5.4 接地装置
5.4.1接地体的材料、结构和最小截面应符合表 5.4.1的规定。利用
建筑构件内钢筋作接地装置应符合本规范第 4.3.5条和第4.4.5条的规定。
表 5.4.1接地体的材料、结构和最小尺寸
材料 | 结构 | 最小尺寸 | 备注 | ||
垂直接地 体直径 (mm) | 水平接地体(mm2) | 接地板 (mm) | |||
铜、镀锡铜 | 铜绞线 | — | 50 | — | 每股直径1.7mm |
单根圆铜 | 15 | 50 | — | — | |
单根扁铜 | — | 50 | — | 厚度2mm | |
铜管 | 20 | — | — | 壁厚2mm | |
整块铜板 | — | — | 500×500 | 厚度2mm | |
网格铜板 | — | — | 600×600 | 各网格边截面25mm×2mm，网格网边总长度不少于4.8m | |
热镀锌钢 | 圆钢 | 14 | 78 | — | — |
钢管 | 20 | — | — | 壁厚2mm | |
扁钢 | — | 90 | — | 厚度3mm | |
钢板 | — | — | 500×500 | 厚度3mm | |
网格钢板 | — | — | 600×600 | 各网格边截面30mm×3mm，网格网边总长度不少于4.8m | |
型钢 | 注3 | — | — | — | |
裸钢 | 钢绞线 | — | 70 | — | 每股直径1.7mm |
圆钢 | — | 78 | — | — | |
扁钢 | — | 75 | — | 厚度3mm | |
外表面镀铜的钢 | 圆钢 | 14 | 50 | — | 镀铜厚度至少250μm，铜纯度99.9% |
扁钢 | — | 90 （厚3mm） | — | ||
不锈钢 | 圆形导体 | 15 | 78 | — | — |
扁形导体 | — | 100 | — | 厚度2mm | |
注：1、热镀锌层应光滑连贯、无焊剂斑点，镀锌层圆钢至少 22.7g/m2、扁钢至少32.4 g/m2 ；2、热镀锌之前螺纹应先加工好；
3、不同截面的型钢，其截面不小于290 mm2,最小厚度3 mm，可采用 50mm×50mm×3mm角钢。
4、当完全埋在混凝土中时才可采用裸钢。
5、外表面镀铜的钢，铜应与钢结合良好。
6、不锈钢中，铬的含量等于或大于 16%，镍的含量等于或大于 5%，钼的含量等于或大于 2%，碳的含量等于或小于 0.08%。
7、截面积允许误差为 -3%。
5.4.2在符合本规范表 5.1.1规定的条件下，埋于土壤中的人工垂直接地体宜采用热镀锌角钢、钢管或圆钢；埋于土壤中的人工水平接地体宜采用热镀锌扁钢或圆钢。
接地线应与水平接地体的截面相同。
5.4.3人工钢质垂直接地体的长度宜为 2.5 m。其间距以及人工水平接地体的间距均宜为 5 m，当受地方限制时可适当减小。
5.4.4人工接地体在土壤中的埋设深度不应小于 0.5 m，并宜敷设在当地冻土层以下，其距墙或基础不宜小于 1 m。接地体宜远离由于烧窑、烟道等高温影响使土壤电阻率升高的地方。
5.4.5在敷设于土壤中的接地体连接到混凝土基础内起基础接地体作用的钢筋或钢材的情况下，土壤中的接地体宜采用铜质或镀铜或不锈钢导体。
5.4.6在高土壤电阻率的场地，降低防直击雷冲击接地电阻宜采用下列方法：
1、采用多支线外引接地装置，外引长度不应大于有效长度，有效长度应符合本规范附录 C的规定。
2、接地体埋于较深的低电阻率土壤中。
3、换土。
4、采用降阻剂。
5.4.7 防直击雷的专设引下线距出入口或人行道边沿不宜小于 3 m。
5.4.8 接地装置埋在土壤中的部分，其连接宜采用放热焊接；当采用
通常的焊接方法时，应在焊接处做防腐处理。
5.4.9接地装置工频接地电阻的计算应符合国家标准《工业与民用电力装置的接地设计规范》 GBJ65的规定，其与冲击接地电阻的换算应符合本规范附录 C的规定。
6防雷击电磁脉冲
6.1基本规定
6.1.1在工程的设计阶段不知道电子系统的规模和具体位置的情况下，若预计将来会有需要防雷击电磁脉冲的电气和电子系统，应在设计时将建筑物的金属支撑物、金属框架或钢筋混凝土的钢筋等自然构件、金属管道、配电的保护接地系统等与防雷装置组成一个接地系统，并应在需要之处预埋等电 位连接板。
6.1.2当电源采用 TN系统时，从建筑物总配电箱起供电给本建筑物内的配电线路和分支线路必须采用 TN -S系统。
6.2 防雷区和防雷击电磁脉冲
6.2.1 防雷区的划分应符合下列规定：
1本区内的各物体都可能遭到直接雷击并导走全部雷电流，以及本区内的雷击电磁场强度没有衰减时，应划分为LPZ0A区。
2本区内的各物体不可能遭到大于所选滚球半径对应的雷电流直接雷击，以及本区内的雷击电磁场强度仍没有衰减时，应划分为LPZ0B区。
3本区内的各物体不可能遭到直接雷击，且由于在界面处的分流，流经各导体的电涌电流比 LPZ0B区内的更小，以及本区内的雷击电磁场强度可能衰减，衰减程度取决于屏蔽措施时，应划分为LPZ1区。
4需要进一步减小流入的电涌电流和雷击电磁场强度时，增设的后续防雷区应划分为LPZ2…n后续防雷区。
6.2.2 安装磁场屏蔽后续防雷区、安装协调配合好的多组电涌保护器，宜按照需要保护的设备的数量、类型和耐压水平及其所要求的磁场环境选择（图 6.2.2）。
6.2.3 在两个防雷区的界面上宜将所有通过界面的金属物做等电位连接。当线路能承受所发生的电涌电压时，电涌保护器可安装在被保护设备处，而线路的金属保护层或屏蔽层宜首先于界面处做一次等电位连接。
注：LPZ0A与 LPZ0B区之间无实物界面。
6.3屏蔽、接地和等电位连接的要求
6.3.1屏蔽、接地和等电位连接的要求宜联合采取下列措施：
1、所有与建筑物组合在一起的大尺寸金属件都应等电位连接在一起，并应与防雷装置相连。但第一类防雷建筑物的独立接闪器及其接地装置除外。
2、在需要保护的空间内，采用屏蔽电缆时其屏蔽层应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接，系统要求只在一端做等电位连接时，应采用两层屏蔽或穿钢管敷设，外层屏蔽或钢管应至少在两端，并宜在防雷区交界处做等电位连接。
3、分开的建筑物之间的连接线路，若无屏蔽层，线路应敷设在金属管、金属格栅或钢筋成格栅形的混凝土管道内。金属管、金属格栅或钢筋格栅从一端到另一端应是导电贯通，并应在两端分别连到建筑物的等电位连接带上；若有屏蔽层，屏蔽层的两端应连到建筑物的等电位连接带上。
4、对由金属物、金属框架或钢筋混凝土钢筋等自然构件构成建筑物或房间的格栅形大空间屏蔽，应将穿入大空间屏蔽的导电金属物就近与其做等电位连接。
6.3.2对屏蔽效率未做试验和理论研究时，磁场强度的衰减应按下列方法计算。
1 闪电击于建筑物以外附近时，磁场强度应按下列方法计算：
1）当建筑物和房间无屏蔽时所产生的无衰减磁场强度，相当于处于 LPZ0A和 LPZ0B区内的磁场强度，应按下式计算：
式中： H0 —无屏蔽时产生的无衰减磁场强度 (A/m)；
i0 — 最大雷电流 (A)，按本规范表 F.0.1-1、 表 F.0.1-2和表 F.0.1-3的规定取值；
sa —雷击点与屏蔽空间之间的平均距离 (m)（图 6.3.2-1），按式 (6.3.2-6)或式(6.3.2-7)计算。
2)当建筑物或房间有屏蔽时，在格栅大空间屏蔽内，即在LPZ1区内的磁场强度，应按下式计算：
(6.3.2-2)
表6.3.2.1 格栅形大空间屏蔽的屏蔽系数
材料 | SF（dB） | |
25kHz① | 1MHz②或250kHz | |
铜/铝 | 20×log（8.5/ω） | 20×log（8.5/ω） |
钢③ |
| 20×log（8.5/ω） |
注：①适用于首次雷击的磁场；
②1MHz适用于后续雷击饿磁场，250kHz适用于首次负级性雷击的磁场；
③相对磁导系数 ；
1、 ω为格栅形屏蔽的网格宽（m）；r为格栅形屏蔽网格导体的半径(m)；
2、 当计算式得出的值为负数时取SF=0；若建筑物具有网格形等电位连接网格，SF可增加6dB。
2 表6.3.2-1的计算值应仅对在各LPZ区内距屏蔽层有一安全距离的安全空间内才有效（图6.3.2-2），安全距离应按下列公式计算：
当 时：SF≥10时：
当 时：SF＜10时：
式中：ds/1—安全距离（m）；
w—格栅形屏蔽的网格宽（m）；
SF-按表6.3.2-1计算的屏蔽系数（dB）。
3在闪电击在建筑物附近磁场强度最大的最坏情况下，按建筑物的防雷类别、高度、宽度或长度可确定可能的雷击点与屏蔽空间之间平均距离的最小值（图 6.3.2-2），可按下列方法确定：
1）对应三类建筑物最大雷电流的滚球半径应符合表6.3.2-2的规定。滚球半径可按下式计算：
式中：R-滚球半径（m）；
i0-最大雷电流（kA），按本规范表F.0.1-1、表F.0.1-2或表F.0.1-3的规定取值。
表 6.3.2-2 与最大雷电流对应的滚球半径
防雷建筑物类别 | 最大雷电流i0（kA） | 对应的滚球半径 R(m) | ||||
正极性首次雷击 | 负极性首次雷击 | 负极性后续雷击 | 正极性首次雷击 | 负极性首次雷击 | 负极性后续雷击 | |
第一类 | 200 | 100 | 50 | 313 | 200 | 127 |
第二类 | 150 | 75 | 37.5 | 260 | 165 | 105 |
第三类 | 100 | 50 | 25 | 200 | 127 | 81 |
2）雷击点与屏蔽空间之间的最小平均距离，应按下列公式计算：
当 时：H＜R
当 时：H≥R
式中： H —建筑物高度 (m)；
L —建筑物长度 (m)。
根据具体情况建筑物长度可用宽度代入。对所取最小平均距离小于 式(6.3.2-6)或式(6.3.2-4)计算值的情况，闪电将直接击在建筑物上。
4在闪电直接击在位于LPZ0A区的格栅形大空间屏蔽层或与其连接的接闪器上的情况下，其内部LPZ1区内安全空间内某点的磁场强度应按下式计算（图6.3.2-4）：
式中： H1 —安全空间内某点的磁场强度 (A/m)；
dr — 所确定的点距 LPZ 1区屏蔽顶的最短距离 (m)；
dw —所确定的点距 LPZ 1区屏蔽壁的最短距离 (m)；
w — LPZ1区格栅形屏蔽的网格宽 (m)。
5式(6.3.2-8)的计算值仅对距屏蔽格栅有一安全距离的安全空间内有效，安全距离应按下列公式计算，电子系统应仅安装在安全空间内：
当 时：SF≥10；
当 时：SF＜10时；
式中： -安全距离（m）。
6 LPZ n+1区内的磁场强度可按下式计算:
式中： Hn — LPZ n区内的磁场强度 (A/m)；
Hn+1— LPZ n+1区内的磁场强度 (A/m)。
SF— LPZ n+1区屏蔽的屏蔽系数。
安全距离应按式 (6.3.2-3)或式(6.3.2-4)计算。
7当(6.3.2-11)式中的 LPZ n区内的磁场强度为 LPZ 1区内的磁场强度时， LPZ 1区内的磁场强度按以下方法确定。
1)闪电击在 LPZ 1区附近的情况，应按本条第1款式(6.3.2-1) 和式(6.3.2-2)确定。
2)闪电直接击在 LPZ 1区大空间屏蔽上的情况，应按本条第4款 式(6.3.2-8)确定，但式中的所确定的点距 LPZ 1区屏蔽顶的最短距离和距 LPZ 1 区屏蔽壁的最短距离应按图 6.3.2-5确定。
6.3.3接地和等电位连接除应符合本规范其他章的规定外，尚应符合下列规定：
1 每幢建筑物本身应采用一个接地系统（图 6.3.3）。
a—防雷装置的接闪器以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分；
b—防雷装置的引下线以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分；
c—防雷装置的接地装置（接地体网络、共用接地体网络）以及可能是建筑物空间屏蔽的一部分,如基础内钢筋和基础接地体；
d—内部导电物体，在建筑物内及其上不包括电气装置的金属装置，如电梯轨道，起重机，金属地面，金属门框架，各种服务性设施的金属管道，金属电缆桥架，地面、墙和天花板的钢筋；
e—局部电子系统的金属组件；
f—代表局部等电位连接带单点连接的接地基准点（E RP）；
g—局部电子系统的网形等电位连接结构；
h—局部电子系统的星形等电位连接结构；
i—固定安装有 PE线的 I类设备和无 PE线的Ⅱ类设备；
k—主要供电气系统等电位连接用的总接地带、总接地母线、总等电位连接带。也可用作共用等电位连接带；
l —主要供电子系统等电位连接用的环形等电位连接带、水平等电位连接导体，在特定情况下采用金属板。也可用作共用等电位连接带。用接地线多次接到接地系统上做等电位连接，宜每 隔5m连一次；
m—局部等电位连接带；
1—等电位连接导体； 2—接地线； 3—服务性设施的金属管道；
4—电子系统的线路或电缆； 5—电气系统的线路或电缆；
*—进入 LPZ1区处，用于管道、电气和电子系统的线路或电缆等外来服务性设施的等电位连接。
2当互相邻近的建筑物之间有电气和电子系统的线路连通时，宜将其接地装置互相连接，可通过接地线、PE线、屏蔽层、穿线钢管、电缆沟的钢筋、金属管道等连接。
6.3.4穿过各防雷区界面的金属物和建筑物内系统，以及在一个防雷区内部的金属物和建筑物内系统，均应在界面处附近做符合下列要求的等电位连接。
1所有进入建筑物的外来导电物均应在 LPZ0A或 LPZ0B与 LPZ1区的界面处做等电位连接。当外来导电物、电气和电子系统的线路在不同地点进入建筑物时，宜设若干等电位连接带，并应将其就近连到环形接地体、内部环形导体或在电气上是贯通的并连通到接地体或基础接地体的钢筋上。环形接地体和内部环形导体应连到钢筋或金属立面等其它屏蔽构件上，宜每隔 5m连接一次。
对各类防雷建筑物，各种连接导体和等电位连接带的截面不应小于本规范表 5.1.2的规定。
当建筑物内有电子系统时，在已确定雷击电磁脉冲影响最小之处，等电位连接带宜采用金属板，并应与钢筋或其他屏蔽构件作多点连接。
2在 LPZ0A与 LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器，应采用本规范表 F.0.1-1的雷电流参量估算通过它们的分流值。当无法估算时，可按本规范公式 (4.2.4-6)或(4.2.4-7)计算，计算中的的雷电流应采用本规范表F.0.1-1的雷电流。尚应确定沿各种设施引入建筑物的雷电流。应采用向外分流或向内引入的雷电流的较大者。
在靠近地面于 LPZ0B与 LPZ1区的界面处做等电位连接用的接线夹和电涌保护器，仅应确定闪电击中建筑物防雷装置时通过的雷电流；可不考虑沿全长处在 LPZ0B区的各种设施引入建筑物的雷电流，其值仅为感应电流和小部分雷电流。
3各后续防雷区界面处的等电位连接也应采用本条 1款 的规定。穿过防雷区界面的所有导电物、电气和电子系统的线路均应在界面处做等电位连接。宜采用一局部等电位连接带做等电位连接，各种屏蔽结构或设备外壳等其他局部金属物也连到局部等电位连接带。
用于等电位连接的接线夹和电涌保护器应分别估算通过的雷电流。
4所有电梯轨道、起重机、金属地板、金属门框架、设施管道、电缆桥架等大尺寸的内部导电物，其等电位连接应以最短路径连到最近的等电位连接带或其他已做了等电位连接的金属物或等电位连接网络，各导电物之间宜附加多次互相连接。
5电子系统的所有外露导电物应与建筑物的等电位连接网络做功能性等电位连接。电子系统不应设独立的接地装置。向电子系统供电的配电箱的保护地线 (PE线)应就近与建筑物的等电位连接网络做等电位连接。
一个电子系统的各种箱体、壳体、机架等金属组件与建筑物接地系统的等电位连接网络做功能性等电位连接应采用S型星形结构或 M型网形结构（图6.3.4）。
当采用 S型等电位连接时，电子系统的所有金属组件应与接地系统的各组件绝缘。
图 6.3.4电子系统功能性等电位连接整合到等电位连接网络中
6当电子系统为 300 kHz以下的模拟线路时，可采用 S 型等电位连接，且所有设施管线和电缆宜从 ERP处附近进入该电子系统。
S型等电位连接应仅通过唯一的ERP点，形成 Ss型等电位连接（图 6.3.4）。设备之间的所有线路和电缆当无屏蔽时，宜与成星形连接的等电位连接线平行敷设。用于限制从线路传导来的过电压的电涌保护器，其引线的连接点应使加到被保护设备上的电涌电压最小。
7当电子系统为兆赫级数字线路时，应采用 M型等电位连接，系统的各金属组件不应与接地系统各组件绝缘。 M型等电位连接应通过多点连接组合到等电位连接网络中去，形成 Mm型连接方式。每台设备的等电位连接线的长度不宜大于 0.5 m，并宜设两根等电位连接线安装于设备的对角处，其长度宜按相差 20%考虑。
6.4安装和选择电涌保护器的要求
6.4.1 复杂的电气和电子系统中，除在户外线路进入建筑物处， LPZ 0A或 LPZ0B进入 LPZ 1区，按本规范第 4 章要求安装电涌保护器外，在其后的配电和信号线路上应按本规范第 6.4.4～ 6.4.8条确定是否选择和安装与其协调配合好的电涌保护器保护。
6.4.2 两栋定为 LPZ1区的独立建筑物用电气线路或信号线路的屏蔽电缆或穿钢管的无屏蔽线路连接时，屏蔽层流过的分雷电流在其上所产生的电压降不应对线路和所接设备引起绝缘击穿，同时屏蔽层的截面应满足通流能力（见图 6.4.2）。计算方法应符合本规范附录 H的规定。
6.4.3 LPZ1区内两个 LPZ2区之间用电气线路或信号线路的屏蔽电缆或屏蔽的电缆沟或穿钢管屏蔽的线路连接在一起，当有屏蔽的线路没有引出 LPZ 2区时，线路的两端可不安装电涌保护器（图 6.4.3）。
6.4.4需要保护的线路和设备的耐冲击电压， 220/380 V三相配电线路可按表 6.4.4规定取值；其他线路和设备，包括电压和电流的抗扰度，宜按制造商提供的材料确定。
表 6.4.4建筑物内 220/380V配电系统中设备绝缘耐冲击电压额定值
设备位置 | 电源处的设备 | 配电线路和最后分支线路的设备 | 用电设备 | 特殊需要 保护的设备 |
耐冲击电压类别 | Ⅳ类 | Ⅲ类 | Ⅱ类 | Ⅰ类 |
耐冲击电压额定值 UW(kV) | 6 | 4 | 2.5 | 1.5 |
注：1 Ⅰ类 —含有电子电路的设备，如计算机、有电子程序控制的设备；
2 Ⅱ类— 如家用电器和类似负荷；
3 Ⅲ类— 如配电盘，断路器，包括线路、母线、分线盒、开关、插座等固定装置的布线系统，以及应用于工业的设备和永久接至固定装置的固定安装的电动机等的一些其他设备；
4 Ⅳ类—如电气计量仪表、一次线过流保护设备、滤波器。
6.4.5 电涌保护器安装位置和放电电流的选择 ，应符合下列规定：
1户外线路进入建筑物处，即 LPZ0A或 LPZ0B进入 LPZ1区，所安装的电涌保护器应按本规范第 4 章的规定确定。
2靠近需要保护的设备处，即 LPZ 2和更高区的界面处，当需要安装电涌保护器时，对电气系统宜选用Ⅱ或Ⅲ级试验的电涌保护器，对电子系统宜按具体情况确定，并应符合本规范附录 J的规定，技术参数应按制造商提供的、在能量上与本条 第1款所确定的配合好的电涌保护器选用，并应包含多组电涌保护器之间的最小距离要求。
3 电涌保护器应与同一线路上游的电涌保护器在能量上配合，电涌保护器在能量上配合的资料应由制造商提供。若无此资料，Ⅱ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于 5 kA；Ⅲ级试验的电涌保护器，其标称放电电流不应小于 3 kA。
6.4.6 电涌保护器的有效电压保护水平应符合下列规定：
1 对限压型电涌保护器，
2, 对电压开关, 型电涌保护器, ，应取下列公, 式中的较大者, ：
式中：, Up/f—电, 涌保护器的有, 效电压保护水, 平 (kV), ；
Up—电涌保, 护器的电压保, 护水平（ k, , V）；
ΔU—电, 涌保护器两端, 引线的感应电, 压降，即 L×（di/dt），户外线路进入建筑物处可按 1 kV/m计算，在其后的可按ΔU=0.2 Up计算，仅是感应电涌时可略去不计。3为取得较小的电涌保护器有效电压保护水平，应选用有较小电压保护水平值的电涌保护器，并应采用合理的接线，同时应缩短连接电涌保护器的导体长度。
6.4.7确定从户外沿线路引入雷击电涌时，电涌保护器的有效电压保护水平值的选取应符合下列规定：
1 当被保护设备距电涌保护器的距离沿线路的长度小于或等于 5 m时，或在线路有屏蔽并两端等电位连接下沿线路的长度小于或等于 10 m时，应按下式计算：
式中： U w —被保护设备的设备绝缘耐冲击电压额定值 (kV)。
2 当被保护设备距电涌保护器的距离，沿线路的长度大于 10 m时，应按下式计算:
式中： Ui —雷击建筑物附近，电涌保护器与被保护设备之间电路环路的感应过电压 (kV)，按本规范第 6.3.2条和附录 G计算。
3 对本条第2款，当建筑物或房间有空间屏蔽和线路有屏蔽或仅线路有屏蔽并两端等电位连接时，可不考虑电涌保护器与被保护设备之间电路环路的感应过电压，但应按下式计算。
4 当被保护的电子设备或系统要求按现行国家标准《电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验》GB/T17626.5确定的冲击电涌电压小于 Uw时，式（6.4.7-1）～式（6.4.7-3）中的 Uw应用前者代入。
6.4.8用于电气系统的电涌保护器的最大持续运行电压值和接线形式，以及用于电子系统的电涌保护器的最大持续运行电压值，应按本规范附录 J的规定采用。连接电涌保护器的导体截面应按本规范表 5.1.2的规定取值。
