梁文钢 张灿

摘要：近几年，我国经济迅速发展，人民生活水平逐步提高，居住环境日益改善，一些大中城市的高层建筑如雨后春笋般拔地而起。众所周知，高层建筑由于在地面凸起的高度更容易遭到雷电的危害，特别是近年来楼房越来越高，楼内随着办公自动化的发展，计算机及其网络的大量使用，对雷电干扰、地电位的干扰要求越来越严。十几年前普通老百姓家中的家用电器大多还只有电视机，如今大屏幕液晶平板电视、冰箱、洗衣机、空调、电热水器、微波炉都已经成为一般家庭的常用电器。我们知道36V是安全电压，但只是在一般情况下，在特殊情况时十几伏的电压也是非常危险的。因此，高层建筑的接地问题也就显得越来越重要。

关键词：雷电防护;等电位连接

引言

防雷等电位连接是将分开的导电装置各部分用等电位连接导体或电涌保护器（SPD）做等电位连接。它在内部防雷装置中的目的是减小建筑物金属构件与设备之间或设备与设备之间由雷电流产生的电位差。防雷等电位连接区别于电气安全的等电位连接，最主要是将不能直接连接的带电体通过电涌保护器做等电位连接。

室外防雷保护的目的是防止雷电直接击中建筑物引起建筑物着火，或击坏建筑物的结构，闪电放电必须用接闪装置把它拦截并使雷电流通过引下线和接地极而安全地泄入大地。与此不同，室内防雷保护的目的，则注重保护人身和室内设施的安全，特别是电气装置和设备等的安全。因此必须防止建筑物内部及电气装置内部由于过电压而击穿，同时也应把电气系统内的感应电压限制在安全值之内。这后一种情况对工作电压和绝缘水平都很低的电子系统就显得更为重要。在电子计算机上，一个微小的干扰可能造成电子计算机系统瘫痪，从而产生较大的经济损失。因而高层建筑的防雷接地问题，也就越来越引起人们的重视。

雷电对建筑物的破坏力十分巨大，它不仅会毁坏建筑物本身，对于建筑物内人的生命财产安全危害也不容忽视。

本论文以现代建筑物为主要研究对象，针对现代建筑雷电防护中等电位连接的概念、基本原则、方法和等电位连接的作用进行了研究分析。通过对电气安全、防雷设计规范以及实际工程中等电位连接几个方面，重点研究了等电位连接在雷击防护、触电保护等发挥的作用及其重要性，以及等电位的检查与测量的要求，确保等电位连接的可靠性，保护人员和设施的安全。

等电位连接是综合防雷系统中最重要的一项基本措施，在电气安全技术不断地发展和更新的进程中，我们注意到大量电气事故是由过大的电位差引起的。为防止过大的电位差而导致的种种电气事故，国际上非常重视等电位连接的作用，从20世纪60年代起大力推广等电位联结安全技术的应用，新建建筑物中基本上都采用了等电位联结。根据理论研究，等电位连接作用范围越小，电气就越安全。建筑物做好等电位连接后，整个建筑物就會成为一个统一的等电位提体，从而起到防雷作用。它对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用都十分重要，等电位连接可有效减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险的事故机率。

等电位联结主要是起各种保护作用，雷击保护IEC标准中指出，等电位连接是内部防雷措施的一部分。当雷击建筑物时，雷电传输有梯度，垂直相邻层金属构架节点上的电位差可能达到10kV量级，危险极大。但等电位联结将本层柱内主筋、建筑物的金属构架、金属装置、电气装置、电信装置等连接起来，形成一个等电位连接网络，可防止直击雷、感应雷、或其他形式的雷，避免火灾、爆炸、生命危险和设备损坏。

等电位联结在高层建筑物接地的特点和要求包括：

1.现代的高层建筑物，由于柱、梁、板都采用预制件焊接成一座整体的框架，这样虽然有利于建筑物的钢筋接地，但由现场和模型试验证明：在雷击情况下，建筑物的钢筋网还不是一个等电位的“法拉第笼子”。装设在建筑物内部的弱电子装置和电力设备以及其他电器用具仍然会受到反击过电压的作用，有可能发生损坏或误动作，如计算机系统“死机”等。因此，认为只要将建筑物的钢筋网接地，就能保证安全的设想是不切合实际的。

2.充分利用高层建筑物钢筋混凝土的桩基和地下建筑物的钢筋混凝土基础作接地体，有时工频接地电阻可以达到1Ω的要求，另外，充分利用高层建筑物地面上的钢筋网格框架作接地线，可以起到比较显著的分流效果。例如，曾用波形为0.7/20μs，幅值为185A的冲击电流，测试某高层建筑物的钢筋模型的分流情况表明，流过钢筋柱最大冲击电流为总电流的2.36%，最小为1.61%，可见分流效果显著。

根据上述高层建筑物的接地特点，针对反击过电压的保护，对高层建筑物接地系统的要求如下：

（1）凡进入高层建筑物的电线，宜采用两端外皮接地的电缆，最好将电缆直埋地下。电缆直埋段的长度不宜小于10m。

（2）沿建筑物纵向高度布置的电线或电缆，宜敷设在有屏蔽的竖井中，竖井可用厚度为3～4mm的钢板或钢筋混凝土板制作。各段竖井的接头应紧密连接，使接触电阻尽可能减小，这是决定竖井屏蔽效果好坏的关键。

竖井的位置最好是在建筑物的中心，因为建筑物中心的电磁场最弱。最重要的是要保证竖井的纵向电阻最小。

（3）为了提高分流效果和均衡电位，对每一层楼的沉陷缝，至少要在两处用柔软的导线把断开的钢筋连接起来。

（4）安装在高层建筑物的电力设备、电器用具以及照明灯具等，宜采用接零保护，电源变压器低压侧的中性点经击穿保险接地。一方面可以提高保护接地的可靠性;另一方面可以避免工频零序电流经过建筑物的钢筋回流到电源中性点时，对计算机的接地线，产生地电位干扰。

采用交流三相四线制供电时，零线要紧贴着相线敷设，以便减小相线和零线回路的电抗。

（5）用于防雷保护的导线，在选择其材料和截面时，使用年限、抗腐蚀性、耐热性、机械强度、安装便利性和费用等。

（6）导体的接头可采用夹具和紧压装置，如用螺丝固定、铆接、熔焊、锡焊、铜焊或用金属片包扎。

另外，随着人工气象观测设备的逐步淘汰，自动气象站已成采集各种气象要素的主体设备。正确认识防雷与接地工作，做好日常维护工作，保障自动气象站的安全正常运行，主要技术有：

1. 用于自动气象站的防雷工程务必做好系统接地，“接地”是防雷技术中的重要环节，无论直击雷、感应雷或其他形式的雷，都将通过接地装置导入大地。从防雷的角度讲，把接闪器与大地做好电气连接的装置称为接地装置，它的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快泄放到大地，使其与大地的异种电荷中和。

2. 自动气象站观测场内的所有观测设备均在直击雷范围，必须用避雷针进行保护，主要采用避雷针、避雷带、避雷网等传统避雷装置，可利用风杆或风塔作为避雷针的引下线或使用独立引下线。这些避雷设施能对直击雷进行有效的防御，同时也比较经济、简单。

3. 自动气象站工作室内应作等电位处理。可采用均压环连接或网形连接，并应与建筑物内钢筋或人工接地体作连接;室内所有设备的金属外壳、防静电接地、信号地、PE线和SPD接地线、屏蔽金属管和屏蔽线缆的金属外护层均应就近与等电位连接板进行电气连接。

参考文献

[1]李延文， 张劲， 吴非. 浅谈综合防雷中等电位连接的作用[J]. 南方农机， 2018， 049（001）：100-100.

[2]陈谦， 王业银， 万彪. 防雷等电位连接系统探析[C]// 山东省土木建筑学会建筑电气专业委员会;山东省勘察设计协会电气专业委员会;山东省建筑电气技术情报网， 2014.

[3]孙文龙， 黄灏. 电子信息系统等电位连接安全隐患的分析及解决方案[C]// 第六届中国国际防雷论坛. 0.

作者简介：梁文钢（1969-）男，汉族，四川省绵阳人，大专学历，助理工程师，从事雷电防御工作。