和移动式电气设备必须用专用的铜质线芯作PE线；当发生故障时，电压230V时应在不大于0.4s内自动断开电源。

4.5 消防控制室及弱电机房的接地

采用线芯截面面积25mm2的铜芯绝缘导线将消防控制室、弱电机房接地板与建筑接地体之间可靠连接。由消防控制室、弱电机房接地板引至各消防、弱电电子设备的专用接地线采用4mm2铜芯绝缘导线。

4.6 等电位连接

4.6.1 总等位联结：总等位联结是将建筑物电气装置外露导电部分与装置外导电部分电位基本相等的连接。本项目于各变配电房低压配电室内设置总等位板，变配电房内所有电气装置外露导电部分与装置外导电部分及进出金属管道均与总等位板可靠连接，由MEB引自各设备接地点均采用放射式，中间不得串接。由于此项目变配电房均设置于地下一层，MEB采用附近柱内2根直径不小于16mm2的主筋与接地干线进行可靠连接。本项目共设置7个变配电房，为了防止本项目内的配电的交叉引起的电位反串，各MEB之间采用BV-25-PVC25沿地下一层底板暗敷就近串接。

4.6.2 局部等电位：本工程在带沐浴的卫生间、各风机房、水泵房、强弱电配电间，所有的LEB采用1根直径不小于12mm的热镀锌圆钢与所在场所的底板进行可靠连接，场所所有电氣装置外露导电部分与装置外导电部分均与LEB可靠连接。

4.6.3 等电位联结线的截面参考相关规范。

4.7 接地电阻的计算

参考文献

[1] 中国航空工业规划设计研究院.工业与民用配电设计手册（第三版）[M].北京：中国电力出版社，2005.

[2] 中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.建筑物防雷设计规范（GB 50057-2010）[S].北京：中国计划出版社，2011.

[3] 王厚余.低压电气装置的设计安装和检验[M].北京：中国电力出版社，2009.

作者简介：陈钊（1985-），男，广东省重工建筑设计院有限公司电气工程师，注册电气工程师（供配电），研究方向：电气设计。

（责任编辑：小 燕）