防雷接地的例題(帶答案)某南方工業(yè)園區(qū)新建3層電子元件生產(chǎn)廠房，建筑長(zhǎng)60m、寬24m、高15m（女兒墻高1.2m），屋面設(shè)置太陽(yáng)能光伏板（支架為鋁合金材質(zhì)，高度0.8m），內(nèi)部布置精密貼片設(shè)備（工作電壓220V，抗干擾閾值±5V）、高低壓配電房（10kV/0.4kV）及信息機(jī)房（服務(wù)器集群）。場(chǎng)地地質(zhì)資料顯示：表層為0.5m厚回填土（電阻率ρ?=300Ω·m），下層為黏質(zhì)粉土（ρ?=100Ω·m，厚度8m），再下層為中風(fēng)化砂巖（ρ?=2000Ω·m）。當(dāng)?shù)啬昶骄妆┤諡?5天，歷史最大雷電流幅值I=200kA（波頭時(shí)間10μs，波長(zhǎng)250μs）。建設(shè)單位要求：防雷系統(tǒng)需覆蓋建筑本體及光伏設(shè)備，接地電阻≤1Ω，滿(mǎn)足電子設(shè)備抗干擾要求，施工需符合《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50057-2010）及《接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50169-2016）。一、防雷分類(lèi)與接閃器設(shè)計(jì)1.防雷等級(jí)判定根據(jù)GB50057-2010第3.0.3條，電子元件生產(chǎn)廠房因內(nèi)部存在精密電子設(shè)備（抗干擾閾值低），且年雷暴日85天（≥40天），屬于第二類(lèi)防雷建筑物（注：第二類(lèi)防雷建筑標(biāo)準(zhǔn)包括“具有2區(qū)或22區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物”“國(guó)家級(jí)重點(diǎn)文物保護(hù)的建筑物”“國(guó)家級(jí)的會(huì)堂、辦公建筑物、大型展覽和博覽建筑物、大型火車(chē)站和飛機(jī)場(chǎng)、國(guó)賓館、國(guó)家級(jí)檔案館、大型城市的重要給水泵房等特別重要的建筑物”“國(guó)家級(jí)計(jì)算中心、國(guó)際通信樞紐等對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)有重要意義的建筑物”“國(guó)家特級(jí)和甲級(jí)大型體育館”“具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物，且電火花不易引起爆炸或不致造成巨大破壞和人身傷亡者”“具有1區(qū)或21區(qū)爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所的建筑物，當(dāng)火花不能引起爆炸，或不致造成巨大破壞和人身傷亡時(shí)”“預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.05次/a的部、省級(jí)辦公建筑物和其他重要或人員密集的公共建筑物”“預(yù)計(jì)雷擊次數(shù)大于0.25次/a的住宅、辦公樓等一般性民用建筑物或一般性工業(yè)建筑物”）。結(jié)合本項(xiàng)目電子設(shè)備敏感性及年雷暴日，判定為第二類(lèi)防雷建筑，對(duì)應(yīng)的滾球半徑hr=45m，引下線間距≤18m，接地電阻≤1Ω（注：第二類(lèi)防雷建筑接地電阻一般要求≤10Ω，但本項(xiàng)目因精密設(shè)備抗干擾需求，建設(shè)單位提高要求至≤1Ω）。2.接閃器選型與保護(hù)范圍計(jì)算（1）光伏支架保護(hù)：光伏支架高度0.8m，鋁合金材質(zhì)可作為接閃器（GB50057-2010第5.2.7條：金屬屋面的建筑物，當(dāng)金屬板厚度≥0.5mm時(shí)，可作接閃器）。需驗(yàn)證支架是否滿(mǎn)足接閃要求：鋁合金支架厚度3mm（≥0.5mm），表面無(wú)絕緣層，符合要求。（2）屋面接閃帶設(shè)計(jì)：建筑女兒墻高1.2m，需在女兒墻頂設(shè)置Φ12熱鍍鋅圓鋼接閃帶（GB50057-2010第5.2.1條：接閃桿采用熱鍍鋅圓鋼或鋼管，圓鋼直徑≥12mm），網(wǎng)格尺寸≤10m×10m（第二類(lèi)防雷建筑接閃網(wǎng)格≤10m×10m或12m×8m）。建筑長(zhǎng)60m、寬24m，沿女兒墻四周設(shè)置閉合接閃帶，橫向間距9m（60m/6=10m，取9m保證≤10m），縱向間距8m（24m/3=8m），形成10m×8m網(wǎng)格，滿(mǎn)足規(guī)范要求。（3）獨(dú)立接閃桿補(bǔ)充保護(hù)：因建筑西北角5m處有1座高20m的水塔（非本項(xiàng)目），其接閃桿可能對(duì)本建筑產(chǎn)生繞擊風(fēng)險(xiǎn)，需在建筑東北角（距水塔最遠(yuǎn)點(diǎn)）設(shè)置1根獨(dú)立接閃桿。接閃桿高度h=20m（桿底高出屋面1.2m女兒墻+0.8m光伏支架=2.0m，總高度20m），需計(jì)算其對(duì)建筑的保護(hù)范圍。采用滾球法計(jì)算單支接閃桿保護(hù)范圍（GB50057-2010附錄D）：保護(hù)半徑rx=√[h(2hr-h)]-√[hx(2hr-hx)]式中：h=20m（接閃桿高度），hr=45m（滾球半徑），hx=15m（建筑高度，被保護(hù)物高度）。計(jì)算得：√[h(2hr-h)]=√[20×(2×45-20)]=√[20×70]=√1400≈37.42m√[hx(2hr-hx)]=√[15×(2×45-15)]=√[15×75]=√1125≈33.54mrx=37.42-33.54≈3.88m即接閃桿在15m高度處的保護(hù)半徑為3.88m。建筑東北角距接閃桿水平距離為0（桿設(shè)置于角點(diǎn)），向東延伸3.88m、向北延伸3.88m，覆蓋建筑東北角區(qū)域，與原有接閃帶形成聯(lián)合保護(hù)，無(wú)保護(hù)盲區(qū)。二、引下線設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算1.引下線數(shù)量與間距建筑周長(zhǎng)L=2×(60+24)=168m，第二類(lèi)防雷建筑引下線間距≤18m，需設(shè)置引下線數(shù)量n≥L/18=168/18≈9.33，取10根。引下線沿建筑四周均勻布置，間距16.8m（168m/10=16.8m≤18m），滿(mǎn)足規(guī)范要求。2.引下線材料與規(guī)格采用Φ12熱鍍鋅圓鋼（截面積S=π×(12/2)2≈113mm2），第二類(lèi)防雷建筑引下線最小截面積要求：圓鋼≥50mm2（GB50057-2010第5.3.3條），Φ12圓鋼截面積113mm2＞50mm2，滿(mǎn)足要求。引下線與接閃帶焊接連接，焊縫長(zhǎng)度≥6倍圓鋼直徑（12mm×6=72mm），雙面施焊，焊后涂刷防銹漆。3.引下線與其他金屬物的距離建筑外墻面有明裝金屬消防管（直徑100mm，壁厚4mm），距最近引下線水平距離d=1.5m。根據(jù)GB50057-2010第4.3.8條，當(dāng)金屬物或線路與引下線之間有自然接地或與接地裝置相連時(shí)，其與引下線之間的距離可不限；否則，空氣中距離Sa1≥0.4(kc×√(I×R))，其中kc=0.04（多根引下線分流系數(shù)，10根引下線時(shí)kc=1/√n=1/√10≈0.316，此處取規(guī)范推薦值0.04），I=200kA，R=1Ω（接地電阻）。計(jì)算Sa1=0.4×0.04×√(200×1)=0.4×0.04×√200≈0.4×0.04×14.14≈0.226m。實(shí)際距離1.5m＞0.226m，滿(mǎn)足要求。三、接地裝置設(shè)計(jì)與接地電阻計(jì)算1.接地裝置形式選擇采用環(huán)形接地體（圍繞建筑基礎(chǔ)外沿）+垂直接地極聯(lián)合接地系統(tǒng)。環(huán)形接地體采用-40×4熱鍍鋅扁鋼（截面積160mm2，滿(mǎn)足最小截面積100mm2要求），埋深0.8m（≥0.6m），距外墻1.5m（≥1m）。垂直接地極采用L50×5×2500熱鍍鋅角鋼（邊長(zhǎng)50mm，壁厚5mm，長(zhǎng)度2.5m），間距5m（≥2倍接地極長(zhǎng)度，2.5m×2=5m），沿環(huán)形接地體每隔5m設(shè)置1根，共設(shè)置n=168m/5m≈33根（實(shí)際根據(jù)建筑尺寸調(diào)整為34根）。2.接地電阻計(jì)算（1）單根垂直接地極接地電阻（ρ=100Ω·m，L=2.5m，d=0.05m）：Rv=ρ/(2πL)×(ln(8L/d)-1)=100/(2×3.14×2.5)×(ln(8×2.5/0.05)-1)=100/15.7×(ln(400)-1)=6.37×(5.99-1)=6.37×4.99≈31.8Ω（2）多根垂直接地極并聯(lián)接地電阻：Rvn=Rv/(η×n)，η為利用系數(shù)（垂直接地極間距5m，η=0.75），n=34根。Rvn=31.8/(0.75×34)=31.8/25.5≈1.25Ω（3）環(huán)形水平接地體接地電阻（水平接地體長(zhǎng)度Lh=168m，埋深h=0.8m，截面寬度b=0.04m）：Rh=ρ/(2πLh)×(ln(Lh2/(b×h))+0.5)=100/(2×3.14×168)×(ln(1682/(0.04×0.8))+0.5)=100/1055.04×(ln(1682/0.032)+0.5)=0.0948×(ln(882000)+0.5)=0.0948×(13.69+0.5)=0.0948×14.19≈1.35Ω（4）總接地電阻（環(huán)形接地體與垂直接地極并聯(lián)）：R總=1/(1/Rvn+1/Rh)=1/(1/1.25+1/1.35)=1/(0.8+0.741)=1/1.541≈0.65Ω計(jì)算結(jié)果R總=0.65Ω≤1Ω，滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。3.降阻措施驗(yàn)證若土壤電阻率實(shí)測(cè)值偏高（如ρ=150Ω·m），則單根垂直接地電阻Rv=150/(2×3.14×2.5)×(ln(400)-1)=9.56×4.99≈47.7Ω，多根并聯(lián)后Rvn=47.7/(0.75×34)=47.7/25.5≈1.87Ω，水平接地體Rh=150/(2×3.14×168)×(ln(882000)+0.5)=0.142×14.19≈2.02Ω，總接地電阻R總=1/(1/1.87+1/2.02)=1/(0.535+0.495)=1/1.03≈0.97Ω，仍滿(mǎn)足≤1Ω要求。若ρ=200Ω·m，則R總≈1/(1/(2×31.8/25.5)+1/(2×1.35))≈1/(1/2.49+1/2.7)=1/(0.402+0.370)=1/0.772≈1.3Ω（不滿(mǎn)足），此時(shí)需增加垂直接地極數(shù)量（如增至40根）或采用降阻劑（降低土壤電阻率30%，ρ=140Ω·m，R總≈0.8Ω）。四、等電位連接與抗干擾設(shè)計(jì)1.總等電位連接（MEB）在配電房設(shè)置總等電位端子箱，將接地裝置、配電系統(tǒng)PE線、金屬給水管（距建筑10m外埋地引入）、消防管、信息機(jī)房接地干線、光伏支架接地扁鋼等全部連接至MEB。連接導(dǎo)體采用-40×4熱鍍鋅扁鋼（與接地裝置同材質(zhì)），配電系統(tǒng)PE線與MEB連接導(dǎo)體截面積≥相線截面積的50%（相線為3×185mm2，PE線≥95mm2，滿(mǎn)足）。2.局部等電位連接（LEB）信息機(jī)房設(shè)置局部等電位端子板，將服務(wù)器機(jī)柜、網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)、空調(diào)金屬外殼、防靜電地板支架等與LEB連接。連接導(dǎo)體采用BVR-16mm2銅芯線（截面積≥6mm2，滿(mǎn)足GB50057-2010第5.4.10條），機(jī)柜與LEB之間采用兩點(diǎn)連接，減少電位差。3.電子設(shè)備抗干擾措施精密貼片設(shè)備電源線路加裝SPD（浪涌保護(hù)器），第一級(jí)SPD標(biāo)稱(chēng)放電電流In=60kA（II類(lèi)試驗(yàn)），第二級(jí)In=40kA，第三級(jí)In=20kA，各SPD之間線路長(zhǎng)度≥5m（保證能量配合）。信號(hào)線路（RS485總線）采用屏蔽電纜，屏蔽層兩端接地，與接地裝置連接電阻≤1Ω，減少感應(yīng)雷電流耦合。五、施工要點(diǎn)與驗(yàn)收要求1.材料驗(yàn)收熱鍍鋅圓鋼/扁鋼需提供鍍鋅層厚度檢測(cè)報(bào)告（≥65μm），角鋼壁厚偏差≤±0.5mm，SPD需具備CQC認(rèn)證及雷電沖擊試驗(yàn)報(bào)告（10/350μs波形通流容量≥標(biāo)稱(chēng)值）。2.焊接質(zhì)量引下線與接閃帶、接地體與垂直接地極的焊接需滿(mǎn)足：圓鋼與圓鋼雙面焊長(zhǎng)度≥6d（d=12mm，≥72mm），扁鋼與扁鋼三面焊長(zhǎng)度≥2b（b=40mm，≥80mm），扁鋼與圓鋼焊接時(shí)，圓鋼插入扁鋼長(zhǎng)度≥6d，焊縫無(wú)夾渣、氣孔，焊后清除藥皮并涂刷環(huán)氧富鋅底漆。3.隱蔽工程驗(yàn)收接地體埋深0.8m，回填土需分層夯實(shí)（每層≤300mm），避免接地體受外力擠壓變形?；靥钋靶铚y(cè)量接地電阻（使用ZC-8型接地電阻測(cè)試儀，電流極距被測(cè)接地體40m，電壓極距20m），分段驗(yàn)收時(shí)單段接地電阻≤5Ω（最終整體≤1Ω）。4.防腐處理明裝引下線距地面2m以下部分套PVC管保護(hù)（防止機(jī)械損傷），埋地接地體周?chē)畛浣底鑴ㄈ羰褂茫r(shí)，降阻劑需與土壤緊密接觸，無(wú)空洞。答案總結(jié)1.防雷分類(lèi)：第二類(lèi)防雷建筑，滾球半徑45m，接閃網(wǎng)格≤10m×10m。2.接閃器：女兒墻接閃帶（Φ12熱鍍鋅圓鋼，網(wǎng)格10m×8m）+獨(dú)立接閃桿（高20m，保護(hù)半徑3.88m）+鋁合金光伏支架（厚度3mm，直接作接閃器）。3.引下線：10根Φ12熱鍍鋅圓鋼，間距16.8m