D500系列解读专栏 | 孙兰：解读国标图集D500系列《防雷接地》
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- 发表时间：2017年2月22日
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摘要：通过解读D500系列《防雷与接地》国家建筑标准设计，介绍如何应用现行国家标准和IEC标准，解决目前防雷、接地和等电位工程中遇到的标准之间不协调问题。并将防雷、接地和等电位有关术语在GB 50303 - 2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、已经报批的国家标准《民用建筑电气设计规范》和正在编制的全文强制性国家工程建设规范《民用建筑电气技术规范》进行统一，规范防雷、接地和等电位工程的设计与施工。
来源：《建筑电气》杂志
作者：
孙兰，住房和城乡建设部建筑电气标准化技术委员会，秘书长；中国建筑标准设计研究院有限公司，教授级高级工程师，顾问总工程师。
引言
防雷、接地和等电位的设计与施工一直是电气工程中的热点和难点。1957年为满足工程建设的需要，我国编制了第一套全国通用建筑电气专业标准设计，主要用于工业与民用建筑工程的施工。《建筑物防雷设施安装》就是其中的一本，随后又编制了《接地装置安装》。上世纪80年代，《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》诞生，该图集利用钢筋混凝土建筑中的板、樑、柱及地基中的钢筋做防雷及接地用，这样的做法安全、可靠、使用寿命和建筑物的寿命相同，并节约了大量的人力和物力。在全国推广后取得了巨大的经济效益并获第一届全国优秀标准设计金奖。上世纪90年代《等电位联结安装》出版发行，等电位联结能够有效消除或降低电位差，不仅是用电安全的需要，也是防雷、电子信息设备安全和抗干扰的需要，该图集的发行使等电位联结这一电气安全措施在设计和施工中得到有力的推动和促进，对提高我国电气安全、减少降低电气事故的发生起到了举足轻重的作用。上述4本图集从1999年至2003年分别进行了修订，2003年完成《防雷与接地安装》合订本。此次D500系列《防雷与接地》是对上述4本图集同时进行修订，并增加了2本图集，全套图集共6本，分上下两册出版发行。D500系列《防雷与接地》于2012年立项（见住房和城乡建设部建质函［2012］131号文“关于印发《2012年国家建筑标准设计编制工作计划》的通知”），8家主编单位，40多位编制人员，20位审查专家，经过4年多的编制，2016年7月在全国同时发行。
15D500《防雷与接地设计施工要点》（新编），本图集将防雷、接地、等电位等有关术语根据现行国家标准和IEC标准，进行汇总、整理。介绍了一般工业与民用建筑物防雷、接地、等电位连接 / 联结的设计与施工要点，建筑物防雷与接地系统示例和有关单相接地故障电流分流的计算和试验数据。
15D501《建筑物防雷设施安装》（修编，替代99D501 - 1），本图集依据GB 50057《建筑物防雷设计规范》和GB 50343《建筑物电子信息系统防雷技术规范》等现行国家标准的有关规定进行修编，按现行规范的要求更新了接闪杆、接闪带等防雷设施的安装方法，并补充了一些新材料、新技术的内容。本图集适用于建、构筑物专设的防雷设施的设计与安装。
15D502《等电位联结安装》（修编，替代02D501 - 2），本图集依据现行GB 50057《建筑物防雷设计规范》和GB 50054《低压配电设计规范》，更新和汇编了工程中经常遇到的各种场所和设施的等电位联结安装的做法和电子信息设备防电磁干扰的等电位联结安装做法。增加了电梯井道和室外电动伸缩门等的等电位联结安装做法，适用于一般工业与民用建筑物电气装置防间接接触电击和防电磁干扰的等电位联结安装。
15D503《利用建筑物金属体做防雷及接地装置安装》（修编，替代03D501 - 3），本图集依据现行GB 50057《建筑物防雷设计规范》，修订和汇编了涉及到屋面接闪器、引下线连接到接地装置所有可利用的建筑物金属体做防雷及接地装置的安装做法，结合工程特点给出了做法示例，并提出了防雷措施的做法，适用于第二类和第三类防雷建筑物利用建筑物金属体做防雷及接地装置的安装。
14D504《接地装置安装》（修编，替代03D501 - 4），本图集详细介绍了建筑物中各类接地装置安装的常见做法。介绍了接地网、接地极的安装，总接地端子、接地导体的安装，特殊场所的防静电接地做法，特别是修改完善了各种常见电源系统的功能接地及保护接地的做法。适用于民用与一般工业建筑保护接地和功能接地系统的设计与施工安装。
15D505《古建筑防雷设计与安装》（新编），本图集依据GB 51017 - 2014《古建筑防雷工程技术规范》等现行国家标准，对古建筑防雷工程的设计与施工进行图示，突出古建筑防雷工程与民用建筑物防雷工程的不同要求和做法。介绍了古建筑防雷设计与施工要点，防雷装置在古建筑上的布置示意图，古建筑防雷装置的特殊安装部件、材质要求、安装工艺及相关技术参数等内容。适用于古建筑的防雷工程设计与施工。
系统设计、户内可燃气体探测器的设置、应急广播的设置和消防控制室设置的条款，设计人员和审图人员可能有不同的理解，因此在编制图集的过程中，编制组重点对这些内容进行了解析，帮助设计人员和审图人员正确理解规范要求，保证设计质量，避免在设计和审图中因为理解不同而发生争执。
1 术语
这次D500系列图集因为是统一规划、修改、编制，所以将15D501 ~ 15D505涉及的常用防雷与接地术语归纳到15D500里，古建筑防雷特有的术语保留在15D505中。
15D500介绍的常用防雷与接地术语是从国家现行有关标准中直接摘录，主要依据GB / T 2900. 71 - 2008 / IEC 60050 - 826：2004《电工术语电气装置》。在摘录汇编术语时编制组发现同一个名词术语，有多本标准在描述，且描述有差异。例如接地系统和接地配置，有4本标准在描述，电工术语标准里接地系统和接地配置两者的定义是等效的，在其他标准里只写了接地系统，未定义接地配置，文字描述也不一致。为了方便行业内技术人员使用及查找，编制组为此类同一个术语有两本及以上标准描述，且描述不太一致的术语，用红色字加以提示。
由于接地配置易与接地装置混淆，D500系列图集里采用了接地系统的术语，与接地装置的术语进行区分。D500系列图集为配合GB 50303 - 2015《建筑电气工程施工质量验收规范》、已经报批的国家标准《民用建筑电气设计规范》及正在研编的全文强制性国家标准《民用建筑电气技术规范》，将保护导体的应用根据IEC 60364 - 5 - 54：2011《Low-voltage electrical installations of buildings — Part 5- 54：Selection and erection of electrical equipment — Earthing arrangements and protective conductors》进行完善，即保护导体用于电击防护时是保护联结导体、保护接地导体和接地导体的总称。这与现行GB 50054 - 2011《低压配电设计规范》里提到的保护导体概念不同，GB 50054 - 2011里提到的保护导体是指保护接地导体（PE）。
2 防雷
防雷一直是建筑电气的热点，D500系列图集也是多本图集从不同的角度去说防雷。15D500介绍了防雷的术语和防雷设计及施工要点；15D501主要编制了专设的接闪器、引下线、接地装置的设置要求及安装方法，独立接闪杆（塔）还能应用于第一类防雷建筑物的防雷；15D503介绍了国内建筑物、构筑物采用最多的防雷措施：利用建筑物金属体做防雷及接地装置。15D505根据GB 51017 - 2014《古建筑防雷工程技术规范》，给出了多种古建筑的防雷措施。
GB 50057 - 2010《建筑物防雷设计规范》颁布实施后，从防雷工程的角度看，有几处需要设计与施工进行衔接，防雷与防工频电击进行衔接。对于民用建筑因为不涉及第一类防雷建筑物，新建的建筑只要结构含金属，都是利用结构金属体做防雷引下线和接地装置，接闪器根据建筑物的特性另外设置。如何利用结构金属体做防雷引下线和接地装置在GB 50057 - 2010里有规定，对于利用建筑结构金属体做引下线的要求，GB 50057 - 2010取消了第二类 / 第三类防雷建筑物间距不应大于18 m / 25 m的要求，默认所有建筑结构金属体都是引下线，这从雷电流泄流的通道上讲是最佳方案，但施工时是需要明确的。首先利用建筑结构金属体做引下线时是不是结构工种施工合格后电气专业的人就不用管了？显然不行，泄流要的是通道，结构专业施工人员不会关心电气专业的通道。GB 50303 - 2015第24. 1. 3条为强制性条文：“接闪器与防雷引下线必须采用焊接或卡接器连接，防雷引下线与接地装置必须采用焊接或螺栓连接。”按设计规范建筑结构金属体都是防雷引下线，按验收规范防雷引下线与接闪器和接地装置的连接不能采用绑扎。设计与验收规范之间出现了不协调，按设计规范施工，引下线与接闪器和接地装置的连接工作量非常之大。为此15D503在编制说明里加了专用引下线的概念，当柱距在6 ~ 9 m时，专用引下线可每隔1根柱子与接闪器连接一次并给出了图示（见15D503）。15D500在防雷设计里写了当利用建筑物柱子内钢筋作为专用引下线时，第二类 / 第三类防雷建筑物平均间距不应大于18 m / 25 m（见15D500第17、18页）；在施工要点里写了专用引下线与接闪器、接地装置、共用接地装置的连接要求和做法（见15D500第33 ~ 35页）。
GB 51017 - 2014《古建筑防雷工程技术规范》颁布实施后，古建筑的防雷进入了规范化，古建筑防雷的特点和做法可见15D505《古建筑防雷设计与安装》和《建筑电气》2017年2期的图集介绍，在此强调两点：人身安全和古建筑保护。古建筑的防雷引下线均为明敷专设引下线，当古建筑为游人开放时，专设引下线的安全设置是很重要的，首先要防止游人（也包括不开放古建筑的管理人员）能触摸到，其次要解决如果触摸到如何防雷击。上方水平敷设的专设引下线，要求安装高度大于人体垂直伸手高度（2. 5 m）加上安全隔离距离S（见15D505第7页图示）；垂直敷设的专设引下线要求加绝缘套管，绝缘套管下端应延伸到地下不小于300 mm处，上端敷设到距地2. 7 m处；明敷在地面上的专设引下线，除加绝缘套管外还应采取防机械损伤措施（示例可见15D505第38、39页专设引下线和绝缘套管的设置要求）。古建筑保护是多方位的，图集除与GB 51017 - 2014《古建筑防雷工程技术规范》一样，要求接闪器和专设引下线在木结构等可燃材料上安装时，必须采用隔热层与可燃材料进行隔离外，还特别推荐古建筑的接闪器和专设引下线优先选用铜材或亚光不锈钢材料，避免选用铁质材料因锈迹影响原貌而进行二次装设。
3 接地
接地的概念可大可小，可虚可实。对于工程来说，设计、施工、管理人员最想知道的是实，系统怎么接地？设备怎么接地？15D500在接地设计要点里首先对接地进行分类，保护性接地包括：防电击接地、防雷接地、防静电接地和防电蚀接地；功能性接地包括：工作接地、逻辑接地、屏蔽接地和信号接地。民用建筑接触最多的是：防电击接地、防雷接地、工作接地和信号接地。接地中的地是指大地，也是指系统所约定的基准地。雷电流是通过接闪器、引下线和接地装置引入大地，所以防雷接地的地应该是大地；当低压配电系统（以TN - S系统为例）发生接地故障时，故障电流主要从保护接地导体（PE）回到变压器基准点，从其他途径的分流很少，这可从15D500第47、48页试验数据中看出。所以防电击接地的地可以是变压器的基准点，超高层建筑设置在避难层的变压器就是这么做的。
15D500对接地的术语、分类做了介绍，特别是对保护导体、总接地端子 / 总接地母线、接地干线 / 接地母线做了说明：接地干线 / 接地母线是“总接地端子 / 总接地母线”的延伸，不是指保护接地导体（PE）的干线。接地干线主要应用于供配电系统、智能化系统和等电位联结系统。接地干线因为应用不同，所要求的导体截面积也不同，这在15D500第28页第3. 4. 5条里给出了选择要求。在施工要点里要求：作为防雷接地与电气装置接地共用的自然接地体，电气装置的接地线与自然接地体应采用焊接。接地线之间、接地极之间的连接采用焊接。钢筋、扁钢、圆钢等钢导体之间的连接采用焊接，铜导体与铜导体之间，铜导体与钢导体之间的连接采用放热焊接（焊接做法可见14D504第34 ~ 36页）。
14D504在此次修编中，主编单位根据IEC标准和国家标准，将单电源各系统变电站、单母线分段各系统变电站、多电源各系统变电站的接地做法绘制成示例（见14D504第63 ~ 98页），并对各系统的特点及注意事项加以说明，便于读者理解应用。
例如：
a. 第66页单电源TN - C - S系统变电站接地示例，对于PEN、PE、N导体的引接，可见图注的第5点提示：当变电站为另一栋建筑物低压供电时，可引出保护接地中性导体（PEN）；为本建筑物低压供电时，宜引出中性导体（N），保护接地导体（PE）由低压配电柜内PE线引出。
b. 第81页单母线分段TN - C - S系统变电站接地示例，因为电源1和电源2采用一点接地，所以两个电源之间的PEN、PE导体应具有电气连续性，图注里强调不应装设断开PEN导体的电器。在示例的平面图里提醒读者：母联柜的位置由设计确定，母联断路器不允许断开共用的PEN导体。
c. 第93页多电源TN - C - S系统变电站接地示例，图注里明确此方案适用于多电源变压器并列运行时的接地做法。多电源包括多电源的变压器和同一电源的多台变压器。
柴油发电机和公网（市电）接地示意图、多台柴油发电机接地示意图可见14D504第107 ~ 111页，为设计施工人员提供了方便。
4 等电位
等电位的“bonding”出现在中国的现行标准中有两种翻译：“联结”和“连接”，此次D500系列图集编制引用了这两种释译的概念。15D500第10页给出了等电位联结和等电位连接的术语，并做了提示；15D500第30页对等电位“bonding”进行了分类和描述，为防雷击和防电击做的等电位“bonding”为保护等电位“bonding”。防雷击的等电位“bonding”采用防雷等电位连接，防电击的等电位“bonding”采用等电位联结。为维护系统正常运行设置的等电位联结为功能等电位联结。
原02D501 - 2《等电位联结安装》第43、44页金属门、窗的等电位联结，是主要用于防雷击的，此次修编将此部分内容移至15D503，铝合金（金属）门窗与建筑物金属体的连接及玻璃幕墙金属体与建筑物金属体的连接见15D503第22、23、26、27页。
15D502等电位联结的整体修订介绍可见主编单位中国航空规划设计研究总院有限公司牛犇和丁杰写的文章，在此对图集的一些细节做些说明：
a. 15D502第13、14页总等电位联结示例图，总等电位联结端子箱一般设在变配电室，内部环形导体可视为总等电位联结端子（总接地端子）的延长线，为方便进出建筑物的金属水管、金属燃气管等就近做总等电位联结，可在内部环形导体上设置等电位联结箱，就近连接金属水管、金属燃气管等需要做总等电位联结的金属体。
b. 15D502第18、19页浴室局部等电位联结示例，第18页是对原02D501 - 2第16页的修改，增加了对电源PE线联结要求，完善补充了图注，特别是对原图中LEB线均应采用BVR - 1 × 4 mm2导线在地面内或墙内穿塑料管暗敷进行了修改，将BVR - 1 － 4 mm2导线改为 - 25 × 4镀锌扁钢或不小于BVR - 1 × 2. 5 mm2的导线穿管敷设。第19页是新增内容，在图注2里明确本方案的等电位联结线是通过导线连接器敷设布线的，比第18页采用放射式布线节省管线。第19页导线连接器不应安装在地面，应安装在墙上（图集再版时需更改）。
c. 15D502第24页电梯井和配电间局部等电位联结示例，这是新增的示例，需要说明的是当电梯井道或电气竖井内只做防电击等电位联结时，可采用方案一，不需要在电梯井道或电气竖井内加设接地干线。如果还有其他考虑，可采用方案二设置接地干线，接地干线的选择由设计人员根据其应用功能确定材质和截面积。
5 结语
雷击是自然灾害，可防不可控，也许有一天我们的新技术出现了，可控制雷电的能量或将雷电的能量引至指定的地点释放，目前我们要做的是以预防为主。电击是事故灾害，是可防可控的。D500系列图集凝聚了电气专业几代人的心血，编制了防雷击、防电击需做的保护措施及施工做法，供电气专业及相关专业的设计、审图、施工、监理、监管、维护人员使用。
参考文献
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