探究建筑电气防雷接地设计要点

李俊山+李清

摘 要：电气防雷接地设计是建筑工程设计中的重要内容，其设计的合理性直接关系着整个建筑物的使用安全性。本文主要从民用建筑及高层建筑的电气防雷接地设计要点开展分析和论述，以保证建筑电气防雷接地设计的合理性和有效性，仅供相关人员参考。

关键词：建筑工程；电气防雷接地；设计要点

当前城市化建设进程明显加快，高层建筑在城市发展中扮演着重要的角色，在节约城市用地空间的同时，更好的满足了社会群体对住房的多元化需求。为保证建筑施工功能的有效发挥，保障社会群体的生命财产安全，应当掌握好建筑电气防雷接地设计要点，以降低建筑工程中的安全隐患，提高建筑物整体使用效果。

1 建筑防雷接概述

1.1 建筑防雷接地的重要性

雷电是大气中的放电现象。雷电产生于雷雨云之中，是发生雷电的先决条件，气象学中，雷雨云叫积雨云。雷电所产生的强大闪电电流、炽热的高温、猛烈的冲击波效应、瞬变静电场和强烈的电磁辐射等物理机械效应，给人类生活带来种种危害。

建筑利用梁、柱、地基梁、桩基等结构钢筋，作为防直击（侧击）雷的做法十分常见，利用建筑物桩基础和地下层建筑物的混凝土基础中的钢筋或混凝土中的金属结构作为接地体时，称为自然接地体，为了均衡电位，降低电位梯度。要对建筑物一定高度以上的侧面，每隔三层设均压环，也就是将引下线与水平层内的圈梁的外侧钢筋焊接成闭合通路。由此，屋面接闪网（针、带、线），引下线，均压环及地基基础的钢筋及金属构件形成一个法拉第笼，这样建筑内各结点形成等电位，而且雷电流也有良好的散流途径。

1.2 建筑防雷接地的类别

防雷装置：包括外部雷电防护装置和内部雷电防护装置。其中内部雷电防护装置又可分为等电位连接系统、合理布线系统、屏蔽系统、电涌保护器等几个部分，它的主要作用是避免雷电流产生的电磁效应影响与破坏需防护空间内的布置。而外部雷电防护装置主要作用是防直击雷，它可以分为引下线、接闪器和接地装置等。等电位联结：是指用电涌保护器或等电位连接导体将分离的导电物体与装置相连，其目的是防止雷电流在两者之间作用产生电位差。雷击电磁脉冲：它是一种由干扰源的直接雷击和附近的间接雷击而引起的电磁效应。该现象大部分是由于雷电流或磁辐射干扰以及被雷电击中装置的电位上升而通过连接导体的干扰。接地：目前最常用的防雷接地方式根据保护对象的不同分为两种，第一种接地是为了保护设备的主要功能而进行的接地，顾名思义，我们将这种接地方式称之为功能性接地，另一种就是为了保护人或者设备不受到雷电的损坏而进行的接地保护，这种接地方式我们称之为保护性接地。

2 民用建筑电气防雷接地设计要点

2.1 防范直击雷的设计要点

为保证民用建筑电气防雷接地设计的合理性，确保有效的防范直击雷，应当从以下几方面入手开展电气防雷接地设计：第一，可以以接闪杆和接闪网等作为接闪器，也可以通过建筑物内的金属类设备作为接闪器，保证这些接闪器满足相关规范，从而有效防范直击雷。一般情况下，高杆铁塔的建筑物大多选用接闪器或防雷击，以保证电气防雷接地设计的合理性。第二，在设计引下线时，应当对建筑物中主钢筋。消防梯等已有设施加以合理利用，并开展规范的测量、外接人工接地体等操作，以保证引下线设计的合理性，从而提高电气防雷接地设计效果，更好的防范直击雷。第三，接地装置设计也是民用建筑电气防雷接地设计中防范直击雷的重要方面，相关设计人员可以对建筑物内的相关设施加以合理利用，在钢筋混凝土土梁以及建筑物周边无钢筋混凝土基础中设计复地接地装置，以铜芯将建筑物内系统设备与接地线有序连接，确保系统之间有序相连，将接地电阻控制在1欧姆以内，从而全面提高民用建筑防雷接地设计的合理性，确保更加有效的防范直击雷。

2.2 防范侧击的设计要点

一般情况下，高层建筑物的高度在六十米以上，在超过总高度20%部分，要设计防范侧击的措施。因此在民用建筑电气防雷接地设计中，应当从以下几方面开展合理设计，以确保民用建筑能够更好的防范侧雷击：第一，在电气防雷接地设计中，应当保证高层建筑物内钢筋结构妥善连接在一起，以有效防范侧击。第二，在引下线设计过程中可以对建筑物内部钢筋加以合理利用，而建筑物外墙金属栏杆以及门窗等金属物若高度合理，也可以应用于电气防雷接地设计中。第三，在建筑电气防雷接地设计中，建筑物内部若存在竖直铺设的金属管道，可以将其底部与顶部进行规范连接，并置于防雷装置以上，以保证建筑电气防雷接地设计的合理性和有效性。第四，電气防雷接地设计中可以对建筑物内的组合柱和圈梁加以合理利用，在合理设置均压环的基础上，将竖直铺设的金属管道与均压环规范连接，从而全面提高建筑电气防雷接地设计的安全性和有效性，更好的防范侧击。

2.3 闪电感应设计要点

在建筑电气防雷接地设计中，为更好的对闪电进行感应设计，应当掌握以下设计要点：第一，在建筑物内部的金属设备及装置进行妥善的接地处理，在防雷装置的保护装置上妥善连接相关金属配件，从而提高建筑电气防雷接地设计的合理性与安全性。第二，可以基于建筑物管道以及建筑物内相邻金属物之间的距离远近来开展闪电感应设计，尤其是当相邻金属物之间距离小于100毫米时，应当以标准规格的金属线对相邻金属物进行跨接，以保证闪电感应设计合理性，从而提高电气防雷接地设计的整体效果。

2.4 防闪电电涌侵入的设计

就建筑电气防雷接地设计的具体情况来看，一旦设计不到位，闪电电涌入侵，也会给建筑物造成严重损害。为提高建筑电气防雷接地设计整体效果，保证建筑物的安全性，应当加大力度开展防闪电波入侵的设计。第一，实际设计过程中应当结合线路引入的不同方式以及防范闪电电涌入侵具体因素来选择适宜的低压线路方式。若此低压线路自地下引入建筑物内部，可以直接在电缆入户的过程中开展防雷设计，将电缆入户端直接接入建筑物的防雷装置上，以保证电气防雷接地设计的合理性，并且为后期电缆换接提供便利。应当注意的是，在电气防雷接地设计中，为有效防闪电电涌入侵，应当将电缆上的金属物体与防雷装置有序连接在一起，从而全面提高建筑电气防雷接地设计的科学性和有效性。第二，应当将建筑物内用电设备控制在接闪器的保护范围内，以确保有效防范闪电电涌入侵。通常情况下，为防止闪电电涌入侵对建筑物造成损害，应当对建筑物内的架空或埋地的金属管道进行防雷设计，以保证建筑物安全。

3 高层建筑物的防雷设计要求

3.1 防雷设计中的线缆布设

在高层建筑电气防雷接地设计中，为保证高层建筑物安全，提高电气防雷接地设计的合理性，应当充分做好防雷设计中线缆的布设。也就是说，通过雷电测试，明确雷云高度的基础上，对高层建筑物的高处与侧面进行合理的线路布设，以保证电气防雷接地设计的合理性和有效性。在高层建筑电气防雷接地设计中，通过对钢筋网的合理利用，形成接闪网带，在高层建筑物遭受雷击时，基于引下线促使雷电电荷下行，通过接地装置流入地面，从而降低雷电对高层建筑物所造成的损害。若引下线产生较大的电压降，而线缆未屏蔽，则会与防雷引下线间产生高电位，异体放电加剧，导致绝缘击穿等情况出现。与此同时，一旦线缆带有钢管穿线，能够与防雷引下线等电位联结，从而避免绝缘体被击穿，保证高层建筑物设备的安全。因此在高层建筑物电气防雷接地设计中，应当以钢管配线对高层建筑中的电气线路或有屏蔽层的电缆开展防雷接地设计，如设计条件允许，应当对金属桥架加以合理应用，为线缆提供一个安全空间，从而全面提高高层建筑防雷设计的合理性，提高设备安全性，满足高层建筑电气防雷接地设计的相关标准，切实维护高层建筑物的电气安全。

3.2 防雷设计中应考虑雷电流

雷电流散流的途径是在防雷设计中要考虑的问题。因此电位梯度大，要均衡电位就要降低电位梯度，在高层建筑物中，每三层就要设置均压环，建筑物钢筋会连成一个大的“法拉第笼”，成为一个暗装笼式的防雷网，确保系统安全可靠，可以起到均压和屏蔽的作用，将雷电电流很好的分流，那么在建筑遇到雷电袭击后，就可以避免雷电对建筑造成不良的影响。

4 防雷设计时应注意的问题

4.1 接地系统中存在的问题

接地指的是将流入防雷系统的电流释放到大地，避免使电流能量集中在某一个部位，对被保护设施造成损害。良好的接地才能有效的释放能量，避免发生电压反击。过去的旧规范要求设备单独接地，但是这种做法现在已经不被提倡，而是改为和防雷接地系统共用接地设备。接地是防雷系统中最根本的要求，如果接地质量不合格，则防雷设施的防雷效果都不能表现出来。

4.2 布线设计

合理布线是为了使防雷技术获得更好的效果。现代建筑和电视、电话、照明等管线息息相关，在进行防雷设计时必须把这些因素考虑在内。为了保证接闪时这些管线免受影响，我们要遵照下面的做法：首先要把这些管线放在金属管内，实现屏蔽；其次，要把这些管线的主干线中的垂直部分放在建筑物的中心，缩小电磁波感应的范围。除了考虑管线的布局和屏蔽以外，还应该在必要的线路上加装电涌保护装置。电涌保护是建筑物防雷必须考虑的一个因素。随着各种强弱电设备在建筑物中的广泛使用，其受到雷击的概率也大大增加，因此，加强对高层建筑布线设计中防雷技术的研究已经非常必要。

4.3 分流

分流是雷击电流分解的最常见方式，而分流过程所要遇到的问题主要是少量电流进入电子设备中，这对于不耐高压的设备来说是非常危险的，因此，应充分考虑建筑物雷击时的分流设计。

4.4 屏蔽

在建筑物设计时应尽量选择钢筋作为建筑物防雷的主要材料，使建筑物形成一个等电位的网状结构，使雷击电流实现有效的分流，从而实现屏蔽。设计人员要根据实际需要来设计钢筋的密度，同時要考虑结构的构造因素，因为结构的构造不同，钢筋的密度不同，防雷效果不同。屏蔽不仅能轻松的解决等电位和分流问题，而且对预防雷击电磁波也很有效。

结束语

在建筑工程建设中，建筑电气防雷接地设计是一项重要内容，应当引起相关设计人员的高度重视，尤其是当前社会经济不断发展进步，高层建筑与智能建筑不断发展，对建筑电气防雷接地设计也提出了更高的要求。因此在建筑电气防雷接地设计中，应当掌握好电气防雷接地设计要点，并将其与建筑工程建设实际情况相结合，有效预防电气防雷接地设计中的潜在问题，以保证建筑电气防雷接地设计的安全性和可靠性，确保建筑使用功能的最大化发挥。

参考文献

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