基于建筑电气防雷的等电位接地研究

【摘要】等电位接地是防雷系统中的概念，近年来随着信息技术的不断发展，计算机等微电子设备大量进入各类高层建筑，由于其灵敏度高、耐压低，很容易受雷电电磁波干扰，使电子设备受到不同程度的损坏，防雷与接地技术的好坏，直接影响整个建筑物的智能化程度和使用功能，也是关系建筑物和人身安全的头等大事。因而，建筑物的防雷接地技术就越来越受到人们的重视。

【关键词】建筑物；防雷；电位接地；探究

一、雷电入侵建筑物的途径

1、配电线路引入雷电。根据线路上的过电压的成因及危害可分为以下种情况：①市电线路架空布设时遭直接雷击，因线路较长，发生的几率较大，线路上的雷电流相当大，危害也很大。②市电线路架空布设，附近发生雷击时，雷电电磁场使得线路上感应到雷电流。有较大的发生几率，但雷电流不太大。③市电线路走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流。相对前面两种情况来讲，发生几率及雷电流都不大。④建筑物内配电线路受避雷针引下线电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小和发生几率与建筑结构及布线有关。垂直方向的线路、没有屏蔽而且离引下线较近时，发生几率及雷电流较大。⑤建筑物内配电线路受户外附近雷击电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点电流等有关。当建筑物屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流就较大。

2、通信线路引入雷电。通信线路感应雷电后，雷电直接传到设备，并将设备损坏，通信线路上产生雷电的以下几种情况为：①通信线路在室外架空布设时遭直接雷击，因通信线有绝缘层、架空布线的情况不多等原因，因此，发生几率较低，但一旦发生，线路上的雷电流大。②通信线路在室外架空布设，附近发生雷击时，线路上感应到雷电流。如架空线路较长，则有较大的发生几率。③通信线路在室外走地缆沟或埋地布设，发生雷击后雷电流入地时，线路上感应到雷电流，雷电流不大。④建筑物内通信线路受引下线电磁场感应而产生雷电流，如线路没有屏蔽又离引下线较近，则发生几率大，而且雷电流也足以将通信口损坏。⑤建筑物内通信线路受户外附近雷击电磁场感应而产生雷电流，雷电流的大小与建筑物的屏蔽性、布线、落雷位置、落雷点雷电流等有关。当建筑物屏蔽性较差、线路靠外墙、落雷点靠楼较近、落雷点电流大时，线路感应雷电流较大。

3、地反击危害。地反击是指同一设备或系统同时连接到几个互相没有直接电气连揍的地网，当雷击时，各地网之间可能存在较高的电位差，该电位差通过地线直接加在同一设备系统上，该电位差有可能将设备损坏。接地系统不符合要求的主要危害是会产生地反击，雷击时地电位抬高，该高电位通过地线传到设备，此时，如设备有低电位的外接线则会形成电位差损坏设备，如设备没有外接线或外接线都呈高阻状态则没有电位差，属于水涨船高性质，设备不会损坏。

4、雷电电磁场。雷电电磁场是指：建筑物附近发生雷击或建筑物本身遭雷击时，建筑物内有较强的交变电磁场，处在该交变电磁场中的设备有可能损坏。

二、建筑物的防雷措施

建筑物防雷设计时，既要考虑对直接雷击进行防护，也要考虑对感应雷击的防护。防雷及接地安装工程作为一个子分部工程，包含下述分项工程：接闪器安装，避雷引下线和变配电室接地干线敷设，接地装置安装，建筑物等电位联结。

1、接闪器。接闪器应由下列的一种或多种组成：1）独立避雷针；2）架空避雷线或架空避雷网；3）直接装设在建筑物上的避雷针、避雷带或避雷网。上述接闪器中应用最多的是直接装设在建筑物上的避雷网。避雷网应严格按照图纸的位置安装，不得随意改变位置，焊接固定的焊缝饱满无遗漏，搭接倍数符合规范要求，焊接部分补刷的防腐油漆完整。然后建筑物顶部的避雷网必须与顶部外露的其他金属物体连成一个整体的电气通路，且与避雷引下线连接可靠。

2、避雷引下线。避雷引下线有明敷和暗敷两种安装形式。现代大部分建筑均利用建筑构件内钢筋作引下线，这样节约、美观、同时可以达到比较理想的效果。现代建筑多利用建筑物基础钢筋做接地装置，同时在建筑物四周敷设镀锌扁钢形成环形接地网。防雷接地的人工接地装置的接地干线埋设，经人行通道处应做以下处理，以防跨步电压的伤害，埋地深度不应小于1m，且应采取均压措施或在其上方铺设卵石或沥青地面。接地装置的安装目的就是使建筑物的接地电阻达到设计要求，所以当自然接地体的接地电阻达不到设计要求时，要加装人工接地体。

3 等电位联结。雷电防护的本质就是等电位连接。凡能够直接接地的金属物体均应作有效电气连接并共同接地，形成绝对的等电位体（又称法拉第笼），使之同时具备接闪、分流、屏蔽等多种功能，及时将雷电流泄放入地。凡不能直接接地的电源线、信号线等，应通过串/并联电涌保护器等方法实现瞬间等电位，使设备、线路、大地形成有条件的等电位体。通常情况下，电涌保护器与大地之间的通路呈高阻态，不影响供电和设备运行；遇雷击或过电压时，电涌保护器迅速与大地导通，将过电流泄放入地。

三、浪涌保护器的使用

当电气回路或者通信线路中因为外界的干扰突然产生尖峰电流或者电压时，浪涌保护器能在极短的时间内导通分流，从而避免浪涌对回路中其他设备的损害。基本与特点是：1）保护通流量大，残压极低，响应时间快；2）采用最新灭弧技术，彻底避免火灾；3）采用温控保护电路，内置热保护；4）带有电源状态指示，指示浪涌保护器工作状态；5）结构严谨，工作稳定可靠。

目前，浪涌保护器（SPD1采用的是多种器件的组合，包括放电间隙、气体放电管、晶闸管和三端双向可控硅元件类型的开关型浪涌保护器件，以及压敏电阻器和瞬态电压抑制二极管（TVS）类型的限压型浪涌保护器件。通过多级防护达到，为雷电流提供泻放回路，抑制瞬态电压升高。在选择浪涌保护产品时，要注意选择残余电压低、全面保护、智能化的产品。残余电压是雷电压经浪涌倮护器泄流钳位后的电压，在保证工作前提下，残压越低设备越安全。安装浪涌保护器的最根本的目的就是将雷电压抑制下来，因此残压是防雷最重要的性能参数。浪涌保护器只有线对地的保护是不安全的，各线之间、各线对地之间都应有保护。

浪涌保护器通常提供继电器触点接入到消防报警等其它系统中，有的还提供声音报警、放电次数统计、氧化锌劣化指示，通过数码管或液晶屏显示雷击发生时刻、三相电压及三相负载是否平衡，可根据具体需要进行选择。浪涌保护器内通常采用并联、串连结构，设置多路快速熔断保险丝监测各个氧化锌压敏电阻。发生强烈雷击后，浪涌保护器中氧化锌压敏电阻有个别损坏时，相应的保险丝熔断，通流能力出现劣化，浪涌保护器还有保护功能，发生后续雷击时浪涌保护器还能起到保护作用。

四、结语

综上所述，建筑电气防雷等电位接地工作是一项十分重要的工作。我们要通过合理的、系统的防雷设计，保证建筑防雷接地的施工质量，使建筑电气防雷等电位接地设施发挥作用，从而有效地防止雷电对建筑物的侵害。

【参考文献】

[1]杨长勇，梁洁 华中地区电网事故分析及对策卟电力安全技术，2005，7（2）.

[2]GB 50343-2004，建筑物电子信息系统防雷技术规范[S]中国新技术新产品.