論防雷接地系統(tǒng)對電氣系統(tǒng)及人員安全的重要性

文/李源 國家大劇院工程部 北京 100031

過電壓：電氣設備或線路上出現(xiàn)的超過正常工作要求的電壓。按其產(chǎn)生的原因可分為內部和外部過電壓。

雷電波侵入：由于架空線路或金屬管道對雷電的傳導的作用，雷電波沿著這些管線侵入屋內，其電壓可達數(shù)百萬至數(shù)千萬伏，電流達幾十萬安，危及人身安全或損壞設備。

防雷裝置：接閃器、引下線、接地裝置、電涌保護器（SPD）及其他連接導體組成。外部防雷裝置由接閃器、引下線和接地裝置組成。內部防雷裝置由等電位連接系統(tǒng)、共用接地系統(tǒng)、屏蔽系統(tǒng)、合理布線系統(tǒng)、電涌保護器組成，主要用于減小和防止雷電流所產(chǎn)生的電磁效應。

接地系統(tǒng)：接地線和接地極系統(tǒng)的總和。廣泛應用在電力、建筑、計算機，工礦企業(yè)、通訊等眾多行業(yè)之中，起著安全防護、屏蔽等作用。低壓配電系統(tǒng)的接地可分為三大類，即TN 類、IT 類、TT 類。

做好防雷系統(tǒng)安裝，電氣設備作良好接地，就可以更好的保護電氣設備和人員的安全。

1、雷電的危害

雷電的危害分為兩類。一直接擊雷。直擊雷高壓沖擊建筑物或電氣設備，發(fā)生熱效應和電動力作用。擊穿設備絕緣，雷電流會產(chǎn)生大量熱能，引發(fā)火災和爆炸。短路電流產(chǎn)生巨大的電磁應力，對設備造成機械損壞；二感應雷。直擊雷放電時，產(chǎn)生強大的交變磁場，在周圍的金屬構件產(chǎn)生感應電動勢，易產(chǎn)生火花放電。其危害主要是引發(fā)火災或附近的電氣設備遭受電磁力而損壞。

2、防雷系統(tǒng)

預防雷電破壞的方法有“抗”和“泄”兩種。主要手段是“泄”，防雷系統(tǒng)是由接閃器、引下線和接地裝置三部分組成泄電回路，把雷電流泄入大地，避免雷擊造成的各類破壞。

接閃器就是專門用來接受雷閃的金屬物體。接閃的金屬桿稱為避雷器，接閃的金屬線稱為避雷線或架空地線，接閃的金屬帶、金屬網(wǎng)稱為避雷帶或避雷網(wǎng)。它們都是接閃器，利用其高出被保護物的突出地位，把雷電引向自身，然后通過引下線和接地裝置，把雷電流泄入大地，以此保護被保護物免受雷擊。其所用材料應能滿足機械強度和耐腐蝕的要求，還應有足夠的熱穩(wěn)定性，以能承受雷電流的熱破壞作用。

避雷針一般采用鍍鋅圓鋼或鍍鋅鋼管制成，它通常安裝在電桿、構架或建筑物上。避雷網(wǎng)和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優(yōu)先采用圓鋼。直徑不小于8mm，扁鋼截面不小于12mm2,厚度不小于4mm。

避雷針的保護范圍，以其防護直擊雷的空間來表示，空間范圍的大小采用“滾球法”來確定。即選擇一個半徑為hr（滾球半徑）的滾球，沿需要防護直擊雷的部分滾動。如果球體只觸及接閃器或接閃器和地面，而不觸及需要保護的部位時，則該部位就在這個接閃器的保護范圍之內。滾球半徑是按建筑物防雷類別確定的，第一類防雷建筑物滾球半徑30hr/m，第二類防雷建筑物滾球半徑45hr/m，第三類防雷建筑物滾球半徑60hr/m。

引下線是從接閃器將雷電流引泄入接地裝置的金屬導體?？稍O專用金屬線沿建筑物外墻明敷；也可利用建筑物的金屬構件（如金屬煙囪、煙囪的金屬爬梯、建筑物內混凝土中的鋼筋）。無論采用何種方式作引下線，必須滿足熱穩(wěn)定和機械強度的要求，保證雷電流通過不熔化。

3、接地及分類

接地指電力系統(tǒng)和電氣裝置的中性點、電氣設備的外露導電部分和裝置外導電部分經(jīng)由導體與大地相連。分為工作接地、防雷接地和保護接地。

防雷接地是為了消除過電壓危險影響而設的接地形式，在雷電沖擊下才會有電流流過，流過防雷接地電極的雷電流幅值可達數(shù)十至上千安培，但持續(xù)時間很短。無論是對直擊雷還是雷電的靜電感應、電磁感應和雷電波入侵的防護，最終都是把雷電流送入大地。接地體做為與大地土壤密切接觸并提供與大地之間電氣連接的導體。安全散流雷能量使其泄入大地。因此沒有良好的接地技術，就不可能有合格的防雷工程。

電氣設備上與帶電部分相絕緣的金屬外殼，通常因絕緣損壞或其他原因而導致意外帶電，容易造成人身觸電事故。為保障人身安全，避免或減少事故的危險性，將在故障情況下可能呈現(xiàn)危險的對地電壓的設備外露可導電部分進行接地稱保護接地。是電氣工程中常用一種保護形式。在低壓配電系統(tǒng)中，又可分為TN 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)和IT 系統(tǒng)。

TN 系統(tǒng)的電源中性點直接接地，并引出有中性線（N 線）、保護線（PE 線）或保護中性線（PEN 線），屬于三相四線制系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中的N 線與PE 線全部合為PEN 線，則此系統(tǒng)稱為TN-C 系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中的N 線與PE線全部分開則此系統(tǒng)稱為TN-S 系統(tǒng)。如果系統(tǒng)中前一部分N 線與PE 線合并為PEN 線，而后一部分N 線PE 線全部或部分地分開，則此系統(tǒng)稱為TN-C-S 系統(tǒng)。TN 系統(tǒng)中的設備發(fā)生單相碰殼漏電故障時，就形成單相短路回路，因該回路內不包括任何接地電阻，整個回路的阻抗就很小，故障電流很大足以保證在最短的時間內使熔絲熔斷，保護裝置或自動開關跳閘，從而切除故障設備的電源，保護了人身安全。

TT 系統(tǒng)的電源中性點直接接地，并引出有N線，屬于三相四線制系統(tǒng)，設備的外漏可導電部分均與系統(tǒng)接地點無關的各自的接地裝置單獨接地。

IT 系統(tǒng)的電源中性點不接地或經(jīng)1KΩ阻抗接地，通常不引出N 線，屬于三相三線制系統(tǒng)，設備的外漏可導電部分均經(jīng)各自的接地裝置單獨接地。

在同一低壓配電系統(tǒng)中，保護接地與保護零不能混用，否則當采取保護接地的設備發(fā)生單相接地故障時，危險電壓將通過大地至零線以及采用保護接零的設備外殼上。

結論：

通過對防雷接地的技術原理、功能和防護范圍的介紹以及過電壓、漏電對電氣設備和人員的危害等幾個方面，論證了防雷接地系統(tǒng)對于電氣和人員安全的重要性。作為電氣技術人員，應在實踐中不斷學習新知識，努力提高技術水平，做一名合格的電氣技術人員。