建筑防雷接地、工作接地、保护接地系统的设计

1、防雷接地系统的设计
防雷接地在建筑接地系统设计中是极为重要的，一般把建筑物的防雷保护分为三级：一类、二类和三类，民用建筑大多采用二类防雷保护进行设计，对于建筑内存在爆炸危险环境的建筑采用一类防雷保护设计。建筑的防雷接地系统一般是由引下线、接闪器、均压环以及接地体等装置组成。其中接闪器可以使用避雷带、避雷针或者针带组合接闪器。其中避雷带要沿房角、房脊、房檐等溶液受到雷击的地方敷设。建筑表面外露的金属构件和管道要与避雷带相连接。建筑上的接闪器要同下线焊接相连通。对于高层建筑物的引下线要尽量利用钢筋混凝柱的钢筋作为引下线。选为当做引下线的柱内两根主钢筋的直径一般不小于12mm，其两者的连接一般使用焊接法或者绑扎法均可。对于建筑物周围引下线的下部适当位置要设置几个测量点，可以把人工接地体同等电位的连接板连接。对外引连接板同引下线的连接要使用焊接。引下线上端要同建筑的避雷装置焊接，下端要同接地体焊接。对于引下线的这种设计优点很多，雷电流的泄漏点多、省材料、施工方便以及不损坏建筑物外观。
在接地系统设计中接地体的设计是另一个难点。接地体一般是利用桩基内部钢筋作为自然接地体，此种设计优点是施工方便、工程投资少、接地效果好，设计过程应注意以下几点：利用外圈桩基和基础梁内钢筋组成的闭环，如果没有基础地梁钢筋时，一般用40mm×4mm的镀锌扁钢当做连接体，使建筑的外沿敷设成闭合、环状、水平的接地体。尽量把所有桩基都和闭环连接；对于作接地装置钢筋的直径如只有一根时要大于10mm，一般可以利用基础梁的底部两个直径大于12mm的钢筋当接地体；当使用基础内钢筋当接地体时，其周围地面的深度要大于0.5m。
2、工作接地系统的设计
1)交流工作接地
建筑内的交流工作接地通常指交流配电系统中性点的接地。当建筑供电是由附近地区变电所提供时，那么工作接地就已经在区域的变电所内完成了，当把配电线路从区域变电所引进建筑前，中性线即PEN线要重复接地。对于建筑设置有独立变电所的情况，就可以在变电所内完成交流接地。就是把变压器的中性线和中性点共同直接接地。在变电所内若有发电机组的情况也要把发电机的中性点接地。交流工作接地使用独立的接地体时，一般接地电阻都要小于4Ω，如使用共用接地体时其接地电阻要小于1Ω。对于高层建筑一般都使用共用接地体。有些设计是把变压器的中性点接地通过配电中性线，主要是利用低压的配电屏对保护接地线进行接地保护。发电机和变压器的工作接地要在设备上用最短线路并使用单独接地线直接和接地装置进行连接。
2)直流工作接地
一般在通信机房、计算机机房、监控中心、消防控制室、广播音响机房、电梯机房、BA机房以及其它使用电子设备集中的场所都需要设置直流工作接地，其接地电阻值一般不大于4Ω，有特殊要求的除外。当采用共同接地体时，接地电阻应小于1Ω。一般供货商都要求弱电系统设备要设置单独接地。与建筑防雷系统分开时，其距离不应小于20m，不然将会产生干扰。但现在城市中建筑密度都很高，很难满足两个接地系统把电气真正分开，因此，经过多个工程的实践证明，使用共同接地体可以较为有效地解决多个系统接地的复杂问题。
3、保护接地系统的设计
1)保护接地系统方式
保护接地系统的方式选择是通过配电系统的保护线(PE)和中性线(N)之间的配置分TN-C，TN-CS，TN-S，TT，IT五种情况。其中TN-S系统就是三相五线制系统，这个系统被高层建筑、特别是智能建筑普遍采用。此系统的保护线PE和中性线N只在电源变压器的中性点外一处共同接地，在其他地方两线严格分开没有任何电气连接。对于建筑内有变压器的建筑也常采用此接地保护系统。因为TN-S系统有很多有点，就是无论中性线N是否带电、配电系统的三相负荷平衡与否，PE线都不带电，可以保证可靠安全的基准接地电位。
2)TN-S保护接地系统的设计
建筑中TN-S接地系统是由PE干线、PE母排、各层PE端子排以及放射式接地引线和被保护的设备可导电构件连接所组成。这个保护接地系统一般是同工作接地和防雷接地为共用接地体，其接地电阻一般要求小于1Ω。