多层住宅楼防雷与接地系统设计

万晓慧　朱贤勇

（1.重庆文理学院建筑工程学院　重庆永川　402160　2.重庆文理学院电子电气工程学院　重庆永川　402160）

1　项目概况

以某多层住宅建筑项目为例。该住宅楼长约40.38m，宽约21.6m，建筑高度约为18.6m，分两个单元，每个单元各六层，每层2户，总建筑面积为3435.8m2，结构形式采用砖混结构，抗震烈度为Ⅵ度，耐火等级二级，建筑结构合理使用年限为50年。

该多层住宅总计算负荷约96kW，拟从小区10kV变电所低压侧以TN-S系统方式引来一路型号规格为YJV22-4×120+1×70-SC125-FC/CC的电源线至总配电箱后，以放射式配电方式引至各单元分配电箱，再以放射式配电方式引至各户末端配电箱供电。

2　防直击雷设计

2.1　防雷等级的确定

建筑物的长L=40.38m，宽W=21.6m，高H=18.6m，当地年平均雷暴日天数Td=38.5d/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为：N=k·Ng·Ae=0.0273。其中：建筑物雷击大地的年平均密度：Ng=0.1×Td=0.1×38.5=3.8500；当建筑高度小于100m时，等效面积Ae为：

Ae=[LW+（L+W）×SQRT（H×（200-H））+0.25×3.1415926×H（200-H）]×10（-6）=0.0071

根据《建筑物防雷设计规范》（GB50057―2010），该建筑按第三类防雷建筑设计。

2.2　接闪带设置

采用直径φ12mm的热镀锌圆钢沿着屋顶、屋檐、屋角等易受直击雷部位明敷，并形成闭合回路，网格间距不超过20m×20m或24m×16m，具体设置如图1所示。

图1　某多层住宅楼屋顶接闪带设置

接闪带与接闪带之间的连接采用搭接焊接，且宜双面焊接，焊接长度不小于圆钢直径的6倍。当双面焊接确有困难时可单面焊接，但焊接长度不小于圆钢直径的12倍。焊接应饱满无遗漏，不能存在电焊、虚焊现象，焊接处进行二次镀锌防腐处理。接闪带采用直径φ14mm的热镀锌圆钢做固定支架，其水平间距不超过1m，转角处间距不超过0.5m，支架间距应均匀、牢固。

2.3　引下线设置

利用建筑物结构柱内直径大于16mm的两根主筋作为防雷引下线，本工程设置12个点，具体位置见图1所示。设为引下线的主筋采用通长搭接焊接，焊接长度不小于主筋直径的6倍。上部引出屋面与屋顶避雷带连接，下引至结构基础与接地网焊接。不能通长至接地网的引下线，通长焊通至转换层进行转换。引下线距地面0.5m处设置供接地电阻测试用的测试点。建筑物防雷引下线在地面3m范围内的土壤敷设一道5cm厚的沥青层或15cm厚的砾石层，使土壤地表层电阻率不小于50kΩ·m，以防止跨步电压的危害。

2.4　接地极设置

利用建筑地梁底部埋深大于0.8m的2根直径为16mm的同走向的主筋作为接地极，无地梁处利用2根直径为16mm的热镀锌圆钢连接，其埋设深度与地梁内被利用的接地极相同，具体设置见图2所示。应利用直径12mm的镀锌圆钢将作为接地极的主筋相互焊接连成闭合的电气通路，并与防雷引下线可靠焊接，焊接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊，当双面焊接确有困难时可单面焊接，但焊接长度不小于圆钢直径的12倍。

图2　某多层住宅楼接地极设置

本工程的电源线进入建筑时电源PE线的重复接地、弱电设备接地、防雷接地共用接地极，接地电阻不大于1Ω，不满足要求时增加人工接地。

3　等电位联结设计

设置等电位联结目的，是为了减小建筑物遭受雷击时或电气系统发生接地故障时各金属物体之间的电位差，从而保障人身安全。本建筑在每个单元配电箱附近距地面0.3m处设置一个截面积不小于150mm2、铜带材质的总等电位联结端子板，通过40×4热镀锌扁钢与建筑物接地极连通，并将单元楼层配电箱中的PE线通过BVR-1×25mm2导线连接至该总等电位联结端子板。此外，进出该建筑的所有金属管道应通过接地卡箍与总等电位联结端子板相连。室外金属给水管道水表需加跨接线，以保证水管等电位连接的有效性。燃气管道入户后应插入一段绝缘段，与户外埋地的燃气管隔离，并在绝缘段两侧跨接火花放电间隙，以避免使燃气管道作为接地极。等电位连接端子板采用螺栓连接，螺栓、垫圈、螺母应进行热镀锌处理。

每户住户内，卫生间设置一个截面积不小于50mm2、铜带材质的局部等电位联结箱，通过直径16mm的热镀锌圆钢与就近的建筑物防雷引下线连通，卫生间内的金属给排水管道、金属浴盆应通过金属管夹连接BVR-1×4mm2导线穿管暗敷至局部等电位联结箱。若卫生间设置有电源PE线，应将其连接至该局部等电位联结箱；若卫生间未设置电源PE线，不应将卫生间以外的电源PE线连接至该局部等电位联结箱。

4　防雷电波入侵设计

为防止雷电波沿室外电源线和室外金属管道进入建筑，对建筑内的设备和人员带来危害，对该住宅建筑进行防雷电波入侵设计。①电源PE线在进入建筑物处进行重复接地，电源电缆护套层的铠装钢带也实现接地。②在该住宅电源总配电箱处设置一级浪涌保护器，该浪涌保护器必须满足Ⅰ类试验（10/350us）、最大冲击电流不小于12.5kA，且电压保护水平不超过2.5kV的开关型浪涌保护器。

5　结束语

本文从防直击雷、防感应雷和防雷电波入侵等3个方面对某六层住宅楼的防雷接地系统设计要点进行了详细论述，笔者由于才疏学浅，论述中不免有错误之处，诚望同行朋友们批评指正。

科研项目：重庆文理学院校级科研项目（Y2016JG43）。