高层建筑电气施工防雷接地安装技术探讨

颜俊伟

摘要：文章以本人负责的紫瑞花园项目的建筑电气安装工程施工的经历，从高层建筑特点出发，结合对有关规范及规定的理解以及施工过程的经历经验，对高层建筑电气防雷接地安装技术进行一些探讨。

关键词：高层建筑；建筑电气；防雷接地；安装施工城市高层建筑越来越多，建筑高度也越来越高，高层建筑由于在地面凸起的高度更容易遭到雷击的危害。防雷与接地是关系建筑物及人身生命安全的头等大事，雷击时有强大电流通过，破坏建筑物和电气设备。近年来，随着信息技术的迅猛发展，计算机等微电子设备大量进入各类高层建筑物，由于其灵敏度高、耐压低、很易受雷电电磁脉冲干扰，不管是直击、串击、反击都会使电子设备受到不同程度的损坏。防雷与接地系统的好坏将直接影响整个建筑物的自动化程度和使用功能。因而高层建筑的防雷接地问题，也就越来越引起人们的重视，对建筑电气施工中的防雷接地也提出了更高的要求。

雷击是一种自然现象。雷电会引起建筑物的损坏、人员伤亡，对电力、电讯等设备造成损坏。雷电的破坏作用归纳起来有两种：一是直接击在建筑物上产生热效作用和机械作用；二是雷电流产生的静电感应作用和电磁感应作用及雷电波侵入作用。高层建筑更易遭受雷击，加之高层建筑正向智能化发展，大量电子设备和网络系统一旦遭受雷击，损失将很严重，所以防雷系统可靠与否是极为重要。

一、建筑物的防雷分类建筑物防雷按国家规范分类主要是分三类。一类防雷主要是在具有特别重要用途的建筑物。如国家级的会堂、办公楼、大型博物馆，重点文物保护的建筑物和构筑物及超高层建筑物（建筑高度超过100米）。二类防雷主要是重要的或人员密集的大型建筑物。如一般的高层建筑物，商业、民用住宅等建筑物。三类防雷主要是不属于一类和二类防雷，但根据当地情况确定需要防雷的建筑物。紫瑞花园项目属于二类防雷。

二、建筑物的外部防雷高层建筑的外部防雷主要是指防直击雷和防侧击雷，其作用是保护建筑物本身不遭受雷击，主要由接闪器、引下线和接地装置组成。

1、接闪器接闪器是防直击雷接受电流的金属导体，其形式有避雷网（带）、避雷针、金属屋面等。在紫瑞花园项目的屋面接闪器主要是采用避雷带，避雷带沿屋面四周女儿墙及其突出部位等容易受雷击部位敷设，组成接闪器保护，屋面上的金属物体均与防雷装置连接。屋面避雷带采用φ12热镀锌圆钢，敷设平正顺直、固定可靠，搭接长度满足规范要求。

2、引下线引下线的作用是将避雷带（网）与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路。施工中，利用主体结构的柱内主筋对角通长焊接做防雷引下线，下端接至接地装置，中间接头处采用双面搭接焊，焊接长度大于主筋直径的6倍。引下线的数量及布置直接影响分流效果，引下线数量多且间距较小时，雷电流在局部区域分布也就较均匀，引下线上电压减小，反击危险也相应减少。由于高层建筑物引下线很长，雷电流的电感应压很大，所以在每隔一层的高度处用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，以减小其间的电位差，避免发生反击。均压环利用圈梁内主钢筋焊通形成闭合回路。

3、接地装置接地是防雷最重要的环节，不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置导入大地，与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置。接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。接地装置可分为自然接地装置和人工接地装置。自然接地装置，主要是利用桩内主钢筋与承台板主钢筋焊接，并与承台上作为引下线的柱钢筋焊通，再将底板及地梁中的钢筋互相焊通，将桩基主筋与地梁主筋焊接成一个闭合的基础接地网。人工接地装置，主要利用铜棒和镀锌圆钢，制作人工接地体，作为雷电流由接闪器、引下线入地的通路。在紫瑞花园项目，接地装置是按设计要求是采用自然接地装置。按照规范要求，防雷接地与其他保护接地共用同一接地装置时，接地电阻值要求≤1Ω。而根据在现场施工中实践证明，处理好桩基与接地网的并接关系，能够满足规范接地电阻≤1Ω的要求。

4、防侧击雷侧雷击保护不需专设接闪器，主要是根据设计要求每隔一层将圈梁内周边主钢筋焊通，形成均压环并与防雷引下线连接，然后将金属门窗、栏杆等金属物与均压环连接，达到防侧雷击的要求。在施工中，由于建筑电气施工与门窗、栏杆施工不是同一施工队伍，就经常会存在交接、配合问题。在紫瑞花园施工中，采取主体结构施工由建筑电气施工队进行预埋件的接地连接并预留接地接头，而后在装饰装修阶段，门窗、栏杆施工在安装门窗时同时进行门窗、栏杆的接地焊接，最后由建筑电气施工队及门窗、栏杆施工队联合进行逐一检查验收。

采取这种施工措施，杜绝了漏焊问题出现，保证了门窗的可靠接地。

三、建筑物的内部防雷接闪器、引下线和接地系统构成外部防雷系统，主要是为了保护建筑物免受雷击引起火灾事故及人身安全事故，而内部防雷系统则是防止雷电和其他形式的过电压侵入设备中造成损坏，这是外部防雷系统无法保证的。内部防雷包括雷电感应，防反击以及防雷电波侵入。

良好的内部防雷能减少建筑物内的雷电流和所产生的电磁效应，并且能防止反击、接触电压、跨步电压等二次雷害和雷电磁脉冲所造成的危害。内部防雷主要采取等电位连接、屏蔽等措施。

1、等电位连接为了实现内部避雷，需要进出的各种保护区的电缆、金属管道等都要连接防雷，并实行等电位连接。等电位是用连接导线将处在需要防雷空间内的防雷装置、建筑物的金属构架、金属装置、外来的导体物、电气和电讯装置等与建筑物的防雷接地系统连接起来。

等电位联结分为总等电位联结(MEB)和局部等电位联结(LEB)。

总等电位联结是通过每一进线配电箱近旁的总等电位联结母排将进线配电箱的PE排、金属管道、建筑物金属结构和接地引出线联结。

它的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害。高层建筑物的每一电源进线都应做总等电位连接，各个总等电位连接端子板应互相连通。高层建筑做总等电位联结后，可防止TN系统电源线路中的PE线传导引入故障电压导致电击事故，同时可减少电位差、电弧、电火花发生的机率，也避免接地故障引起的电气火灾事故和人身电击事故。局部等电位联结做法是在局部范围内通过局部等电位联结端子板将柱内钢筋、壁内和楼板中的钢筋网、金属结构件、金属管道、用电设备外壳等用黄绿双色塑料铜芯线互相连通。

在建筑物内各设备房，楼层上每户卫生间均设置局部等电位箱。建筑物内金属门窗、金属物、设备金属外壳等均做等电位联结。

2、合理的屏蔽建筑物中做屏蔽的主要目的是对微电子设备的防护。对有大量微电子设备房间，例如智能化监控室等设备房间要采取屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。为了保证非防雷系统的电气线路在防雷装置接闪时不受影响，应采用金属管道布线，这样防止雷电反击的能力强，对防各种电磁脉冲也具有较好的屏蔽能力。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位箱联结，达到良好的屏蔽效果。用电设备、配电设备、配电线路应采用防雷电波侵入低压系统措施，从配电柜引出线路应穿钢管，钢管的一端应与配电柜外壳相连，另一端应与用电设备外壳、保护罩相连，并应就近与防雷接地装置连接。

结束语：综上所述，高层建筑物防雷与接地工程是一个系统工程，缺少任何一个都是不完整、有缺陷和有潜在危险的。只有在施工过程中，加强施工过程监督，控制施工中的每道工序，坚持以科学的态度认真地把握好每个细节，综合考虑接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等要素，通过合理配置，使之融为一体，才能有效抵御雷电或避免雷电所带来的灾害，确保高层建筑物的安全性。

参考文献[1]《建筑施工手册》（第四版）中国建筑工业出版社[2]《建筑电气设计与施工》中国建筑工业出版社[3]《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2013）中国建筑工业出版社[4]《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》（GB50601-2010）中国建筑工业出版社