物业建筑防雷与接地管理手册.docx
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物业建筑防雷与接地管理手册
物业建筑防雷与接地管理手册
近年来，随着社会经济的发展，城市高层建筑的大量增加，及各种现代化电子系统的建立，雷电灾害给人类造成的损失和影响越来越大。
因此，物业管理公司和物业电工都应能够正确地掌握防雷与接地系统方面的基本知识和技能，以保证管理范围内的设备设施能够正常运行。
5.1雷电的危害及建筑物防雷等级
5.1.1雷电的分类和作用形式
雷电是由带电的雷云之间或雷云对大地的放电，雷电的作用形式基本上可以分为三类：
5.1.1.1直击雷
雷云直接对建筑物或地面上的其他物体放电的现象称为直击雷。
5.1.1.2雷电感应
雷电感应（也被称为感应雷）是雷电的第二次作用，即雷电流产生的电磁效应和静电效应。
雷云在建筑物和架空线路上空形成很强的电场，在建筑物和架空线路上便会感应出与雷云电荷相反的电荷（称为束缚电荷）。
在雷云向其他地方放电后，云与大地之间的电场突然消失，但聚集在建筑物的顶部或架空线路上的电荷不能很快地全部泄入大地，残留下来的大量电荷，相互排斥而产生强大的能量使建筑物遭受破坏。
5.1.1.3雷电波侵入
当架空线路或架空金属管道遭受雷击或与遭受雷击的物体相碰，以及由于雷云在附近放电，在导线上感应出很高的电动势，沿线路或管路将高电位引进建筑物内部，称为雷电波侵入，又称高电位引入。
5.1.2雷电的破坏形式
各类雷击的其破坏作用主要表现在以下四个方面：
5.1.2.1机械性破坏
机械性破坏由两种力引起，一种是强大的雷电流通过物体时产生的巨大电动力，另一种是雷电流通过物体时产生的热量，引起使物体内部的水分急剧蒸发而产生的内压力。
5.1.2.2绝缘击穿性破坏
高电压使供配电系统中的绝缘材料被击穿，造成相间或对地短路，使破坏的范围和程度迅速地扩大和增强。
同时高电压会对电子元件产生破坏（击穿），这是电气系统中最普遍的一种雷电破坏形式。
5.1.2.3热力性破坏
热力性破坏是雷电产生的巨大热量使物体燃烧和金属材料融化的破坏现象。
5.1.2.4无线干扰性破坏
由于雷电波中夹杂有大量高频杂波，对通信、广播、电视等电子设备和系统的正常工作有强烈的干扰破坏作用。
5.1.3建筑物的防雷等级
建筑物应根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性及后果，按防雷要求进行分类。
根据现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057的规定，民用建筑物应划分为第二类和第三类防雷建筑物。
在雷电活动频繁或强雷区，可适当提高建筑物的防雷保护措施。
5.1.3.1第一类防雷建筑物
由于一类防雷建筑物没有交给物业公司管理的先例，所以其分类介绍从略。
5.1.3.2第二类防雷建筑物
符合下列情况之一的建筑物，应划分为第二类防雷建筑物：
1.高度超过100m的建筑物；
2.国家级重点文物保护建筑物；
3.国家级的会堂、办公建筑物、档案馆、大型博展建筑物，特大型、大型铁路旅客站，国际性的航空港、通信枢纽，国宾馆、大型旅游建筑物，国际港口客运站；
4.国家级计算中心、国家级通信枢纽等对国民经济有重要意义且装有大量电子设备的建筑物；
5.年预计雷击次数大于0．06的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；
6.年预计雷击次数大于0．3的住宅、办公楼等一般民用建筑物。
5.1.3.3第三类防雷建筑物
符合下列情况之一的建筑物，应划为第三类防雷建筑物：
1.省级重点文物保护建筑物及省级档案馆；
2.省级大型计算中心和装有重要电子设备的建筑物；
3.19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物；
4.年预计雷击次数大于或等于0．012且小于或等于0．06的部、省级办公建筑物及其他重要或人员密集的公共建筑物；
5.年预计雷击次数大于或等于0．06且小于或等于0．3的住宅、办公楼等一般民用建筑物；
6.建筑群中最高的建筑物或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物；
7.通过调查确认当地遭受过雷击灾害的类似建筑物；历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物；
8.在平均雷暴日大于15d∕a的地区，高度大于或等于15m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物；在平均雷暴日小于或等于15d∕a的地区，，高度大于或等于20m的烟囱、水塔等孤立的高耸构筑物。
5.2建筑物防雷与接地系统概述
5.2.1建筑物防雷系统
5.2.1.1建筑物防雷措施
对一、二类防雷建筑物应考虑直击雷、雷电感应和雷电波侵入的防雷措施，对三类防雷建筑物主要考虑防直击和防雷电波侵入的措施。
以第二类防雷建筑物的防雷措施为例：
1．防直击雷的措施。
1）在屋顶的屋脊、屋檐、屋角、女儿墙等易受雷击部位装设环形避雷带。
2）防雷引下线不少于2根，其间距不宜大于20m。
且建筑物外廊各个角上的钢筋应被利用。
3）防直击雷和防雷电感应宜共用接地装置，冲击接地电阻不应大于10Ω，并与电气设备等接地共用同一接地装置，与埋地金属管道相连。
在共用接地装置与埋地金属管道相连情况下，接地装置宜围绕建筑物敷设成环形接地体。
4）高层建筑物中应有防侧击雷的均压环、避雷带。
2．防雷电感应的措施。
1）建筑物内的设备、管道、桥架等主要金属物，应就近接到防雷接地装置或者电气设备的保护接地装置上。
2）在平行敷设的管道、桥架和电缆金属外皮等金属物上做等电位联结。
3．防雷电波侵入的措施。
1）当低压线路全长采用埋地电缆或在架空金属线槽的电缆引入时，在入户端应将电缆金属外皮、金属线槽接地，并应与防雷接地装置相连。
2）电缆与架空线连接处应装设避雷器。
避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10Ω。
3）进出建筑物的各种金属管道及电气设备的接地装置应在进出处与防雷接地装置连接。
5.2.1.2防雷装置的组成
建筑物的防雷装置由接闪器、引下线、接地装置三部分组成。
1.接闪器
接闪器是吸引和接受雷电流的金属导体，常见接闪器的形式有避雷针、避雷带、避雷网或金属屋面等。
避雷针通常由钢管或钢棒制成，针尖加工成锥体，固定在建筑物或构筑物上。
避雷带一般安装在建筑物的屋脊、屋角、屋檐、山墙、女儿墙等易受雷击部位或建筑物要求美观、不允许装避雷针的地方。
2.引下线
引下线的作用是将接闪器收到的雷电流引至接地装置。
引下线一般采用圆钢或扁钢制成。
引下线的安装方式分为明敷设和暗敷设。
明敷设是沿建筑物和构筑物外墙敷设，暗敷设是将引下线砌于墙内或利用建筑物柱内的对角主筋可靠焊接而成。
3.接地装置
接地装置的作用是接收引下线传来的雷电流，并以最快的速度泄入大地。
接地装置包括接地母线和接地体两部分，接地母线是用来连接引下线与接地体的金属线。
接地体分为自然接地体和人工接地体。
自然接地体是利用基础内的钢筋焊接而成；人工接地体是人工专门制作的。
一、二类防雷建筑物的接地电阻R≤10Ω。
5.2.1.3避雷器
避雷器是一种过电压保护设备，分为阀式和排气式等。
避雷器用来防止雷电所产生的大气过电压沿架空线路侵入变电室或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。
避雷器可用来限制内部过电压，避雷器与被保护设备并联且位于电源侧，其放电电压低于被保护设备的绝缘耐压值。
5.2.2接地系统
5.2.2.1接地系统的内容及分类
1.接地的主要内容
接地包括供电系统接地、信息系统接地、防雷接地、防静电及直流接地与防电化学腐蚀接地以及特殊设备与特殊环境设备的接地等。
2．接地系统的分类
1）供电系统接地按其接地的作用，可分为两大类，即电气功能性接地和电气保护性接地。
功能性接地主要包括：
工作接地、直流接地、屏蔽接地、信号接地等。
保护性接地主要包括防电击接地、防雷接地、防静电接地、防电化学腐蚀接地等。
2）信息系统接地。
各种形式的电子系统，包括计算机、通讯设备、控制系统、语言系统等，按国际电工委员会（IEC）标准统称为信息系统。
其接地一般有防电涌过电压接地、电源工作接地、屏蔽接地、防静电接地、保护接地、电子设备的信号接地等。
3）防雷接地。
将雷电导入大地，防止建筑物的财产遭受雷电流的破坏，防止人身遭受雷击，此类接地称为防雷接地。
4）防静电接地。
将静电导入大地，防止由于静电积聚而使设备造成危害的接地称为防静电接地。
5.2.2.2低压配电系统的接地形式
1．低压配电系统的接地形式及其含义
低压配电系统系指1kV以下交流电源系统，我国低压变配电系统接地制式，采用国际电工委员会（IEC）标准，即TN、TT、IT三种接地制式，其中各字母的含义如下：
第一个字母表示电源端与地的关系：
T－电源端有一点直接接地；
I－电源端所有带电部分不接地或有一点通过高阻抗接地。
第二个字母表示电气装置的外露可导电部分与地的关系：
T－电气装置的外露可导电部分直接接地，此接地点在电气上独立于电源端的接地点；
N－电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。
第三个字母表示工作零线与保护线的组合关系：
C－工作零线与保护线是合一的；
S－工作零线与保护线是严格分开的。
2．TN系统的构成
低压电源端有一点（通常是配电变压器的中性点）直接接地，电气设备的外露可导电部分（如金属外壳）通过保护线与该接地点相连，这种连接方式称为TN系统。
国际标准IEC60364规定，根据中性线与保护线是否合并的情况，TN系统又分为TN-S、TN-C、TN-C-S三种。
1）TN-S系统。
在TN系统中，整个系统的中性线（N线）和保护线（PE线）是分开的，如图5-1所示。
优点：
A．正常时PE线不通过负荷电流，适用于数据处理和精密电子仪器设备，也可用于爆炸危险场合；
B．民用建筑中，家用电器大都有单独接地触点的插头，采用TN-S系统，即方便，又安全；
C．如果回路阻抗太高或者电源短路容量较小，需采用剩余电流保护装置RCD对人身安全和设备进行保护，防止火灾危险。
缺点：
A.由于增加了中性线，初期投资较高；
B.TN-S系统相对地短路时，对地故障电压较高。
2）TN-C系统。
在TN系统中，整个系统的中性线（N线）与保护线（PE线）是合一的，称为PEN线，
如图5-2所示。
TN-C系统就是通常所说的保护接零系统，该系统适合应用在三相负荷基本平衡的工业企业中，而对供电给数据处理设备和电子仪器设备的配电系统，不宜采用TN-C系统。
优点：
A.TN-C方案易于实现，节省了一根导线，且保护电器可节省一极，降低设备的初期投资费用；
B.发生接地短路故障时，故障电流大，可采用过流保护器瞬时切断电源，以确保安全。
缺点：
A.线路中有单相负荷，或三相负荷不平衡，及电网中有谐波电流时，由于PEN中有电流，电气设备的外壳和线路金属套管间有压降，对敏感性电子设备不利；
B.PEN线中的电流在有爆炸危险的环境中会引起爆炸；
C.PEN线断线或相线对地短路时，会呈现相当高的对地故障电压，可能扩大事故范围。
3）TN-C-S系统。
在TN系统中，前一部分的中性线和保护线是合为一体的，而后一部分将PEN线分为中性线（N线）和保护线（PE线），如图5-3所示。
在民用建筑及工业企业中，若采用TN-C系统作为进线电源，进入建筑物时把电源线路中的PEN线分为PE线和N线，这种系统线路简单经济，同时PEN线分开后，建筑物内有专用的保护线（PE线），具有TN-S的特点，因此，该系统是民用建筑中常用的接地形式。
优点：
适用于工矿企业供电，前面TN-C系统可满足固定设备的需要，后端TN-S系统可满足对电位敏感的电子设备的需要。
5.2.3接地装置
接地装置包括接地体和接地线两部分。
接地体分自燃接地体和人工接地体两种。
自接地体是指
兼作接地用的直接与大地接触的各种金属管道（输送易燃、易爆气体或液体的管道除外）、金属构件、金属井管、钢筋混凝土基础等。
人工接地体是指人为埋入地下的金属导体。
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