中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会年会|建筑防雷接地工程设计常见问题"专题座谈纪要

       2018年5月8日，中国建筑学会建筑雷电防护学术委员会（以下简称“雷电防护委员会”）第一届第二次会员代表大会胜利召开，8日上午雷电防护委员会创新会议模式，组织两场专题座谈会，其中一组讨论题目为“建筑防雷接地工程设计常见问题”，主要集中于讨论雷电防护装置和SPD的应用两部分，会议由苏州一科科建建筑设计研究院电气总工谢炜和中国建筑西南设计研究院有限公司设计三院电气总工李慧主持，参与座谈会的有建筑设计院、建筑施工总承包单位、防雷产品制造企业、防雷产品检测单位、审图单位、高等院校等近40家企事业单位代表。参会代表针对建筑防雷接地工程中常见问题从设计、审查、施工、产品应用、系统运行等各个角度展开了非常热烈的讨论，给出了许多非常好的意见和建议，大会最后对讨论问题形成了统一的意见和结论。最终由两位主持人对本次会议的讨论进行了记录整理，下面分享会议讨论常见典型问题和会议结论：

谢炜 李慧

      1. 对于钢筋混凝土建筑，是否设均压环？《建筑物防雷设计规范》GB50057-2010中没有规定，《防雷装置设计技术评价规范》QX/T106-2009这规定，土建施工的方法能否满足等电位要求？

       答：1）在建筑物上部如果不设置防雷等电位连接，则引下线和金属物或线路之间需要满足间隔距离的要求，否则可能发生火花放电（即闪络）。根据GB 50057-2010 《建筑物防雷设计规范》 4.3.8条1款（式4.3.8）和4.4.7条1款（式4.4.7），各类防雷建筑物的间隔距离和引下线计算点到等电位连接点之间的距离成正比。因此，有必要在建筑物竖向多设置横向的防雷等电位连接环（即均压环），以降低引下线对金属物或线路发生火花放电的几率。

2）根据GB/T 21714.3-2015/IEC 62305-3：2010 《雷电防护第3部分建筑物的物理损坏和生命危险》 E. 6. 2. 1 条，“高度超过30 m 的建筑物，推荐在20 m 高度处，及其上方每隔20 m 均设置防雷等电位连接环”。然而，作为引下线的竖向主筋和每层梁内横向钢筋之间通常仅满足土建施工的粘接锚固要求，不具有可靠的电气连接；当利用梁内钢筋做为防雷等电位连接环时，需要在梁内钢筋和柱内主筋之间利用卡夹器作机械连接或者焊接。

3）以上措施主要是针对第二类和第三类防雷建筑物。对于第一类设置非分离接闪器的建筑物，GB 50057-2010 第4.2.4条根据该类防雷建筑物遇电火花可能发生爆炸危险的特性，明确要求应设置环间垂直距离不大于12m的等电位连接环。

总之，高层建筑物需要设置防雷等电位连接环，环间距可按不大于20m；作为防雷等电位连接环的梁内钢筋和作为引下线的柱内主筋之间应采用卡夹器作机械连接或焊接。

       2. 建筑物金属窗、塑钢窗（内含塑钢窗加强筋）是否需要和防雷装置连接？如需要，从什么高度开始连？

       答：1）依据BS 6651-1999《建筑物防雷装置实施规范》 A.2.3 “短的、孤立的金属部分（如金属窗框等），等电位连接可以忽略”。那么，对于连续的金属窗等（如玻璃幕墙的金属构件），则需要和防雷装置作等电位连接。

2）GB 50601-2010《建筑物防雷工程施工与质量验收规范》第6.1.1 条1款 （强条）“建筑物顶部和外墙上的接闪器必须与建筑物栏杆、旗杆、吊车梁、管道、设备、太阳能热水器、门窗、幕墙支架等外露的金属物进行电气连接。”按照防侧击措施，建筑物侧面可能遭受侧击的金属窗应与防雷装置（可利用引下线和防雷等电位连接环构成的接闪网格）可靠连接。

根据GB 50057-2010第4.3.9条条文说明，防侧击的接闪网格应符合IEC 62305-3-2010第Ⅳ级防雷要求，即满足20m×20m接闪网格。考虑到和金属窗连接方便，可以每两层设置水平接闪带，分别在上下两层的金属窗侧预留连接板，以便后期连接使用。

3）塑钢窗的外包塑料是绝缘层，其制造标准并不要求其内骨料有较好的连通导电性。由于塑钢窗连接不便，且人体不容易接触其金属部分，通常不要求做防雷等电位连接。

       3. 当建筑物内设有变电所且与弱电系统共用接地系统时，规范要求接地电阻为1 欧，有些项目在实际检测中较难满足，多个业主向我单位咨询建筑的接地电阻能否放宽？按各系统要求的接地电阻最小值取？

       答：GB50343-2012 《建筑物电子信息系统防雷技术规范》第5.2.5条，防雷接地与交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地应共用一组接地装置，接地装置的接地电阻值必须按接入设备中要求的最小值确定。

GB50057-2010 第4.2.4条，第4.3.6条和第4.4.6条要求，共用接地装置的接地电阻应按50Hz电气装置的接地电阻确定，不应大于按人身安全所确定的接地电阻值。

严格来说， 1Ω接地电阻在发生高压接地故障和雷电流冲击等情况下也未必安全。接地电阻值的大小与电能流入大地的分布情况，以及大地自身的性质有关。接地电阻的低阻值需要在造价和系统要求上做出妥协，当不能经济地满足系统要求时，尚可配合等电位联结等其他措施。历史证明，希望通过把接地电阻值降低到绝对的低值以避免危险电位，满足功能要求都是不现实的。

（另据相关专家透露，正在编制的全文强制性标准，将会取消接地电阻不大于1Ω的要求，对接地电阻的要求趋于理性化，使功能性和经济性协调统一。但标准尚未发布，暂不可作为设计依据。）

工程中，建筑物的接地装置推荐采用自然基础接地极，电阻值稳定、不容易腐蚀。其中，环形或网状基础接地极便于实现对跨步电压的电位控制，并且适合电子系统的应用。自然基础接地极的电阻值通常容易控制在不大于10Ω，能够满足绝大多数的实际应用。

       4. 防雷产品成品化   

       当前国内防雷工程多是施工现场加工，其施工质量受制于人员素质和技术，防雷产品能否成品化，使得防雷工程质量能够提高，如接地系统是否允许采用成品连接件？

       答：1）根据建筑造型设计成品接闪装置，如：女儿墙金属压顶，艺术接闪针和艺术接闪瓦等；

2）防雷产品标准化、产业化值得推广，希望有国内厂家能研发并提供防雷成型产品。

      5. 针对信息系统配电和一般低压配电，各级SPD应该如何选择？

       答：各级SPD的设置应遵守能量协调配合的原则。并应符合以下要求：

①设备的耐冲击电压额定值Uw和SPD有效电压保护水平UP/F之间应符合：UP/F≤Uw；

②SPD的In值应按安装点的预期放电电流选择。

根据GB 50343-2012 第5.4.3条的内容，电源引入的总配电箱处的SPD将泄放大部分的雷电流（80%以上的雷电流），最后一级SPD的有效电压保护水平应小于设备的耐冲击电压值。各级SPD的协调配合需要满足能量配合要求，即各级SPD应正常工作，且不应超过其最大能量耐受，该能量取决于波形和试验类别，最好由制造厂家提供。

       6. 连接导线的长度对SPD保护的有效性有无影响？

       答：雷电冲击电流呈高频特性，施加在被保护电气设备上的雷电冲击电压为SPD的电压保护水平加上连接线上的电感电压降，称为SPD的有效电压保护水平。

GB 50057-2010  第6．4．6 条，电涌保护器的有效电压保护水平，应符合下列规定：
1 ）对限压型SPD：

2 ）对电压开关型SPD，应取下列公式中的较大值：

式中：
——SPD的有效电压保护水平（kV）；

——SPD的电压保护水平（kV）；

——电涌保护器两端引线的电感电压降，即。
3 ）为取得较小的SPD有效电压保护水平，应选用有较小电压保护水平值的SPD，并应采用合理的接线，同时应缩短连接SPD的导体长度。

GB 50343-2012第6．5．1 条，电源线路浪涌保护器的安装应符合下列规定：  1各级浪涌保护器连接导线应短直，其长度不宜超过0．5m，并固定牢靠。

因此，连接导线应短而直，规范要求不大于0.5m，应在设计说明中强调。

特殊情况下，在低压配电柜中，SPD设于上方电源进线断路器处，而PE排设于柜底，可在柜内上部SPD侧面设置“中间接地端子”，以减小连接导线长度，见图1。

注：1—柜底接地端子；2 —中间接地端子；3—SPD。

图1  减小SPD连接线长度的接线