關于防雷、接地和電氣安全的研究

鄒敏

【摘要】在供電系統(tǒng)的的運行過程中，由于雷擊、操作、短路等原因，產生危及電氣設備絕緣的過電壓，嚴重危害供電系統(tǒng)，需要進行電氣設備的防雷、接地、防腐蝕。還需要注意靜電的防護及防爆和防腐蝕。在供電系統(tǒng)運行時，人們得知道觸電后該怎么樣做才安全。必須認識電流對人體的危害，人體觸電的形式和觸電后脫離電源的方法，同時還得了解電后急救的知識。

【關鍵詞】防雷；防爆；防腐蝕；接地保護；用電安全

1.常用的建筑防雷設備和防雷措施

1.1 常用的防雷設備

建筑物防雷設施通常包括三大部分。分別是感應雷防護、側擊雷防護和直擊雷防護。建筑物防雷系統(tǒng)通常由避雷網(wǎng)、避雷針或者由二者混合組成的接閃器來組成。主體結構的柱、梁、板鋼筋或外接引下線組成的引下裝置，及利用基礎自然接地體（樁基、地梁、承臺或底板鋼筋）或人工接地體組成的接地裝置合成，整個建筑形成一個法拉第籠，將雷電流引入大地。

1.2 建筑中常用的防雷措施

現(xiàn)代防雷保護包括內部防雷保護（通常是指雷電電磁脈沖的保護）和外部防雷保護（通常是指相關設施或者建筑物的直擊雷防護）兩個組成部分。防雷不是一個簡單的問題。通過任何一種單一的防雷設備都很難達到100%的消除雷擊影響。要想做到安全防雷，必須從雷害的入侵途徑著手考慮，盡可能全面的考慮到各種雷擊的可能問題并有針對性的采取一個綜合的防護措施，比如可以通過接閃、均壓、屏蔽、接地、分流等措施，盡可能大的降低雷電所帶來的損害。

1.2.1 接閃

一般我們通常用的避雷網(wǎng)、避雷帶或者避雷針就是接閃。從本質上來看接閃就是讓在一定范圍內出現(xiàn)的閃電要按照認為設計的防雷通道放電而不能隨意放電。

1.2.2 均壓

從上面分析可以知道，接閃裝置在接閃雷電時，由于引線下回迅速產生高電位，會對周圍的防雷系統(tǒng)產生旁及閃絡，而這些防雷系統(tǒng)在初始狀態(tài)是和地電位一致的。這樣就會對周圍的人員和設備產生影響和危害。為了削弱或者消除這種閃絡危險，這里可以采用的最簡便的方法就是采用均壓環(huán)。通過均壓環(huán)把出于地電位的導體等連接起來共同接地。通過這種措施可以確保閃電流通過設備時，可以迅速產生一個“等電位島”，這個等電位島保證了電器設備各部件之間不會產生電位差或者發(fā)生旁側閃絡放電。而且通過這種方法還可以防止閃電電流流入地所產生的地電位等。

1.2.3 屏蔽

屏蔽就是利用金屬管、金屬殼或者金屬箔、金屬網(wǎng)等把需要保護的對象全面保護起來，這樣就可以切斷雷電電磁脈沖波的入侵通道。另外要注意屏蔽的外殼和屏蔽套等設備都需要和大地連接。一般來說，屏蔽是一種非常有效的避免雷電電磁脈沖對電子設備影響的方法。

1.2.4 接地

接地的主要作用就是可以引導已經進入防雷系統(tǒng)的閃電電流直接進入大地。從而避免雷電的集中引起的建筑物遭到破壞的措施。在進行接地時必須保持接地能力良好。這樣才可能在最短時間內有效的降低引下線上的電壓從而避免發(fā)生反擊。

1.2.5 分流

分流就是指把所有通過把室外接過來的導體（通常包括反饋信號線、電話線、數(shù)據(jù)線等）和接地線或者防雷裝置進行并聯(lián)，并且并聯(lián)一種大小合適的避雷器SPD。當遇到雷擊時，由于雷擊效應產生的各種電壓沿導線進入各種設備或者室內時。避雷器的電阻值會迅速降低到最低值，幾乎接近短路狀態(tài)。這樣就實現(xiàn)了雷電電流的分流。經過分流，沿導線進入設備的電流已經降低很多，但是由于一些微電子設備仍然難以承受這樣大電流的作用，所以必須在這些電流進入這些設備之前把電流進行進一步分流。也就是說，要通過多級分流來實現(xiàn)對各種電器的保護。

采用分流的方法來實現(xiàn)防雷，必須首先要注意避雷器的性能和參數(shù)的選擇。這是由于附加設備的安裝在一定程度上會影響到整體系統(tǒng)的性能。例如在接入信號避雷器時，必須確保它不會影響到系統(tǒng)的傳輸速率。

2.實際工程中接地、接零的用電要求和使用范圍

2.1 工作接地

現(xiàn)在廣泛使用的三廂四線制供電系統(tǒng)，配電變壓器的中性點一般是直接接地的，這種接地叫工作接地。從配電變壓器（或發(fā)電機）的中性點引出一線叫中（亦稱工作零線）。這種三相四線制的三個線端之間電壓為220伏，叫相電壓，供照明或小型單相動力用。三相四線供電系統(tǒng)的中性點的作用主要是：

（1）可迅速切斷故障設備。

（2）減低人體所承受的觸電電壓。

（3）減低電力線路和用電設備的絕緣水平，降低成本。

2.2 保護接零

在中性點直接接地的系統(tǒng)中，用電設備如不采取適當?shù)陌踩胧┦呛芪ｋU 的。因為當設備的導電部分漏電到外殼或與外殼碰連時，人身若觸及設備外殼就相當于單相觸電，可能發(fā)生觸電傷亡事故。有些人以為采用外殼接地就可以保證安全，其實不然。采用單純的保護接地的用電設備，其導電部分發(fā)生與外殼碰連時，接地短路電流：

Isc=Up/（Ro+Rd）

Ro-供電系統(tǒng)中性點的接地電阻；

Rd-用電設備的接地電阻（接地電阻通常規(guī)定不大于4歐）

Up-相電壓

Isc=220/（4+4）=27.5安

此時，系統(tǒng)中性點（即工作零線）對地電壓

Uo=Ro*Up/（Ro+Rd）=4×220/（4+4）= 110伏（用電設備對地電壓 ）

為了使用電設備的保護裝置可靠動作，一般規(guī)定接地短路電流不能小于自動開關保護裝置動作電流的1.25倍或熔斷器額定電流的3倍。也就是說用電設備用自動開關保護時，整定的動作電流不能大于27.5/1.25=22安；用熔斷器保護時，熔斷器的額定電流不能大于27.5/3=9.2安，但實際上遠遠超過上述兩個數(shù)值，因為用電設備的容量越大，則保護設備的動作電流也要隨著增大。所以27.5安的接地短路電流就不足以使容量按大的用電設備保護裝置動作。例如4千瓦或以上的電動機，如采用熔斷器保護就不起作用。這樣用電設備的外殼便會長期存在對地電壓Ud為110伏。如果該設備的接地裝置安裝得不好，接地電阻Rd大于供電系統(tǒng)中性點接地電阻Ro的話，外殼對地電壓Ud還會超過110伏，那就危險性更大了。從能上能下分析說明，在中性點直接接地的系統(tǒng)中，用電設備外殼不接地是危險的，而接地亦不能保證安全。所以規(guī)程規(guī)定，在中性點直接接地的供電系統(tǒng)中，用電設備的外殼農場采用保護接零。為了確保安全，一般應從變壓器低壓側接地的中性點專門敷設一根保護零線到各車間，如所有用電設備外殼都接到保護零線上而單相負荷則接到另一根工作零線（中線）上。在某些情況下，單相負荷的工作零線也可作為設備的保護零線，但必須滿足下列條件：

①工作零線的導電率不小天供給用電設備的最大線路導電率的50%；

②有可靠的措施防止工作零線斷開。

參考文獻

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