住宅小区电气系统防雷设计

摘要：现在智能化社区建设开展得如火如荼，小区内电气系统也趋向多样化、集约化发展，此时建筑电气系统已不是满足供电和照明需求那样简单。它涉及质量安全，节能环保方方面面。本文以武汉市新洲区某小区的电气系统设计为样本，从提升智能高层建筑的防雷安全系数角度出发，对小区遭受雷击的可能性进行分析，并提出笔者自己的提高防雷保护系数设计质量好的一些方法，以供参考。

关键词：小区电气系统;防雷设计;施工对策

引言

传统电气设计的内容无外乎供电和照明，而今天的电气系统的安全性尤为重要。住宅小区的电气系统将小区建筑物进行解构分析，设备布置和现代智能控制技术相结合实现最优化组合以满足住宅用户的生活需求。从而为住户提供一个高效、安全、舒适的住宅环境。智能化往往依靠大量电子元件和终端设备，这些零件终端功率小，运行电压低，绝缘程度远不如大件设备，电流承受度差，抗干扰和抗电涌能力弱，遇到雷电侵袭更是不堪一击，这样会影响整个智能体系，给物业管理带来较大难度，造成住宅用户经济财产损失甚至伤及生命。因此，科学严谨，布局合理地设计小区内建筑防雷保护显得尤为重要。

1 住宅小区雷击风险

1.1直击雷

直击雷是雷云和建筑物及地面或建筑物上附着的其他物体之间发生的瞬时猛烈放电现象，它伴随着电效应、热效应或机械力等一系列破坏因素，直击雷的电压峰值通常可达几万伏甚至几百万伏，电流峰值可达几十KA乃至几百KA，其之所以破坏性很强，主要原因是雷云所蕴藏能量在极短时间（其持续时间通常只有几us到几百us）就释放出来，瞬间功率巨大，对建筑物内电子设备危害尤甚，当数十至二百千安的雷电冲击电流瞬间流经被击物体，会形成数值巨大冲击电压波，使得电气设备绝缘系统失效，严重者物体会被电冲力作用炸裂，也有过电时金属元件温度瞬时升高导致熔断炸裂。

1.2感应雷

感应雷又称感应过电压，分为静电感应雷和电磁感应雷。静电感应雷是在带电荷积云距离地面较近时，由于所带电荷的单极性，所以会和附近的金属导体相互感应释放极多反极性束缚电荷。而金属导体另一端则会产生和带电积云同极性的电荷，这时会在金属导体和带电云之间出现感应电压，数值可达数万至数十万伏。这种过电压往往会造成建筑物内导线、接地不良金属物导体和大型金属设备放电而引起电火花，极易引起电击、火灾、爆炸，危及人身安全或对供电系统造成危害。电磁感应雷是雷电放电时，巨大冲击雷电流在周围空间产生迅速变化的强磁场引起的，对建筑物内电子设备造成干扰、破坏，又或者使周围金属构件产生感应电流，产生大量热而引起火灾。

1.3地电位反击

地电位反击通常是由于建筑物防雷设备比如避雷针，避雷网等遭受雷击后，在接地电阻的两端产生危险的过电压，此过电压由接地线或各种管道、电缆屏蔽管侵入电子设备，造成毁损。建筑物在遭受直接雷击时，雷电流将沿建筑物防雷系统中各引下线和接地体入地，在此过程中，雷电流将在防雷系统中产生暂态高电压，如果引下线与周围网络设备绝缘距离不够，且设备的电源系统PE线接地及信号系统逻辑接地与避雷系統不共地，则将在两者之间出现很高电压并发生放电击穿，导致设备严重损坏，甚至人身安全。地电位暂态高电位不仅危害本建筑物内设备，还会危及到相邻建筑物内设备。该相邻建筑物内设备虽然没有遭直接雷击，但在附近建筑物遭雷击后，暂态高电位将沿地下管道传至相邻建筑物内设备接地系统中对线路发生反击，使得与这些线路相连接的设备受到暂态高电位损害。地电位反击可感生出几KV到几十KV至数百KV反击电压，这种反击会沿着电力系统零线，保护接地线和各种形式的接地线，以波的形式传入室内或传播到更大室内范围，造成大面积危害。

2 住宅小区电气系统防雷设计构思

2.1 防范直击雷

防范直击雷可在楼间隔层、整体结构与接地装置之间建立一个良好的闭合系统。首先，选择符合GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》的接闪带、接闪杆、暗装避雷网和防雷线等接闪装置。利用接闪装置在雷电来袭时将电流引收下来，通过作为引下线的金属导体将其引至埋设于地面的接地装置散流入地。注意，尽可能减少接闪杆的使用可能，若因建设需要，如需装设天线，必须采用带网针的接闪设备组合以达到电气联通，那么网格布设密度要严格按照一类防雷标准设计。引下线要和建筑内混凝土地面以及梁柱内钢筋相焊接形成闭合回路并且与接地装置连通。防雷接地系统要以住宅小区的承重钢筋和桩柱主筋以及建筑地面钢架为基础设计。一般来讲基础接地网是利用土建钢筋主筋（2根）通过焊接Φ10圆钢跨接钢筋保证主筋不间断并形成闭5261环，下与乘台基础桩筋焊接连接，30米以上建4102筑物每层做均压环，其做法与基础接地网同，并与纵向柱主钢筋焊接贯通，在没有设1653置专用避雷针时采用镀锌圆钢在屋面女儿墙贯通一道闭环，并与混凝土内预留接地引下线贯通形成整个建筑体系的防雷接地系统，至于引下线的数量根据图纸要求和建筑物防回雷等级定，一般要求接地电阻值≤1Ω的为二级以上建筑物，普通民用工程为4～10Ω。

2.2 防范感应雷

感应雷主要通过供电线、外墙、柱子或电视馈线入侵到建筑物内部。将建筑物的基础钢筋，梁柱钢筋，金属框架，建筑物防雷引下线等连接起来，形成闭合良好接地的法拉第笼，将建筑物各部分的交流工作地，安全保护地，直流工作地，防雷接地与建筑物法拉第笼良好连接，避免接地线之间存在电位差，消除感应过电压产生的原因。对于电源系统的防雷，应在高压端各相安装防雷装置作为第一级保护，在低压侧安装阀门式防雷装置作为第二级保护，在楼层配电箱安装电源避雷箱作为第三级保护，同时还应设计综合布线系统防雷。

2.3 防范地电位反击

当建筑物电气系统内存在两个以上各成体系的接地网时，而且两个接地网之间直距不符合防地电位反击的最低直距要求时，那么需要在两地网之间用“等电位连接器”做等电位连接。等电位连接器可使非遭受雷击侵扰状态下两个接地网系统各自独立工作，互不相连亦不干扰。一旦出现某一接地网经受雷击，经GI 1000-5等电位连接器可使两地网在瞬间形成等电位，以此抵消暂态高电位在设备内由于线间电压差而造成损害。同时，建筑物内外的金属构造管道，通讯电缆和电力缆线等金属管线均应埋入土层之中，并且在进入建筑物时要接地，并布设电涌保护器。对于在建筑内布线距离较长接地线，比如电源PE线，可使用“机房等电位连接器”将交流工作接地、直流工作接地、防静电及保护接地在机房内进行等电位连接，以确保精密系统设备在正常工作状态下不受干扰，在存在暂态过电压时，不发生设备内击穿。

3 住宅小区防雷设备施工要点

接闪器是整个防雷系统核心，所以对于接闪器质量一定要严格把控。首先其规格必须符合国家标准和建筑电气系统施工整体要求。其次，在施工中，布设暗装防雷网时要和建筑物顶部的接闪杆和各金属器件相连，确保整个金属结构成为闭合模式。布设引下线可以用并联电路连通，但其电流通道必须最短。注意利用建筑物内钢筋做引下线市要在镀锌处做好防腐处理。对于≥30m的建筑物，要将外墙和门窗上金属构件防雷设备相接，施工中根据图纸预先留出金属引线出入的洞口。

参考文献：

[1]李跃龙，李跃虎.建筑电气工程中智能型防雷接地系统设计与研究[J].自动化与仪器仪表， 2019（3）.

[2]于尧.浅析建筑物电气防雷系统优化设计[J].中国新技术新产品，2019（5）.

作者简介：喻锦涛（1987-），男，湖北省团风县人，本科，助理工程师，研究方向：雷电灾害防御。