試論現代建筑中的防雷與接地設計

1、現代建筑中的防雷與接地設計南通六建元辰設備安裝工程有限公司張海琴隨著現代社會的發(fā)展，建筑物的規(guī)模不斷擴大，其內各種電氣設備的使用日趨增多, 尤其是計算機網絡信息技術的普及，建筑物越來越多采用各種信息化的電氣設備。我國 每年因雷擊破壞建筑物內電氣設備的事件時有發(fā)生，所造成的損失非常巨大。因此建筑 物的防雷設計就顯得尤為重要。一、概述在防雷保護設計中，總的防雷原則是采用三級保護：1、將絕大部分雷電流直接引入地下基礎接地裝置泄散；2、阻塞沿電源線或數據、信號線引入的過電壓；3、限制被保護設備上浪涌過電壓幅值（過電壓保護）。這三道防線，缺一不可，相互配合，各行其責。目前通常作法是以下三點：1、建立聯(lián)合

2、共用接地系統(tǒng)，形成等電位防雷體系將建筑物的基礎鋼筋（包括樁基、承臺、底板、地梁等），梁柱鋼筋，金屬框架，建 筑物防雷引下線等連接起來，形成閉合良好的法拉第籠式接地，將建筑物各部分的接地 （包括交流工作地，安全保護地，直流工作地，防雷接地）與建筑物法拉第籠良好連接, 從而避免各接地線之間存在電位差，以消除感應過電壓產生。2、電源系統(tǒng)防雷以建筑物為一個供電單元，應在供電線路的各部位（防雷區(qū)交接處）逐級安裝電涌 保護器，以消除雷擊過電壓。3、等電位聯(lián)結系統(tǒng)國家標準建筑物防雷設計規(guī)范gb50057-94 （局部修訂條文）明確規(guī)定，各防雷 區(qū)交接處，必須進行等電位聯(lián)結；尤其建筑物內設有計算機房等弱電機房

3、，遭受直擊雷 的可能性比較大，所以除采取電涌保護器進行感應雷防護外，述應采用等電位聯(lián)結方式 來進行防雷保護。現代建筑一般利用建筑物鋼筋混凝土基礎作為接地裝置，當專設接地裝置時，接地 裝置應圍繞建筑物敷設一個閉合環(huán)路，其沖擊接地電阻不應大于10q,其目的是為了使 被保護建筑物首層地平電位平滑，減少跨步電壓和接觸電壓，10q的規(guī)定是沿用現行規(guī) 范的規(guī)定。在電氣接地裝置與防雷接地裝置共用和相連的情況下，當建筑物防雷裝置被雷擊中 時，共用接地裝置上的電位升高，接地的變壓器外殼的電位也隨之升高。由于變壓器高 壓側各相繞組是相連的，相對于外殼的雷擊高電位，是處于同一低電壓。此時，外売的 高電位可能擊穿高壓

4、繞組的絕緣或將絕緣破壞造成工頻續(xù)流是變壓器油溫升高、壓力增 大而爆炸起火。因此，應在高壓繞組上裝設閥型避雷器。民用建筑習慣上是裝三個（每 相上），當該避雷器反擊穿時，高壓各相繞組則處于與外殼接近的電位，從而高壓繞組 得到保護。另一方面，由于變壓器低壓側繞組的屮性點與外殼在電氣上是連接在一起的, 當外殼電位升高時，該電位加到低壓繞組上，低壓繞組有電流流過，并通過變壓器繞組 的電磁感應使高壓側可能產生危險的高電位。若在低壓側任一相上或三相的各相上裝設 閥型避雷器，當外殼出現危險的高電位時，低壓避雷器動作放電，大部分雷電流經過避 雷器流入大地，保護了高壓繞組。二、避雷針的設計與選擇避雷針的最小尺寸，

5、是沿用我國數十年的習慣做法確定的。如果按雷擊避雷吋的熱 穩(wěn)定校驗，并不需要所規(guī)定這么大的截面。各種材料的機械強度和腐蝕因素是考慮避雷 針尺寸的主要著眼點。經計算證實，在同樣風壓和長度下，鋼管所產生的撓度比圓鋼小。在同一截面下，圓鋼的周長比扁鋼小，因此，它與空氣的接觸而也小，當然要受空 氣腐蝕相對也就小了，在實際設計工作屮宜優(yōu)先選用圓鋼。但是，有些民用建筑，由于 美觀的要求，避雷帶不允許支起很高，采用扁鋼直接貼敷在建筑物或結構物表面上也是 允許的。所以，我們也規(guī)定了扁鋼的最小截面，供廣大設計人員根據設計工作中的具體 情況靈活確定。二、接閃器的設計與選擇屋頂上的旗桿，金屬欄桿、金屬裝飾物體等，其尺

6、寸不小于對標準接閃器所規(guī)定尺 寸時，宜作為接閃器使用的的理由是：這些物體在建筑物上處于至高點，它很難處于接 閃器的保護范圍之內，如果它與建筑物被利用的結構鋼筋能連成可靠的電氣通路，乂符 合接閃器的要求，作為本建筑的避雷針利用，既經濟又美觀?，F代建筑防雷設計大都推薦接閃器應鍍鋅的理由是鍍鋅接閃器比涂漆的接閃器具 有防腐效果好、維修量少及安全可靠等優(yōu)點。多年的運行實踐證明，一些解放初期安裝 的鍍鋅接閃器，迄今已安全使用40余年仍完好無損，基本無維修工作量。而涂漆的接 閃器則必須每一、二年重新涂漆維修，維修量較大且有時要請專業(yè)隊伍進行，花費很多, 相比之下很不經濟。三、避雷引下線的設計與選擇利用建筑

7、物中鋼筋混凝土中的鋼筋作為防雷裝置的引下線，在國內已較為普遍，在 國外也有很多論著肯定。世界上規(guī)定最嚴格的是口本，它要求鋼筋混凝土屮作為引下線 的鋼筋截面不小于的300mm2o為了安全起見，可采用了比較可靠的措施，要求鋼筋直 徑16mm及以上時，應將兩根鋼筋并用；當鋼筋直徑為10mm及以上時，要求將四根 鋼筋并用，以增加避雷的安全可靠性。利用建筑物結構鋼筋混凝土屮的鋼筋作為引下線，不僅是節(jié)約鋼材問題，更重要的 是比較安全。因為框架結構的本身，就是將梁和柱內的鋼筋連成-體形成一個法拉第籠, 這對平衡室內的電位，和防止側擊都起到了良好的作用。四、接地裝置的設計與選擇國家標準規(guī)定的接地金屬的最小截面

8、積，已經考慮了一定的耐腐蝕性，根據建筑 物防雷設計規(guī)范gb 50057-94,1、建筑物的年預計雷擊次數應按下式確定：n=k*ng*ae式中n建筑物預計雷擊次數（次/a）k校正系數；在一般情況下取1,在下列情況下取相應數值；位于曠野孤立的建 筑物取2；金屬屋面的磚木結構建筑物取1.7,位于河邊、湖邊、山坡下或山地屮土壤電 阻率較小處、地下水露頭處、土山頂部、山谷等處的建筑物，以及特別潮濕的建筑物取 1.5ng建筑物截收相同雷擊次數的等效面積（km2）2、雷擊大地的餓年平均密度應按下式確定：ng=0.024tdl.3式中td年平均雷暴日，根據當地氣象臺資料確定（d/a）由以上計算結果與規(guī)范對照可知建筑物屬于第幾類防雷建筑物，現代建筑物較常用 的做法是采