建筑电气防雷接地系统设计

龚宇

深圳市建筑设计研究总院有限公司

摘要：随着生活水平的提高,人们对建筑用电的安全提出了更高的要求,其中防雷接地的设计变得越来越重要。建筑物如果遭受到雷击现象，那么会对建筑物以及人员的安全产生严重的威胁。因此必须做好建筑电气中的防雷接地设计，提高人们周围环境以及建筑物的安全性。

关键词：电气防雷接地设计

一、建筑物防雷分类

雷击是一个概率事件，建筑物防雷设计，应根据国家标准GB50057-2010《建筑物防雷设计规范》进行设置。设计建筑物防雷前提，首先是要确定建筑物的防雷等级，防雷等级应根据其建筑物的重要性和使用性质来确定。建筑物防雷的分类原则详见下表1。

二、年预计雷击次数计算

年预计雷击次数是指某建筑物在一年内，其单位面积所遭受到雷电袭击的次数，年预计雷击次数与建筑物所处的地况、当地雷暴日、建筑物等效面积有关；年预计雷击次数是分析建筑物防雷等级分类的一个必要性指标。建筑物年预计雷击次数其值确定如下：

三、各类防雷措施

第一类防雷：主要对预防直击雷采取相应措施，应当装设独立避雷针或者架空避雷网，安装架空避雷网时，应注意其网孔尺寸不应超过5×5m或6×4m，使被保护的建筑物及突出屋面的所有物体都在接闪器保护范围之内。如果难以装设独立的避雷针或避雷网时，如一类高层建筑物或者其它原因，可直接装在建筑物上，但是该建筑物必须装设均压环，均压环之间的距离不大于12m，且所有引下线和建筑物的金属设备都与环相连；所有的避雷针应利用其屋面的避雷带连接起来，其引下线应不少于2根，且引下线之间的距离不得超过12m，并且在每根引下线的接地电阻不允许超过10Ω，为保护建筑物屋面上突出的建筑和设备，应在顶部位置装设避雷针。

第二类防雷：主要对预防直击雷采取相应措施，一般在建筑物容易遭受雷击如屋角、屋檐或女儿墙等部位设置避雷带，如果非金属物体不在其屋面接闪器保护范围内，闪器，但冒出屋面的金属物体应与其屋面的防雷装置连接，避雷网格尺寸不大于10×10m或12×8m，所有的避雷针应利用避雷带连接起来，突出屋面部分宜沿突出建筑轮廓装设避雷带。若专设引下线，其根数至少2根，且引下线之间的间距不能超过18m，同时每根引下线需满足其接地电阻应小于10Ω。若利用建筑物内的钢筋混泥土柱子作为引下线，其根数与冲击接地电阻不做规定，但其间距不允许超过18m。

第三类防雷：主要对预防直击雷采取相应措施，一般在建筑物容易遭受雷击如屋角、屋檐或女儿墙等部位设置避雷带。如果非金属物体不在其屋面接闪器保护范围之内，应当单独装设接闪器，并且与屋面的防雷装置连接起来。若在接闪器保护范围之内，可不装设接闪器，但冒出屋面的金属物体应与其屋面的防雷装置连接，采用避雷带保护时，避雷带网孔不大于20×20m或24×16m，如果该建筑物其属于平屋面，且该建筑宽度不超过20m，其防雷设计可只沿屋面周边（女儿墙）敷设一圈避雷带。若专设引下线，其根数至少2根，且引下线之间的间距不能超过25m，同时每根引下线需满足其接地电阻应小于30Ω。若利用建筑物内的钢筋混泥土柱子作为引下线，其根数与冲击接地电阻不做规定，但其间距不允许超过25m。

四、接地系统

接地是把可能带电的金属外壳上的电引入到大地中，以免设备发生漏电，人碰到电导体而发生触电事故。系统接地是指在电源端接地，保护接地是指在用电设备端，为了用电安全及人身安全，需采用接地故障保护，接地故障保护选取均根据低压配电系统的接地方式确定。低压配电系统的接地有TN系统、TT系统、IT系统三种方式。其中TN系统又分为三种：TN-S系统、TN-C系统、TN-C-S系统。具体介绍见表3。

（见图1）整个系统的中性线

和保护线是合一的PEN线兼中性线和保护线，节省一根线，但PEN线在系统内要传导故障电压，故障电流大，选择过电流保护三相负载均衡

TN-S系统

（见图2）整个系统的中性线

和保护线是分开的中性线和保护线分开，非故障时保护线无电流流过，比较安全，只是多一根线，但故障时，保护

线在系统类要传导

故障电流，故障电流

大，选择过电流保护防电击要求较高、爆炸、有火灾危险的环境

TN-C-S系统

（见图3）系统中在进建筑物前，其中性线和保护线是合一的，进入后，其线是分开的应用较广，故障电流大，选择过电流保护用于建筑物没有自己独立的变电所

TT系统

（见图4）

电源端有一点直接接地，电气装置外露的导电部分直接接地因电源系统有两个独立接地，在发生接地故障时，故障电流比较小，一般为几十安培，故不能采用过电流保护，而采用剩余电流保护器户外用电、城市公共用电、高压中性点经低电阻接地的变电所

IT系统

（见图5）

电源端带电部分不接地或者通过高阻抗接地，电气装置外露的导电部分直接接地接地故障电流

小，发生接地故障无需立即切断回路，保证其供电连续性，只发生报警，需安装绝缘监视器对供电连续性较高的场所，如应急电源、医院手术室等

五、结束语

在防雷接地系统设计中，防雷设计首先应确定建筑物的防雷等级，根据其环境因素、地理位置和雷电活动规律、系统设备的重要性，分别采取相应的防雷措施。接地是根据低压配电系统的接地方式采取相应的故障保护措施，来防止触电事故，保证人身安全和用电设备正常运行。