建筑物的综合防雷接地设计

建筑物的综合防雷接地设计

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，是直接采用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。本文首先分析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以及引下线路的布线工程，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。

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。变电站中可利用的自然接地体，可以是与大地可靠连接的建筑物及构筑物的金属结构和钢筋混凝土基础，或是埋设在地下的金属管道，还有穿线的钢管以及电缆金属外皮等。防雷接地装置一般多用垂直接地体，对泄放雷电流的进出线构架、避雷针(线)构架和避雷器的

接地均应设置人工集中接地，通过集中接地体可加强对雷电流的散流作用。一般集中接地体由长3-5根垂直接地体组成，垂直接地体的长度宜为2.5-3.0m，埋设的深度为0.6-0.8m，间距为垂直接地体长度的2-3倍。垂直接地体的材质可选用角钢、钢管或扁钢等。独立避雷针(线)应设立独立的集中接地装置接地电阻不大于1on。而且避雷针(线)到被保护设施的空气中距离和地中距离，还要符合防止避雷针(线)对被保护设备反击的要求。避雷器引下线的接地装置要设置集中接地体。其接地线应以最短的距离与接地装置连接。

3建筑物的防雷措施

3.1直击雷的防护措施

避雷针(线)是接地的导电物，一般高于被保护物体，它们的作用就是将雷电吸引到自己身上，安全并迅速地导入地中。避雷针通过自身的高度，在其尖端的高突处形成电场的畸变，在雷云电场的作用下，当尖端的电场强度大于空气电离场强时，开始电离空气，形成迎面先导，并与雷云的雷电先驱相遇，完成雷击过程。为了使雷电流能够顺利下泄，必须有良好的导电通道。因此，避雷针(线)的基本组成部分是接闪器(引发雷击的部位)、引下线和接地体。

3.2雷电感应及雷电电磁脉冲的危害

雷电感应及雷电电磁脉冲的危害是指雷电产生的静电感应和电磁感应对设备尤其是电子设备的危害:静电感应:由于雷云的先导作用,雷云的静电感应是指带电的雷云接近地面时,对导体感应出与雷云符号相反的电荷,建筑物或设备顶部大量感应电荷不能迅速流入大地,从而产生很高的对地电压即静电感应电伏,能击穿数十厘米的空气间隙发生火花放电。电磁感应:雷电发生时产生很大的雷击电流,又是在极短的时间内发生,在其周围空间里产生交变

电磁场,不仅会使处在这一电磁场中的导体感应出较大的电动势,还会在附近的传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线等部位产生感应电流并侵入设备,使连接在线路中间或终端的设备遭到损害。

3.3屏蔽

屏蔽是隔离电磁场干扰的措施。既可以防止外来电磁场的干扰，也可以防止本身电磁场辐射对外界的干扰。屏蔽通常利用铜或铝等低电阻材料或磁性材料，将需要隔离的部分全部包裹起来，并需要有良好的接地，从而可以防止某个指定的空间内，外部静电感应或电磁感应的影响。屏蔽可分为建筑物屏蔽、设备屏蔽和线缆管道屏蔽。建筑物屏蔽是利用建筑物的钢筋和其他金属结构相互连接在一起，并与接地网形成可靠的电气连接，从而构成一个法拉第笼，形成初级屏蔽网。设备屏蔽要求设备的屏蔽层要厚，网孔密度大，屏蔽材料导磁率高，这样能更有效的阻挡和衰减外界的电磁干扰。线缆屏蔽采用屏蔽电缆，其屏蔽层两端应做等电位连接接地。当建筑物之间的互连电缆采用非屏蔽电缆时，应敷设在与建筑物的等电位体有电气连接的金属管道内。

3.4防雷等电位连接

避雷器的接闪装置在遭受雷击时，引下线立即升至高电位，会对防雷装置附近的、还处于地电位的导体产生旁路闪络，并使其电位升高，对人员和设备安全构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属物和系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。

3.5电涌保护器

电涌保护器（SPD）是一种箝制过电压和分走电涌电流的器件。当SPD被并联到被保护的低压电气线路或电子线路时，如果线路上流过的是正常的工作电压，则其呈高阻抗状态；只有在线路上出现过电压和过电流时，它们才呈低阻抗状态，此时电涌电流通过SPD泄入大地，从而保护了后端的电气或电子设备。实际上，我们可以把SPD的作用，看作是防洪工程中的分洪泄流来比喻。当然，SPD的选择是比较复杂的技术，需要考虑的主要因素有：SPD的最大持续运行电压、SPD能承受预期通过它们的雷电流值、SPD的电压保护水平、被保护设备的耐压水平、雷击类型以及需防护的电气系统和电子系统所在地的年平均雷暴天数等等。有些建筑物内电子信息系统防雷标准不从客观实际出发，一味强调什么“层层设防、多重保护”不仅大量地浪费了资源，而且会适得其反地破坏了SPD的保护作用。对于具备各类电子系统的现代建筑物大楼防雷工程，是一项多种技术措施综合运用的系统工程。只有按防雷技术规范的要求，结合工程实际，使外部防雷和内部防雷密切结合，整体地采用各种防雷措施，才能充分发挥综合防雷的有效作用。任何单方面的措施，其防雷效果都将大打折扣。因此，对于现代建筑物大楼的防雷工程，必须全面综合考虑，相互配合，才能更有效地防止雷击对现代电子系统的侵害。

3.6接地电阻

大地是个导体，当其中没有电流流通时是等电位的，可以认为大地具有零电位。如果地面上的金属物体与大地牢固连接，在没有电流流通的情况下，金属物体与大地之间也是等电位的，该金属物体就具有了大地的零电位，这就是接地。实际上，大地并不是理想导体，有一定的电阻率。如果有电流流过，大地就不再保持等电位。流进大地的电流是经过接地体注入的，进入大地后的电流会向四处扩散。当雷电流通过接地极进入大地时，接地极附近土壤中的电流密度很大，接地体周围的土壤就被击穿。在这种情况下，接地极附近

的土壤导电性能明显增大，此部分的土壤电阻率就大大降低，成为良好的导体，接地电阻减小。又由于雷电流的等值频率较高，这就使接地体本身的电感影响增大，阻碍电流流向接地体远端，从而使接地体得不到充分利用，接地装置的电阻大于工频接地电阻值。所以，对于同一接地装置在冲击和工频电流作用下，将具有不同的电阻值。

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。

参考文献

[1]《建筑物防雷规范》(GB50057-94)2000版.

[2]《雷电电磁脉冲的防护》(IEC1312).

[3]《计算机信息系统防雷保安器》(GA173-1998).

[4]《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》(GB64-83).

[5]《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008.

[6]关象石《防雷技术标准规范汇编》中国计划出版社出版,1999.

[7]苏邦礼.《雷电与避雷工程》中山大学出版社.1996.