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【摘 要】 对高层建筑防雷接地的合理施工可满足建筑功能及建筑施工对质量要求，本文通过某工程实例对高层建筑电气防雷与接地的设计与施工中常见问题进行系统的研究和分析。
【关键词】 高层建筑;接闪器;引下线;接地装置;等电位;雷电感应
1、概况
某五星级酒店综合楼建筑总高度为143.8m，总建筑面积56328㎡.其中地下室二层，建筑面积为15156㎡。本工程防雷击次数Ng=0.392/a，为二类防雷建筑物，其防雷装置分外部防雷装置和内部防雷装置，并采取防闪电电涌侵入等措施。
2、外部防雷装置
2.1接闪器
①本工程接闪器采用Φ12镀锌圆钢作为避雷带沿着女儿墙、屋角、屋脊、屋檐、檐角及屋面等易受雷击的部位明敷接闪器，并在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的接闪网格。突出屋顶的所有金属物件（如：管道、金属小箱），金属构件与屋顶防雷装置相连，突出屋顶的非金属构件则应加装接闪器并和屋顶防雷装置相连。
②施工时应首先注意圆钢须为热轧镀锌圆钢且焊接处应刷防腐漆，其次是要注意屋面避雷带必须形成一个闭合电气回路，每个突出屋顶的金属、非金属物件都要处于接闪器的保护范围内。
2.2引下线
①本工程利用建筑物钢筋混凝土中的二根柱对角钢筋作为防雷装置的引下线，引下线设置在建筑物外部易受雷击的各个角上的柱子，总共设置17根，各引下线点间距小于18m。
②施工中首先应注意对于柱钢筋连接采用非焊接方式（如：绑扎、螺丝）连接的则一定要在二根连接钢筋间采用跨接焊接连接，各引下线上端与接闪器连接，下端与建筑物基础地梁及基础底板内钢筋连接，形成一个闭合的电流回路。且所有外墙一圈的引下线在屋外地坪1.2mm以下用-40×4镀锌扁钢引出至散水坡外大于1m处，以供散流及人工接地体的连接使用。
2.3均压环
①本工程自底层起每层设均压环，均压环利用圈梁内的外侧周边二根主筋通长焊接成闭合回路，并与防雷引下线焊接。所有外墙上金属物（如幕墙金属构件、栏杆、所有金属门窗等）应与防雷装置相连。
②按设计规范要求，对水平突出外墙的物件，如阳台、平台或其他的栏杆、门窗等较大金属物件，当滚球半径45m球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到上述物体时应采取相应的防雷措施，其计算如下：
A、避雷针高度h滚球半径h（越靠近屋面，h越小）
此时，按下列方法确定保护范围：
图1 单支避雷针的保护范围
（1）距地面h处作一平行于地面的平行线;
（2）以针尖为圆心，h为半径，作弧线交于平行线的A、B两点：
（3）以A、B为圆心，h半径作弧线，该弧线于针尖相交与地面相切，以此弧线起到地面止就是保护范围：（对称的锥体）
（4）避雷针在h高度的平面XY上的保护半径r按下列计算：
（1）
式中：h—为滚球半径，本工程为二类防雷建筑取45m作为被保护物的高度。
（5）避雷针在地面上的保护半径r为：
（2）
当h=h=45M时r=45M;当h→0时r也趋向于零。从上式可看出越靠近屋面避雷带（针）保护面积越小。
B、避雷针高度h>滚球半径h
此时，在避雷针上截取高度的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。
图2
从图2得r=r，从直角三角形BCE得：
r= （3）
从直角三角形BFG得
y==（4）
将r，y二表达式带入r=r则可推导出前面的（1）式。
从上述公式可看出，避雷针（带）离地越高，其保护范围相应越大。
另规范要求高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击。综上所述本工程要求从高度60m屋面处外墙部位各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体，如阳台、平台等均应与防雷措施有效连接。
③外墙内侧竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端应与防雷装置等电位连接。
2.3接地装置
本工程采用联合接地方式，即防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、电梯机房、消防控制室、监控室、计算中心、弱电系统等的接地共用统一接地极，要求接地电阻不大于1Ω。本工程利用基础内钢筋网作为接地体，其周围土壤含水率较高，导电性较佳，其每根引下线所连接钢筋表面积总和为：
S≥4.24Kc2
S—钢筋变面积总和（㎡）
Kc—分流系数，其值取0.44（接闪器成闭合环或网状的多根引下线为0.44）
由于本地下室面积较大，每根引下线连接钢筋面积远大于上值。
3、内部防雷装置
3.1总等电位连接
①本工程建筑物内所有电气设备不带电金属外壳、各金属支架、进出建筑物的各种金属总管、PE干线、强弱电井接地干线、建筑物金属构件等应进行总等电位连接。总等电位连接线应采用BVR导线或镀锌扁钢，连接时应通过等电位卡子、接线鼻子或抱箍，决不允许在金属官道上焊接。
②沿配变电所到强电井的桥架通长敷设一条-40*4的镀锌扁钢，另所有强弱电竖井内均垂直敷设一条-40*4的镀锌扁钢作为接地干线，其下端与基础接地装置可靠连接，竖井内每层水平敷设一条-40*4的镀锌扁钢作为楼层等电位连接带，且与垂直接地干线可靠连接。施工时需注意强弱电井接地干线应与每层楼板钢筋、PE干线、电缆桥架、强弱电箱柜金属外壳作可靠等电位连接。
3.2局部等电位连接
①本工程的变电所、电梯机房、水泵房、有洗浴设备的卫生淋浴间、游泳池等场所均设置辅助或局部等电位连接端子箱。 ②各楼层水平敷设的金属电缆桥架及其支架，均采用-25*4镀锌扁钢作接地干线沿支架或桥架全长平行敷设（全长至少二处与接地干线连接，该接地扁钢与竖井内接地干线相连，各段桥架间采用6MM2的编织铜线相连。
③其它如电梯轨道、金属门框、设施管道等导电体与附近的局部等电位箱做可靠连接;各管道井的金属管道每三层做一次等电位连接。
④施工时应注意：首先等电位的连接必须采用接地卡子、接线鼻子、抱箍等;其次等电位接线BVR不得小于6MM2;其三各等电位接线必须与干线相连，接地支线不得有串接现象。
3.3防感应雷电保护
本工程按五星级酒店宾馆要求设计，因此雷击电磁脉冲防护等级按A级要求备置。为减少雷击电磁脉冲的干扰，即应选择合理的建筑物外部屏蔽措施，敷设线路路径还应选择合适的浪涌保护器等。
①对进出建筑的电缆，应在进出端将电缆的全部外皮、金属导管等与电气设备接地相连，但须注意强弱电电气回路按不同的回路分开接地。
②进出建筑的金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地网上。
③为防止雷电流流经引下线和接地网时产生的高电位对附近金属物体电气线路、电气设备和电子信息设备的反击措施，应采取等电位接地措施。
④在变配电所高压侧各相上装设避雷器，在低压侧（配电主柜）处装设I级试验的电涌保护器作为第1级防雷击电磁脉冲过电压保护装置，其冲击电流不小于12.5KA，电压保护值不大于2.5KV;而对于进入消防控制室、弱电机房、电梯机房等含有重要电子设备负荷的配电设施，装设II级及以下试验的电涌保护器作为第2级防雷击电磁脉冲过电压保护装置，其电压保护水平值不大于1.5KV;对于航空障碍信号灯及其它用电设备和线路，在配电箱开关电源侧装设II级试验的电涌保护器，其电压保护值不大于2.5KV。
施工中应注意：a、电涌保护器的选择必须按照设计的要求选择，其标称导通电压、标称放电电流、最大放电电流等参数符合要求;b、SPD浪涌保护器安装线路上应有合适的过电流保护器件;c、浪涌保护器连接导线应短而直，其引线长度不宜超过0.5M。
参考文献：
1、建筑物防雷设计规范 GB50057-2010
2、新版建筑设备安装工程质量通病防治手册.中国建筑工业出版社
【关键词】 高层建筑;接闪器;引下线;接地装置;等电位;雷电感应
1、概况
某五星级酒店综合楼建筑总高度为143.8m，总建筑面积56328㎡.其中地下室二层，建筑面积为15156㎡。本工程防雷击次数Ng=0.392/a，为二类防雷建筑物，其防雷装置分外部防雷装置和内部防雷装置，并采取防闪电电涌侵入等措施。
2、外部防雷装置
2.1接闪器
①本工程接闪器采用Φ12镀锌圆钢作为避雷带沿着女儿墙、屋角、屋脊、屋檐、檐角及屋面等易受雷击的部位明敷接闪器，并在整个屋面组成不大于10m×10m或12m×8m的接闪网格。突出屋顶的所有金属物件（如：管道、金属小箱），金属构件与屋顶防雷装置相连，突出屋顶的非金属构件则应加装接闪器并和屋顶防雷装置相连。
②施工时应首先注意圆钢须为热轧镀锌圆钢且焊接处应刷防腐漆，其次是要注意屋面避雷带必须形成一个闭合电气回路，每个突出屋顶的金属、非金属物件都要处于接闪器的保护范围内。
2.2引下线
①本工程利用建筑物钢筋混凝土中的二根柱对角钢筋作为防雷装置的引下线，引下线设置在建筑物外部易受雷击的各个角上的柱子，总共设置17根，各引下线点间距小于18m。
②施工中首先应注意对于柱钢筋连接采用非焊接方式（如：绑扎、螺丝）连接的则一定要在二根连接钢筋间采用跨接焊接连接，各引下线上端与接闪器连接，下端与建筑物基础地梁及基础底板内钢筋连接，形成一个闭合的电流回路。且所有外墙一圈的引下线在屋外地坪1.2mm以下用-40×4镀锌扁钢引出至散水坡外大于1m处，以供散流及人工接地体的连接使用。
2.3均压环
①本工程自底层起每层设均压环，均压环利用圈梁内的外侧周边二根主筋通长焊接成闭合回路，并与防雷引下线焊接。所有外墙上金属物（如幕墙金属构件、栏杆、所有金属门窗等）应与防雷装置相连。
②按设计规范要求，对水平突出外墙的物件，如阳台、平台或其他的栏杆、门窗等较大金属物件，当滚球半径45m球体从屋顶周边接闪带外向地面垂直下降接触到上述物体时应采取相应的防雷措施，其计算如下：
A、避雷针高度h滚球半径h（越靠近屋面，h越小）
此时，按下列方法确定保护范围：
图1 单支避雷针的保护范围
（1）距地面h处作一平行于地面的平行线;
（2）以针尖为圆心，h为半径，作弧线交于平行线的A、B两点：
（3）以A、B为圆心，h半径作弧线，该弧线于针尖相交与地面相切，以此弧线起到地面止就是保护范围：（对称的锥体）
（4）避雷针在h高度的平面XY上的保护半径r按下列计算：
（1）
式中：h—为滚球半径，本工程为二类防雷建筑取45m作为被保护物的高度。
（5）避雷针在地面上的保护半径r为：
（2）
当h=h=45M时r=45M;当h→0时r也趋向于零。从上式可看出越靠近屋面避雷带（针）保护面积越小。
B、避雷针高度h>滚球半径h
此时，在避雷针上截取高度的一点代替单支避雷针针尖作为圆心。
图2
从图2得r=r，从直角三角形BCE得：
r= （3）
从直角三角形BFG得
y==（4）
将r，y二表达式带入r=r则可推导出前面的（1）式。
从上述公式可看出，避雷针（带）离地越高，其保护范围相应越大。
另规范要求高于60m的建筑物，其上部占高度20%并超过60m的部位应防侧击。综上所述本工程要求从高度60m屋面处外墙部位各表面上的尖物、墙角、边缘、设备以及显著突出的物体，如阳台、平台等均应与防雷措施有效连接。
③外墙内侧竖直敷设的金属管道及金属物的顶端和底端应与防雷装置等电位连接。
2.3接地装置
本工程采用联合接地方式，即防雷接地、变压器中性点接地、电气设备的保护接地、电梯机房、消防控制室、监控室、计算中心、弱电系统等的接地共用统一接地极，要求接地电阻不大于1Ω。本工程利用基础内钢筋网作为接地体，其周围土壤含水率较高，导电性较佳，其每根引下线所连接钢筋表面积总和为：
S≥4.24Kc2
S—钢筋变面积总和（㎡）
Kc—分流系数，其值取0.44（接闪器成闭合环或网状的多根引下线为0.44）
由于本地下室面积较大，每根引下线连接钢筋面积远大于上值。
3、内部防雷装置
3.1总等电位连接
①本工程建筑物内所有电气设备不带电金属外壳、各金属支架、进出建筑物的各种金属总管、PE干线、强弱电井接地干线、建筑物金属构件等应进行总等电位连接。总等电位连接线应采用BVR导线或镀锌扁钢，连接时应通过等电位卡子、接线鼻子或抱箍，决不允许在金属官道上焊接。
②沿配变电所到强电井的桥架通长敷设一条-40*4的镀锌扁钢，另所有强弱电竖井内均垂直敷设一条-40*4的镀锌扁钢作为接地干线，其下端与基础接地装置可靠连接，竖井内每层水平敷设一条-40*4的镀锌扁钢作为楼层等电位连接带，且与垂直接地干线可靠连接。施工时需注意强弱电井接地干线应与每层楼板钢筋、PE干线、电缆桥架、强弱电箱柜金属外壳作可靠等电位连接。
3.2局部等电位连接
①本工程的变电所、电梯机房、水泵房、有洗浴设备的卫生淋浴间、游泳池等场所均设置辅助或局部等电位连接端子箱。 ②各楼层水平敷设的金属电缆桥架及其支架，均采用-25*4镀锌扁钢作接地干线沿支架或桥架全长平行敷设（全长至少二处与接地干线连接，该接地扁钢与竖井内接地干线相连，各段桥架间采用6MM2的编织铜线相连。
③其它如电梯轨道、金属门框、设施管道等导电体与附近的局部等电位箱做可靠连接;各管道井的金属管道每三层做一次等电位连接。
④施工时应注意：首先等电位的连接必须采用接地卡子、接线鼻子、抱箍等;其次等电位接线BVR不得小于6MM2;其三各等电位接线必须与干线相连，接地支线不得有串接现象。
3.3防感应雷电保护
本工程按五星级酒店宾馆要求设计，因此雷击电磁脉冲防护等级按A级要求备置。为减少雷击电磁脉冲的干扰，即应选择合理的建筑物外部屏蔽措施，敷设线路路径还应选择合适的浪涌保护器等。
①对进出建筑的电缆，应在进出端将电缆的全部外皮、金属导管等与电气设备接地相连，但须注意强弱电电气回路按不同的回路分开接地。
②进出建筑的金属管道，在进出处应就近接到防雷或电气设备的接地网上。
③为防止雷电流流经引下线和接地网时产生的高电位对附近金属物体电气线路、电气设备和电子信息设备的反击措施，应采取等电位接地措施。
④在变配电所高压侧各相上装设避雷器，在低压侧（配电主柜）处装设I级试验的电涌保护器作为第1级防雷击电磁脉冲过电压保护装置，其冲击电流不小于12.5KA，电压保护值不大于2.5KV;而对于进入消防控制室、弱电机房、电梯机房等含有重要电子设备负荷的配电设施，装设II级及以下试验的电涌保护器作为第2级防雷击电磁脉冲过电压保护装置，其电压保护水平值不大于1.5KV;对于航空障碍信号灯及其它用电设备和线路，在配电箱开关电源侧装设II级试验的电涌保护器，其电压保护值不大于2.5KV。
施工中应注意：a、电涌保护器的选择必须按照设计的要求选择，其标称导通电压、标称放电电流、最大放电电流等参数符合要求;b、SPD浪涌保护器安装线路上应有合适的过电流保护器件;c、浪涌保护器连接导线应短而直，其引线长度不宜超过0.5M。
参考文献：
1、建筑物防雷设计规范 GB50057-2010
2、新版建筑设备安装工程质量通病防治手册.中国建筑工业出版社