1、1探讨智能建筑中的防雷接地系统【摘 要】：本文主要论述雷电产生的破坏作用，结合实际经验介绍了建筑物防雷接地中注意的问题及应对措施。 【关键词】：智能建筑;防雷接地;综合接地措施 中图分类号：TN915.5 文献标识码：A 文章编号： 雷电可能会导致建筑物损坏，人员伤亡，电力，电信和其他设备的损坏。雷电的破坏性影响归纳起来有两种方式：一是直接击在建筑物的热效率的作用和电力的作用，二是雷电电流所产生的静电感应和电磁感应效应和雷电波侵入的效果。高楼大厦更容易受到雷击，加上高层建筑是智能化的发展，大量的电子设备和网络系统一旦被雷电击中，损失将是非常严重的，所以防雷系统是否可靠是极为重要的。 高层建筑防
2、雷是依据法拉第笼原理采用笼式防雷系统,就是将建筑物层面避雷网(带)、引下线和接地装置三部分联结成一个整体的钢铁大网笼。从防直击雷、防测击雷、防雷电感应和防雷电波侵入等方面,综合考虑接闪功能、分流影响、均衡电位、屏蔽作用、合理布线和接地等因素,做到从整体上兼顾建筑物外部防雷和内部防雷等功能,达到安全防雷的目的。 1.雷击现象及其他方式 雷击是一种异常强大电荷的放电现象，它发生在携带正、负电荷的2云层之间或者是空旷的大地之间。 建筑物进行防雷设计时，主要是为了避免雷击对建筑物以及建筑物里面的人和电气设施带来伤害，有针对性地开展相应的预防雷击工作，可以尽量防止和减轻雷击带来的危害。雷击方式主要有：直
3、击雷、侧击雷、感应过电压、地电位反击、雷电波侵入。这几种雷击方式都会对建筑物、人员和电子设备造成不同程度的破坏和经济损失。 2.防雷接地的要求 机房或设备间的接地，按其不同的作用分为直流工作接地、交流工作接地、安全保护接地。此外，为了防止雷电的危害而进行的接地，叫做防雷保护接地；为了防止可能产生聚集静电荷而对用电设备等所进行的接地，叫做防静电接地；为了实现屏蔽作用而进行的接地，叫做屏蔽接地或隔离接地。智能建筑弱电工程综合布线接地要与设备间、配线间放置的应用设备接地系统一并考虑。符合应用设备要求的接地系统也一定满足综合布线接地的要求。埋入土壤中或混凝土基础中作散流用的导体称为接地体。从引下线断接
4、卡或换线处至接地体的连接导体称为接地线。接地体和接地线统称为接地装置。在接地装置中，用接地电阻来表示与大地结合好坏的指标。上列各种接地的接地电阻值必须参照国家标准 2887-89计算站场地技术要求中的规定。接地就以接地电流易于流动为目标，因此接地电阻越低地电流越容易流动。综合布线的接地希望尽量减少成为干扰原因的电位变动，所以接地电阻越低越好。 3.高层智能建筑防雷设计前的准备工作 对高层建筑进行防雷设计之前，要根据建筑物所在地的气候条件和3地理环境展开全面细致的调查，明确建筑物的实际功能作用和具体高度。在详细研究所处环境气象资料种类之后，以国家制定的有关条件、规章、制度为基础，已建筑物的重要性
5、和危险性来划分级别。 我国现行建筑物的防雷类别分为三类，其标准的要求包括： 将建筑物所处地理位置视为首要参照条件，在人口分布广泛的公共场所，要求进行分类防雷标准设计。 根据建筑物的具体情况，对哪部分涉及有比较完善信息设备的建筑物遵循三类防雷标准来进行设计。 对电气设计方案的反复研究、 审核是建设施工之前的工作重心，必须确保在达到建筑防雷相关规定的前提下，才能进行施工。 4.现阶段常用的几种低压系统接地形式 4.1 TN-C（三相四线制）系统 TN-C 系统被称为三相四线制系统， 它的中性线 N 与接地线 PE 是一根（PEN 线） ，虽然这种系统对接地故障灵敏度高，线路也简单经济，但是它只适用
6、于三相负荷比较平衡的场所。 而现在智能化建筑物的楼内单相负荷的比重都比较大，从而难以实现三相平衡。 PEN 线的不平衡电流，在非故障情况下会在中性线 N 上叠加，使其产生电压波动，造成中性点偏移，这样不但会使设备外皮带电，造成人身伤害，而且对信息系统及电子设备易产生干扰。 因此，TN-C 系统已经不再使用。 4.2 TN-C-S（三相四线制+三相五线制）系统 它是由两套系统组成的，分界面在 N 线与 PE 线的连接点。 该系统一般用在建筑物的供电区域变电所引来的场所，进户之前采用 TN-C 4系统，进户处做重复接地，进户后变成 TN-S 系统。TN-S 系统的特点是：中性线 N 与保护接地 P
7、E 在进户时共同接地后，不再有任何电气连接。 在系统中中性线 N 常会带电，保护接地线 PE 没有电的来源，PE 线连接的设备外壳及金属构件在正常运行时，始终不带电。 因此 TN-C-S 接地系统明显提高了人员和设备的安全性， 同时采取接地引下线，各自都从接地点单独引出，选择正确的电阻值使电子设备获得一个等电位基准点等措施，那么 TN-C-S 系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统。 4.3 TN-S（三相五线制）系统 顾名思义它是在一个三相四线制系统的基础上加了一根 PE 线，通常建筑物内设有独立变配电所都采用该系统。该系统完全具备安全和可靠的基准电位，如果智能建筑内的计算机等电子设备没有特
8、殊的要求，它完全符合建筑物防雷接地的要求。 一般现阶段都采用这种接地系统。 5.建筑物应采取的几种接地措施 5.1 防雷接地 智能建筑防雷接地设计时，应根据智能建筑的特点，采用综合的防雷系统，将外部防雷措施和内部防雷措施协调统一，必须坚持预防为主、安全第一的原则，做到安全可靠、技术先进、经济合理。A、外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。 主要用以防止直击雷地防护装置。B、内部防雷装置由公用接地系统、屏蔽系统、综合布线系统、波涌保护器等组成。 主要用于减小和防止雷电流产生的电磁效应。智能建筑物不管是直击雷、侧击雷、感应雷都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰，所以对建筑的防雷设计必须
9、严密、可靠。在内部和外部措施形5成了一个良好的电气通路时，这样才能减少和避免雷击对建筑物和内部人员、设备的损伤。 另外智能建筑物应采用共用接地装置接地，电阻值应符合最小值 1 欧姆以下。 5.2 工作接地 工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（即 PE 线）接地。 中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压平衡，这对低压系统很有重要，这样可以方便的使用单相电源。 5.3 保护接地 保护接地即等电位连接是将建筑物中各电气装置和其它装置外露的金属及可导电部分与人工或自然接地装置用电气连结的方法连接起来，使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体，以达到减少电位差的目的。等电位联结分别有总等电位联结
10、、局部等电位联结和辅助等电位联结，它的作用是降低建筑物内接触电击的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。另外进出建筑物的金属管线都要与接地装置进行电气连接。 5.4 屏蔽接地与防静电接地 在智能建筑物内，电磁兼容的问题在设计时着重考虑，为了避免所用设备的机器性能障碍，甚至会出现设备损坏的现象。 构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生有的是导线之间的耦合现象，有的是电容效应或是电感效应。 其主要原因就是超高电压、大功率辐射电磁场，自然雷击和静电放电。这些都会对智能设备产生很大的干扰，因此对这些设备和布线必
11、须采取保护措施，以免受6其干扰影响。 屏蔽接地是防止电磁干扰最佳的方法， 其做法是在建造过程中，将结构中包含的金属构件，如金属屋面、金属网格、混凝土钢筋、金属门窗和护栏等在电气上连接在一起，即可对建筑额构成一个立体屏蔽网即“法拉第笼” 。 这种做法即经济又安全有效，还为电气系统提供了很好的屏蔽保护。 防静电干扰也很重要，在洁净、干燥的房间内，人员的流动、设备的移动、各自摩擦均会产生大量的静电。 不仅会产生对电子设备的干扰，甚至当静电电压达到一定情况下还会将电子设备的芯片击穿，所以必须将静电物体或有可能产生静电的物体通过导静体与大地构成电气回路，用于保护电子设备。 6.在工程中的实际应用 6.1
12、 建筑物外区防雷 防止直击雷 在建筑物顶部旗杆处装设避雷针（旗杆加消雷器） ，结合 12 不锈钢避雷带以及金属建筑构件，屋面采用不大于 10m10m 或 12m8m 的避雷网格并通过专用接地板和引入线连通至共用接地体。 防止侧击雷 凡建筑物外露的金属物件和玻璃幕墙的金属龙骨均通过专用防雷接地板和引下线连接至共用接地体，形成不大于 10m10m 或 12m8m 的避雷网格，30 米以上利用建筑物外轮廓圈梁内钢筋 2 根（不小于 16） ，焊成封闭环状组成均压环，并与引下线连通。 7防止雷电波侵入 在建筑物外部管道进入本建筑前，在入户端将金属管道、电缆金属外皮等可能导致雷电入侵的导体接地部分均与专
13、用接地装置相连接并引至共用接地体。 6.2 引下线 按规范要求选取相应间距的混凝土内钢柱或相应钢筋作为专用接地引下线。 6.3 内区防雷接地 第一级 对于大楼内主机房（如配电房、弱电机房、空调机房等）设专用接地板并设置相应电气设备的浪涌保护器。 第二级 在平层强弱电间或分机房均设置专用接地板并配置相应等级浪涌保护器。 对于卫生间等个别区域均设置区域等电位系统，将所有外露金属构件均接入此区的等电位接地板。 6.4 共用接地体 采用桩基、基础底板、柱以及剪力墙体主钢筋加辅助接地体 404镀锌面钢构成联合接地网络，接地电阻不大于 1 7.建筑防雷设计时需注意的问题 为了在建筑物的防雷工作中取得良好的
14、效果，需要综合多种手段构建一个复杂且规范的防雷系统，以此来防止和避免雷击产生的过电压和8感应电压对建筑物及其内部的电气设备的严重损害。我们在实施建筑防雷设计工作中，要以建筑的实际情况为根本依据，结合多方面建筑的相关资料，采取针对性的措施，达到避免或降低雷击对建筑、人员和电气设备带来的损害。 8.结束语 根据工程的实际情况采用切实可行的方案; 业主要选用质量可靠的电气设备和可靠性高的防雷设备; 施工单位应根据设计综合考虑防雷接地的要求, 严格按照等电位的原则施工, 做符合安全要求的接地网, 只有如此我们的高楼大厦和其中的人员设备才能免遭雷击。 参考文献： 1陈一才.高层建筑电气设计手册M.北京:中国建筑工业出版社,1990. 2GB 50057-94,建筑物防雷设计规范(2000 年版)S. 3董景阳;浅谈高层建筑防雷及接地技术J福建建筑;2006.04.
