電氣系統(tǒng)的接地與防雷技術(shù)

牛占斌

摘要：為了完全消除雷電所造成的毀壞性電位差，要嚴(yán)格實(shí)行等電位連接，信號線、電源線、金屬管道等各種金屬設(shè)備都應(yīng)由電涌保護(hù)器或運(yùn)用導(dǎo)線直接進(jìn)行等電位連接，并且各個(gè)內(nèi)層的保護(hù)區(qū)界面也都要做等電位連接，局部等電位連接棒互相連接并與主等電位棒相連。本文首先對接地系統(tǒng)的分類、作用和設(shè)計(jì)都做了全面的論述，然后分析了現(xiàn)代防雷系統(tǒng)裝置。

關(guān)鍵詞：電氣系統(tǒng);接地設(shè)計(jì);防雷設(shè)計(jì);事故防護(hù)

前 ?言

隨著科技的不斷進(jìn)步，現(xiàn)代智能建筑對電氣設(shè)計(jì)提出了更高的要求，其中防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要?，F(xiàn)在建筑中一旦發(fā)生雷電事故就極為嚴(yán)重，所以要多加防范，嚴(yán)格要求，保證建筑以及其內(nèi)部設(shè)備和人員的安全。電力系統(tǒng)的使用安全關(guān)系到建筑的正常使用，加強(qiáng)電氣系統(tǒng)的防雷接地的研究有著非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

一、建筑接地系統(tǒng)的種類和作用分析

1.防雷接地

防雷接地對于建筑是較為重要的接地系統(tǒng)。當(dāng)建筑遭到雷擊時(shí)可以有效地把電流導(dǎo)入大地，保護(hù)建筑物及其內(nèi)部物件和人員的安全。在雷擊的瞬間雷電流是極為大的，可以達(dá)到幾十到幾百千安培，以致瞬時(shí)的感應(yīng)電壓可以達(dá)到幾十到幾百千伏，建筑物內(nèi)的電子設(shè)備受到雷電反擊以及感應(yīng)過電壓的嚴(yán)重威脅。所以防雷接地系統(tǒng)的另一個(gè)重要作用是使建筑物內(nèi)的設(shè)備具有等電位、均壓和多層屏蔽的安全防雷結(jié)構(gòu)。

2.工作接地

工作接地主要是針對建筑內(nèi)部的各種電器設(shè)備，使其正常工作需要的接地系統(tǒng)，一般分為直流和交流工作接地。民用建筑的交流工作接地為交流配電系統(tǒng)中的電源變壓器中性點(diǎn)或者把建筑物引入的交流電源中性線直接接地，保證建筑內(nèi)電器具有220V/380V正常使用的穩(wěn)定工作電壓。直流工作接地的目的是讓建筑內(nèi)部的電子設(shè)備信號放大，使信號傳輸和在各個(gè)電路的信息傳遞過程有一個(gè)平穩(wěn)的基準(zhǔn)電位，保證建筑內(nèi)電力系統(tǒng)可以安全穩(wěn)定正常的工作。

3.保護(hù)接地

保護(hù)接地主要針對建筑內(nèi)的人員安全，避免遭到間接的接觸電擊及在出現(xiàn)接地故障的狀況下免遭由于金屬殼體之間存在的電位差造成的打火而引發(fā)的火災(zāi)。在配電回路中出現(xiàn)接地故障時(shí)會(huì)產(chǎn)生非常大的接地故障電流，導(dǎo)致配電回路保護(hù)開關(guān)快速動(dòng)作，及時(shí)切斷故障回路的電源起到保護(hù)作用。對于不可以快速切斷故障回路電源的地方，保護(hù)接地使用等電位措施來保護(hù)人員的安全。

二、建筑防雷接地、工作接地、保護(hù)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題分析

1.防雷接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

防雷接地在建筑接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)中是極為重要的，一般把建筑物的防雷保護(hù)分為三級：一類、二類和三類，民用建筑大多采用二類防雷保護(hù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對于建筑內(nèi)存在爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑采用一類防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。建筑的防雷接地系統(tǒng)一般是由引下線、接閃器、均壓環(huán)以及接地體等裝置組成。其中接閃器可以使用避雷帶、避雷針或者針帶組合接閃器。其中避雷帶要沿房角、房脊、房檐等溶液受到雷擊的地方敷設(shè)。建筑表面外露的金屬構(gòu)件和管道要與避雷帶相連接。建筑上的接閃器要同下線焊接相連通。對于高層建筑物的引下線要盡量利用鋼筋混凝柱的鋼筋作為引下線。

2.工作接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一是交流工作接地。建筑內(nèi)的交流工作接地通常指交流配電系統(tǒng)中性點(diǎn)的接地。當(dāng)建筑供電是由附近地區(qū)變電所提供時(shí)，那么工作接地就已經(jīng)在區(qū)域的變電所內(nèi)完成了，當(dāng)把配電線路從區(qū)域變電所引進(jìn)建筑前，中性線即PEN線要重復(fù)接地。對于建筑設(shè)置有獨(dú)立變電所的情況，就可以在變電所內(nèi)完成交流接地。就是把變壓器的中性線和中性點(diǎn)共同直接接地。在變電所內(nèi)若有發(fā)電機(jī)組的情況也要把發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地。二是直流工作接地。一般在通信機(jī)房、計(jì)算機(jī)機(jī)房、監(jiān)控中心、消防控制室、廣播音響機(jī)房、電梯機(jī)房、BA機(jī)房以及其它使用電子設(shè)備集中的場所都需要設(shè)置直流工作接地，其接地電阻值一般不大于4Ω，有特殊要求的除外。

3.保護(hù)接地系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

一是保護(hù)接地系統(tǒng)方式。保護(hù)接地系統(tǒng)的方式選擇是通過配電系統(tǒng)的保護(hù)線（PE）和中性線（N）之間的配置分TN-C，TN-CS，TN-S，TT，IT五種情況。其中TN-S系統(tǒng)就是三相五線制系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)被高層建筑、特別是智能建筑普遍采用。此系統(tǒng)的保護(hù)線PE和中性線N只在電源變壓器的中性點(diǎn)外一處共同接地，在其他地方兩線嚴(yán)格分開沒有任何電氣連接。對于建筑內(nèi)有變壓器的建筑也常采用此接地保護(hù)系統(tǒng)。

三、電力系統(tǒng)接地和防雷故障及防護(hù)問題分析

1.接地故障及防護(hù)

主要是相線同電氣裝置的外露部分和地面間的短路問題，導(dǎo)致外露導(dǎo)電部分帶有故障電壓，這個(gè)電壓對接地金屬打火及建立電弧，引起一處或者多處起火，如：某商場現(xiàn)場工地在做停電安全全面檢查時(shí)，工作人員不小心把一個(gè)砂輪切割機(jī)的保護(hù)地線移走，導(dǎo)致裸露的線頭正好碰到金屬埋件，打出的火花引燃了套絲機(jī)所漏出的油，造成了一場火災(zāi)。停電了，怎么還能打火呢？經(jīng)過有關(guān)人員分析：因工地的線路混亂，電壓系統(tǒng)的外部電源是沿著保護(hù)地線引入的。所以配電室以及總配電箱應(yīng)重復(fù)接地之外，在配電線路的中間及末端處保護(hù)地線也要做重復(fù)接地。要求工地的臨電設(shè)多點(diǎn)保護(hù)，并合理選擇漏電保護(hù)的類型。

2.防雷故障及防護(hù)

過去的雷害問題是以直擊雷的形式對地面上的人和物進(jìn)行擊毀，現(xiàn)在已發(fā)展為通過金屬導(dǎo)體傳播的雷電波對建筑、事物、人員造成傷害。防雷方法也發(fā)生了很大的變化，由原來簡單的避雷針和避雷帶防護(hù)轉(zhuǎn)為現(xiàn)在的ADBSGP方法?，F(xiàn)在雷電波的侵入指感應(yīng)雷或直擊雷通過通信電纜、無線電天線、輸電線等金屬引到建筑物內(nèi)發(fā)生閃擊造成的雷擊事故。這種情況的事故發(fā)生率較高，且情況都較為嚴(yán)重。現(xiàn)代的防雷裝置—電涌保護(hù)器，是通過抑制旁路浪涌電流和瞬間過電壓來保護(hù)設(shè)備安全的裝置。它可以在極短的時(shí)間內(nèi)把保護(hù)線路轉(zhuǎn)入等電位的系統(tǒng)中，讓設(shè)備各個(gè)端口電壓達(dá)到等電位，并把因雷擊產(chǎn)生的脈沖能量通進(jìn)大地，使設(shè)備各個(gè)端口電位差降低，這樣電路上的設(shè)備便得到了保護(hù)。電涌保護(hù)器應(yīng)用的方面可分為信息系統(tǒng)電涌保護(hù)器、電源系統(tǒng)電涌保護(hù)器、絕緣火化隙以及等電位連接。由電涌保護(hù)器的放電流通量分類可分為過壓保護(hù)器、避雷器、復(fù)合型SPD。針對設(shè)備或系統(tǒng)，在各個(gè)進(jìn)出線纜上必須安裝一定的電涌保護(hù)器，當(dāng)線纜上遭直接雷擊或者感應(yīng)到過電壓，通過電涌保護(hù)器的作用，系統(tǒng)設(shè)備的各個(gè)端口電壓可以大體上達(dá)到相等水平也就是等電位，這樣設(shè)備系統(tǒng)就可以盡量免遭破壞。

四、結(jié)束語

保護(hù)電氣設(shè)備的安全，不要受到雷電以及浪涌電壓的影響成為電氣接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一個(gè)重要課題。電力系統(tǒng)的使用安全關(guān)系到建筑的正常使用，以及使用的安全性和可靠性，對于建筑內(nèi)的設(shè)備和人員安全也是一個(gè)保證。為了更好地設(shè)計(jì)接地系統(tǒng)，就要清楚建筑中接地系統(tǒng)的分類以及它們之間的關(guān)系，這樣才可以確保接地系統(tǒng)安全可靠。

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