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第5章 电气安全、防雷和接地保护

引下线的作用是将避雷网（带）与接地装置连接在一起，使雷电流构成通路，通常利用主体结构的柱主筋或剪力墙中钢筋作暗装引下线。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，引下线上电压降减小，反击危险也相应减少。引下线应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于规范的要求，应尽可能增加引下线的数量，适当减少引下线间距。由于高层建筑物引下线很长，雷电流的电感应压降很大，需要在每隔一定的高度处用均压环将各条引下线在同一高度连接起来，并接到同一高度的屋内金属物体上，以减小其间的电位差，避免发生反击。均压环通常利用圈梁两主筋焊通成闭合回路。高层建筑引下线必须保证全长焊通，为避免接错钢筋，同一柱内引下线不宜小于两根主筋，主筋截面不应小于，钢筋连接处应采用搭接焊，搭焊倍数为圆钢直径的倍，双面焊，焊缝饱满、平整，以减少接触电阻。

2、接地装置

接地装置包括接地体和接地线。接地装置的优劣与接地电阻和接地方式有关。为便于与各种入户金属管道相连，降低跨步电压，建筑物防雷接地一般采用周圈式接地。防雷接地应尽量利用自然接地体作为接地装置，只要基础采用硅酸盐水泥和周围土壤的含水量不低于’（，基础外表面无防腐层或有沥青质的防腐层时，可利用基础内钢筋作接地装置，否则应加设人工接地装置。高层建筑通常利用桩基础、箱形基础作接地装置，这些基础连成的接地网有较大的电容，其冲击阻抗很小。施工中通常将桩基的抛头钢筋与承台板主筋焊接，并与承台上作为引下线的柱钢筋焊通，再与整个底板内钢筋或地梁中的钢筋互相连通，将桩基主筋与地梁主筋焊接成一个闭合的水平接地网，以形成均压。由于防雷装置直接装在建、构筑物上，建筑物防雷接地与电气设备接地等无法隔离。通常建筑物的防雷接地与电气设备的接地、微电子设备接地均应连接成统一的接地系统，其共用接地电阻按其中最小值选定。一般要求，接地电阻值。

3、防测击雷

侧面雷击的保护一般不需专设接闪器，是将窗框架、栏杆、表面装饰物等较大的金属物连到建筑物的钢构架或钢筋体上进行接地。其次，金属门窗、栏杆等金属物利用均压环就近与防雷装置连接。通常根据建筑防雷类别，将各层（或隔几层）圈梁内的周边主筋焊通，成为均压环，并与防雷引下线相连，然后将金属门窗的框架、金属栏杆、表面装饰物等较大金属物与均压环连接，达到防侧击雷

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的要求。在高层建筑施工中，往往电气预埋、幕墙、金属门窗施工不是同一支队伍，这样存在交接、配合问题。在主体结构施工中，电气预埋队伍进行预埋件的接地连接，而门窗施工队伍应保证门窗的可靠接地。通常由圈梁主筋引出） 圆钢（或扁钢），圆钢（或扁钢）与接地端子板搭焊连接，接地端子板再与固定金属窗框的铁板架采用螺丝锁紧。幕墙主金属框架与避雷带或均压环的连接，一般由建

筑装饰的幕墙施工单位负责，但土建、装饰、安装应积极主动、密切配合。幕墙防雷应保证立柱与立柱、立柱与横梁之间可靠跨接以及立柱与角码、角码与主体结构预埋件与均压环可靠连接。导线连接应除掉材料表面的保护膜，不同金属材料连接应采取防电化腐蚀的措施。幕墙结构应自上而下与建筑物结构的防雷装置可靠连接。当幕墙与屋面女儿墙平齐时，其所有金属主构架必须与避雷带（网）进行可靠连接，还必须与高层建筑的均压环进行可靠连接，在幕墙底部亦应与防雷装置连接。在实际施工中，往往忽略幕墙底部与防雷装置的连接，应特别注意。

4、建筑物内部防雷

内部防雷包括防雷电感应，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。

5、等电位联结

等电位是用连接导线或过电压保护器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、电气和电讯装置等连接起来。为保证建筑物内部不产生反击和危险的接触电压、跨步电压，应当使建筑物地面、墙板和金属管、线路等都处于同一电位，为此钢筋混凝土建筑物应在各层的适当位置预埋与房屋结构内防雷导体相连的等电位连接板，以便与接地主干线相连。由于电力、电信线路不能直接接到地线上，电涌保护器实现了电气设备、电子设备的等电位联结。建筑物等电位联结干线应从与接地装置有不少于两处直线连接的接地干线或总等电位箱引出，等电位联结干线或局部等电位箱间的连接线形成环形网络，环形网络应就近与等电位联结干线或局部等电位箱连接，支线间不应串联连接。总等电位联结一般设在地下室或靠近地平面处，将进出建筑物的金属管道、建筑物钢筋接地网、所有强弱电电源线、信号线的接地线进行联结。高层建筑物内各种金属导体和管道如金属门窗、设备的金属外壳等作等电位连接；电源

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线、信号线通过电涌保护器实现等电位连接；建筑物各处的均压环、起到一定电磁屏蔽作用的钢筋网、各处的电气以及防雷等电位连接导体形成总等电位连接，最后与联合接地系统相连，形成一个理想的“法拉第笼”。

6、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要采取屏蔽措施，使仪器处于无干扰的环境中。屏蔽的有效性不仅与房间加装的屏蔽网和仪器金属外壳—屏蔽体本身有关，还与微电子设备的电源线和信号线接口的防过电压、等电位联结和接地等措施有关。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。电气线路的主干线一般集中于高层建筑物的中心部位（其雷电电磁场强度最弱），避免靠近做为引下线柱筋的位置，缩小干扰的范围。穿线钢管和线槽等都应与各楼层的等电位连接板和接地母线相联结，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的措施，从配电盘引出的线路应穿钢管，钢管的一端应与配电盘外壳相连，另一端应与用电设备外壳、保护罩相连，并应就近与屋顶防雷装置相连。当钢管因连接设备而中间断开时应设跨接线，在配电盘内，应在开关电源侧与外壳之间装过电压保护器。

综上所述，在高层建筑防雷接地系统的设计和施工中，运用法拉第笼原理，将内部防雷接地装置与外部防雷接地装置结合起来，综合考虑接闪、分流、均压、屏蔽、布线和接地等要素，良好地设计方案和优质的施工，才能真正提高建筑物防雷的可靠性。

5.3接地系统概述

我国380/220V低压配电系统多采用中性点直接接地的方式，以便取得220V的相电压，并在单相接地故障后迅速自动切除故障。在直接接地的中性点通常有三类引出线，它们是中性线（代号不N）、保护接地线（代号为PE）、和保护中性线（代号为PEN）。

供配电系统中电气设备的接地方式：

TN-C：三相四线制供电，分别引出L1,L2,L3,PEN。PEN为保护接零方式，

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即设备外壳连接到工作零线上（通常PEN要在用电侧进线处做重复接地）。节省线路有色金属，工业供电常用（三相负荷相对平衡运行时，PEN线上的电流一般不太大），民用建筑不用。

图5-1 TN – C

TN-S:三相五线制供电，分别引出L1,L2,L3,N,PE。N为工作零线，PE为专用保护接地线，即设备外壳连接到PE上。因为用5线配电，有色金属用量大，多为民用建筑配电选择方式，对于大量单相负荷造成的三相不平衡问题，因为N为专用，平时PE不导电，安全性好。

图5-2 TN –S

TN-C-S：变压器引出为TN-C方式，在某级配电系统开始将PE与N从PEN中区分开（二者此后不得再见面握手），也就是该分歧点之前为TN-C型式，此后类似TN-S（不是真正的TN-S）。对于要求不严格的民用建筑可以选用，如变压器及一级配电用TN-C，在建筑电源进线总箱处将PE从PEN中分离，建筑二级配电仍为5线制。

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图5-3 TN – C –S

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