建筑物的防雷接地设计

【摘 要】接地是避雷技术很重要的环节,建筑物接地系统的合理与否,是直接关系到人身和设备安全的重要问题.不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷,采用何种类型的防雷设备,都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地.因此,没有合理而良好的接地装置,就不能有效地防雷.本文首先介绍了建筑物防雷接地的基本要求,然后介绍了接地装置,最后阐述了建筑物的防雷措施.

【关 键 词】建筑物；防雷；接地

1建筑物防雷接地的介绍

1.1建筑物防雷接地的基本要求

防雷接地的主要作用是利用各类接地极把雷电流快速、顺利地泄放到大地中,从而达到保护人身和电气设备安全,设备正常运行的目的.我们可以这样认为,凡是与电网连接的所有仪器设备都应当可靠接地.各种防雷保护装置都必须配备合适的接地装置,才能够有效地发挥其保护作用.需要保护的二次设备必须采取等电位连接与接地保护措施.防雷工程的一个重要的方面是接地装置以及引下线、接闪器的设置,整个工程的防雷效果甚至防雷设备是不是起作用,都取决于此,所以必须认真、系统地研究.

1.2防雷分区及分级保护

1）雷电保护区A区.该区内的各物体都有可能遭受直击雷,同时在该区内雷电产生的电磁场能量自由传播,没有衰减.2）雷电保护区B区.该区内的各物体在接闪器保护范围内,不会遭受直击雷,但该区内雷电电磁场的量级因没有屏蔽装置,所以与A区一样,电磁场能量没有衰减.3）雷电保护区1区.该区内的各物体都在建筑物内,不会遭受直击雷,流经各导体的电流比B区更小,区内的雷电电磁场能量可能发生衰减.4）雷电保护区2区.该区进一步减小所导引的雷电电流和电磁场.

根据规范IEC1312的要求,同时对应IEC1024中给出的防雷保护区概念,避雷及过压保护分为3级,保护器分为B、C、D三类.0区和1区的交界处为B级保护,1区和2区为C级保护,2区内重要设备前端为D级保护.

2接地装置简介

接地线和接地极的总和称为接地装置.接地装置一般包括自然接地体和人工接地体.民用建筑宜优先利用钢筋混凝土中的钢筋作为防雷接地网,当不具备条件时,宜采用圆钢、钢管、角钢或扁钢等金属体作人工接地极.垂直埋设的接地极,宜采用圆钢、钢管、角钢等.水平埋设的接地极宜采用扁钢、圆钢等.垂直接地体的长宜为2.5m.垂直接地极间的距离及水平接地极间的距离宜为5m,当受场所限制时可减小.接地极埋设深度不宜小于0.6m.

3建筑物的防雷技术措施

3.1外部防雷

外部防雷主要指建筑物的防雷,一般是防护直击雷,它是防雷技术的主要组成部分.外部防雷主要采用避雷针和接地装置加以保护.防雷接闪器是专门用来接收直接雷击电流的金属物.建筑物的房顶尤其是房顶上较突出的部位最易遭受雷击,设置在房顶上的设备与器具是雷击的主要对象.建筑应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果,按防雷要求进行分类.根据防雷分类对建筑物进行保护措施的设计.为了有效防止雷击,应采用针网或针带组合接闪器,在房顶最高点和其他次高点多处设置避雷针.避雷网覆盖于房顶,并延伸到女儿墙上,使房顶、墙均在避雷带保护范围之内.该网格与大楼柱内钢筋作电气连接,利用柱内2根以上钢筋作引下线,与建筑物基础钢筋这个自然接地体连接.

3.2内部防雷

内部防雷系统主要是对建筑物内易受过电压破坏的弱电设备加装过电压保护装置,在设备受到过电压侵袭时,利用过压分流箝位等手段保护装置快速泄放能量,从而保护设备免受损坏.过压分流箝位的原理是在可能传导感应雷击电磁脉冲电涌的信号传输线端口和电源线端口并联或串联过电压防护装置.一旦由于雷电感应使电涌达到危及设备的阈值时,防护装置瞬间响应,将电涌电流泄流入地,从而将被保护端口的雷击电涌残压箝制在端口所能承受的数量级上,起到保护设备、减免雷害的作用.内部防雷分为弱电系统供电电源线路防雷和弱电设备通信端口信号防雷.

1）电源线路防雷系统.电源线路防雷系统主要是防止雷电波通过电源线路对建筑内的计算机及相关设备造成危害.依照有关防雷工程试行草案,应采取分级保护、逐级泄流的原则.在电源的总进线处安装放电电流较大的一级电源防雷器,即B类过电压保护器；在重要楼层或重要设备电源的进线处加装二级或电源防雷器.

2）电设备各信号端口的防雷系统.由于雷电波在线路上能感应出较高的瞬时冲击能量,因此要求网络通信设备能够承受较高能量的瞬时冲击,并在网络通信接口处加装防雷保护装置,以确保网络通信系统的安全运行.

3）等电位联结.由于建筑物的避雷器引入了巨大的电磁场变化,其会在相邻的导线上感应出雷电过电压,因此,建筑物的避雷系统在防直击雷的同时,可能对电子设备引入了雷电干扰.一般计算机等电子设备的耐压≤100V,故必须建立等电位联结,通过减小电位差来确保电子设备的安全.等电位联结的目的是当雷电袭击时,使建筑物内部和附近几乎处于等电位,对电子设备及系统和所处建筑物的各导电部分建立电位基本相等的电气联结,以减少各金属部件和各系统之间的电位差.

用导线或过电压保护器将处在防雷区间的防雷装置、电气设备、金属门窗、电梯导轨、各种金属管线和弱电系统的金属器件相互焊接或连接起来,构成统一的导电系统,从而避免接地线之间存在电位差,以消除感应过电压的产生.电气和电子设备的金属外壳、机柜、机架、金属管/槽、屏蔽线缆外层、信号设备防静电接地、安全保护接地和浪涌保护器接地端应以最短的距离与等电位联结网络的接地端子连接.

整个建筑物结构的梁、板、柱基础内的钢筋是等电位联结的一部分,应焊接或绑扎成统一的导电系统,连接到综合共用接地装置上.

在建筑物的不同防雷保护区交界处设置总等电位接地端子,每层楼设置楼层等电位接地端子,设备机房或设备间设置局部等电位接地端子.共用接地装置与总等电位接地端子连接,通过接地干线引至楼层等电位接地端子,由此引至设备机房的局部等电位接地端子,局部等电位接地端子再与预留的楼层接地端子连接.防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地共用一组接地装置,称为共用接地体,其接地电阻值按接入设备中要求的最小值确定.

智能化系统采用共用接地装置,当采用建筑物金属体作为接地装置时,接地电阻不应大于1Ω.当接地电阻不能达到要求时,可采用深埋接地体、设置外延接地体、换土、在接地体周围添加经环保部门认可的降阻剂或其他新技术和新材料等措施.

电子设备相对较少的系统可采用S型结构的等电位联结网.在该结构中所有金属组件就近直接接至机房或楼层的等电位接地端子,不必设专用接地线引至总等电位接地端子.除等电位点外,应与共用接地系统的其他部件足够绝缘.

对于较大的电子信息系统,可采用M型网状结构的等电位联结网,如：计算机房、网络系统等,在该结构中所有金属组件不与接地系统的各组件绝缘,M型等电位联结网通过多点组合到共用接地系统中.

4结语

建筑物防雷设计是保证建筑物安全的一项不可缺少的措施,也是人们生命财产安全的保证.通过本文对建筑物防雷接地设计的研究,希望对建筑物的防雷设计有所帮助.