建筑防雷接地系统设计探讨

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摘要：随着信息化的到来，现代建筑物内越来越多的装备了各种信息化的电子、电气设备，由于这些设备耐过电压能力低，雷电高电压以及雷电电磁脉冲侵入所产生的电磁效应、热效应都会对系统和设备造成干扰或永久性损坏，这也是如今雷电灾害事故频繁发生、导致损失越来越大的一个原因，因此对建筑物合理的防雷设计显得尤为重要。本文针对某建筑的实际情况，对建筑防雷接地系统的设计进行了分析探讨。

关键词：防雷措施；接地系统；防雷设计

某综合办公楼高52.5米，地下一层，地上十四层，第一层作为商场，二到十三层作为办公用，顶层为电梯层。按“高规”划分，属一类高层建筑。根据国标《建筑物防雷设计规范》对建筑物的防雷分类规定，民用建筑中无第一类防雷建筑物，其分类应划分为第二类及第三类防雷建筑物。防雷设计首先是要确定建筑物的防雷等级。《建筑物防雷设计规范(2000版)》(GB50057-94)中，对建筑物防雷等级的划分，除了由建筑物的功能定性外，第二、三类防雷建筑，还取决于建筑物的预计年雷击次数N。建筑物年预计雷击次数N应按下式计算：

N=k×N ×A ――（式1）

式中：N 为建筑物年预计雷击次数（次／a）；k 为校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值：位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5；N 为建筑物所处地区雷击大地的年平均密度［次／（km2•a）］；Ae为与建筑物截收相同雷击次数的等效面积（km2）。

击大地的年平均密度应按下式计算：

Ng＝0.024T d1.3―― （式2）

式中：T d为年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定（d／a）。建筑物等效面积A e；

当建筑物的高H小于100m时，其等效面积按以下公式计算：

Ae=[LW+2(L+W)•H(200-H)1/2+Πh(200-h)•10-6]（式3）

式中：L、W、H为分别为建筑物的长、宽、高（m）。

按照以上公式，结合本工程的实际情况计算得到N=0.4405。

根据《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-94） 第2.0.3条第八款的规定：年预计雷击次数大于0.3次的住宅、办公楼等一般民用建筑物，应划为第二类防雷建筑物。因此，本工程按第二类防雷措施设防。

一、直击雷防护

1．接闪器。屋面接闪器采用明敷避雷带。易遭受雷击的屋脊、屋角、女儿墙及屋面四周的檐上装设ф25 4的热镀锌扁钢或ф12热镀锌圆钢装设避雷带，并在屋面设置10m×10m或者12m×8m的网格作避雷接闪器，所有的金属物件及出屋面金属体都应与避雷带用25mm×4mm的热镀锌扁钢相连。

2．引下线。利用建筑物结构柱子内不小于ф8的两根主筋作引下线。

3．接地装置。利用结构基础内钢筋网作接地体；为防雷电波侵入，电缆进出线在进出端将电缆的金属外皮、钢管等与电气设备接地相连。

4．保护措施。将45m及以上外墙上的栏杆、门窗等较大的金属物与防雷装置连接；竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端与防雷装置连接。据资料显示，由电源系统耦合进入的感应雷击造成的设备危害占雷击灾害60%以上。所以电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中重要的一部分。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入，在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。

二、电源系统防雷

据资料显示，由电源系统耦合进入的感应雷击造成的设备危害占雷击灾害60%以上。所以电源系统的避雷保护措施是整个防雷工程中重要的一部分。要防止由外输电线路的感应雷电波和雷电电磁脉冲的侵入，在进入大楼电源系统之前将其泄放入地。

1．机房电源防雷。机房内应考虑三级电源防雷：第一级防雷：在大楼的总进线柜内配备电源防雷箱，选用三相箱式电源电涌保护器HFDX-100/3，作为大楼及机房用电设备的电源线路一级保护。第二级防雷：在各机房UPS的进线端配备三相箱式电源电涌保护器HFDX-60/3，进行第二级电源防雷保护。第三级防雷：在机房配电柜开关前端安装一套单相模块化电压限制型电涌保护器HFLD-40/4，进行第三级电源防雷保护，确保机房内的供电安全及设备正常用电。

2．室外摄像机防雷。针对室外摄像机安装HFSV-3/220三合一避雷器，可以分别对摄像机的电源、视频、云台控制线路实施浪涌保护。

室外摄像头置于接闪器有效保护范围之内。当摄像机立架设时，避雷针最好架设在摄像机的支撑杆上，引下线可直接利用金属杆本身。为防止电磁感应，沿杆引上摄像机的电源线和信号线应穿金属管屏蔽。

三、信息系统

对于智能建筑而言，其内部正常有计算机网络、有线电视、安全监控、消防控制、电梯控制、防盗报警、智能家居等智能信息系统，其控制线路电涌保护器的选型和安装是防雷项目中最复杂、最容易出问题的环节，必须审查其工作电压、传输速度、带宽、插入损耗、特性阻抗、标称导通电压、标称放电电流、接口等，使其满足系统防护要求。数据信号传输线路采用有线传输方式时，其线缆应采用屏蔽电缆或穿管埋地引入。

四、接地系统

1．室内均压环系统。沿网络机房、通信机房等墙体四周分别均布安装环形均压环，并将均压环至少两处连接到机房所在楼层的弱电管道井内的共用接地排；机房内的防雷地、静电地、屏蔽地、直流地、绝缘地、安全保护等接地直接连接到均压环上。

2．室外地网系统。本工程低压配电系统接地型式采用TN-S系统。电源系统接地、弱电系统、变压器中性点共用接地装置，接地装置利用基础钢筋，强弱电共用联合接地，要求接地电阻应小于1 欧姆。电梯机房、消防控制室、计算机网络机房、电讯机房、安防控制室、建筑设备监控室等弱电设备用房的接地利用大楼统一接地装置，独立设引下线，采用BV-1x25PC32。

安全保护接地体采用“垂直法”进行设计。即在建筑物外距落水坡3m外的土壤中，按要求垂直埋入50mm×50mm×2500mm热镀锌角钢做为垂直接地极，垂直接地极之间间隔3～5m。垂直接地极顶部距离土壤表面大于0.7m，各接地极通过4×40mm镀锌扁铁焊接，焊接处焊点长度为镀锌扁铁宽度的2倍。

3．等电位联接。本工程采用总等电位联结，将建筑物内保护干线、设备进线总管、建筑物金属构件进行联结；在变配电室、水泵房、空调机房、锅炉间、卫生间等处设局部等电位联结。

总之，建筑防雷接地系统是一项非常重要的系统工程，它所起的作用是无可替代的。不论是设计还是在施工时，保证人身生命安全是至关重要的。因此，要进一步完善设计方案，以适应不同地区对防雷接地系统的不同要求。在施工方面，要逐步提高相关人员的施工工艺水平，并加强监督检查，保证安装质量，以利于整个系统的安全稳定运行。

参考文献

[1]建筑物防雷设计规范(2000版) (GB50057-94)．

[2]李建粮．建筑物内部电子设备综合防雷措施探讨[J]．科技创新导报，2009，(14)．

[3]于影超．民用建筑防雷技术设计要点[J]．同煤科技，2009，(01)．

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