淺論雷電對電氣設(shè)備的危害與防范措施

楊曉東

摘 要：雷電是伴有閃電和雷鳴的一種放電現(xiàn)象。它能在瞬間對建筑物中的設(shè)備產(chǎn)生巨大的破壞。我國江南地區(qū)是雷電高發(fā)地區(qū)，每年由于雷擊所造成的損失不可估計(jì)，建筑物中的設(shè)備由于一夜雷擊，損失可達(dá)幾百萬甚至上千萬。做好建筑施工中的防雷接地保護(hù)措施，對于保障建筑設(shè)備的正常運(yùn)行意義重大。

關(guān)鍵詞：雷電;設(shè)備;防雷;接地

一、概述

雷電是一種自然放電現(xiàn)象。由于雷電放電電壓高、放電時(shí)間短，它的產(chǎn)生人類日前無法控制。雷電災(zāi)害嚴(yán)重性還表現(xiàn)在波及面廣，主要有兩個(gè)方面的因素，首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動(dòng)范圍及其放電過程的輔射范圍可覆蓋達(dá)幾十公里的范圍，其次地面各種網(wǎng)絡(luò)（電力、通信等網(wǎng)絡(luò)）的相互滲透、錯(cuò)綜復(fù)雜，使雷電災(zāi)害的范同進(jìn)步擴(kuò)大。在雷擊中心數(shù)公里范圍內(nèi)都可能產(chǎn)生危險(xiǎn)過電壓，損害線路上的設(shè)備。當(dāng)雷電直接擊中電力線路之時(shí)，雷電流需經(jīng)過電力線路泄入大地。此時(shí)，雷電即便未曾擊中電力線路，當(dāng)雷擊發(fā)生之后，導(dǎo)線上感應(yīng)的異號電荷就會(huì)失掉束縛，從而向?qū)Ь€兩端流動(dòng)，電流通過線路襲擊電氣設(shè)備繼而在設(shè)備上形成過電壓。當(dāng)過電壓高于設(shè)備雷電沖擊耐受最高電壓時(shí)，設(shè)備會(huì)受到損壞。加強(qiáng)電氣設(shè)備的防雷措施，能夠有效保護(hù)電氣設(shè)備運(yùn)行安全，也是維持電力系統(tǒng)可靠和持續(xù)供電的重要一環(huán)。

二、防雷接地要求

防雷接地系統(tǒng)建議采用聯(lián)合接地，由于采用專用接地系統(tǒng)時(shí)必須與防雷接地分開，兩者在地下的接地極和引出的線路均要求相距15米以上，以免雷擊時(shí)通過接地系統(tǒng)對弱電設(shè)備產(chǎn)生危險(xiǎn)的影響和干擾。

這在現(xiàn)代化的建筑密集型城市幾乎是不可能實(shí)現(xiàn)的，要將各類接地線

分開，會(huì)造成地線過多過長，易于接收干擾，現(xiàn)代的弱電設(shè)備大都具有高數(shù)據(jù)率，因此其信號頻率較高，通過電容耦合，即使分開而彼此間隔相近時(shí)，同樣會(huì)造成回路間的干擾。由于這些原因，最好采用環(huán)式接地系統(tǒng)，即將電子設(shè)備的機(jī)殼連接到一個(gè)同一的弱電接地環(huán)，弱電接地環(huán)再與防雷接地環(huán)多點(diǎn)連接，進(jìn)行聯(lián)合接地;為了防止雷電反擊，所以與防雷接地網(wǎng)進(jìn)行多點(diǎn)連接，為了減少干擾，盡可能消除各接地點(diǎn)間的電位差。接地就以接地電流易于流動(dòng)為目標(biāo)，因此接地電阻越低電流越容易流動(dòng)。建筑中的綜合布線系統(tǒng)接地希望盡量減少成干擾原因的電位變動(dòng)，所以接地電阻越低越好。

實(shí)際碰到的雷擊分為直擊雷與感應(yīng)雷，防雷系統(tǒng)的接地主要有2種。方式：一種是分散接地，就是將通信大樓的防雷接地、電源系統(tǒng)接地、通訊設(shè)備的各類接地分別接入相互分離的接地系統(tǒng)當(dāng)中。另一種是聯(lián)合接地，它是目前所普通采用的接地方式，即將工作接地、保護(hù)接地、防雷接地統(tǒng)一與電子設(shè)備所在建筑物地基下鋪設(shè)的接地網(wǎng)連接，繼而有效地避免接地體和系統(tǒng)之間出現(xiàn)耦合影響防雷的裝置分為接閃器、引下線和接地極三個(gè)部分。接閃器是防直擊雷保護(hù)中接受雷電流的金屬導(dǎo)體，就具體形式可分為避雷針和避雷帶。引下線又稱作引流器，主要作用是把接閃器承受的雷電流引到接地裝置。防雷的接地裝置有將直擊雷電流發(fā)散到大地去的防直擊雷接地，有把引下線引流過程中對于周圍大型金屬物體的產(chǎn)生感應(yīng)電勢的防感應(yīng)雷接地，還有為防止高電位沿架空線侵入的放電間隙以及避雷器接地。

三、防雷接地系統(tǒng)組成

1.接地線：地線網(wǎng)由矩形銅（40×4）排連接成。走線方向按大樓的布線系統(tǒng)。各需要防靜電干擾的儀器設(shè)備通過銅芯導(dǎo)線與網(wǎng)可靠的連接，使整個(gè)系統(tǒng)形成一個(gè)獨(dú)立的防靜電抗干擾體系。

2.接地體：人工接地體可采用鋼管、圓鋼、角鋼、扁鋼等制成同

時(shí)，為了增加其導(dǎo)電性、進(jìn)步其防腐能力，可采用外表鍍鋅材料。

（1）接地體長度為2.5m鍍鋅角鋼（45×45）數(shù)目3根。

（2）垂直做水平或耙形埋設(shè)。

（3）角鋼間距為25m-3m。

（4）埋設(shè)深度≥0.6m

（5）垂直接地體可用鍍鋅扁鋼焊接而連成一體，接地體引出線與地線網(wǎng)若做鑼釘連接需牢固可靠，接點(diǎn)作防腐處理。

（6）為了增加接地體的導(dǎo)電性，可對接地體的封環(huán)境進(jìn)行降阻處可用石灰、鹽、水、木碳酸、金屬屑等材料按比例配制進(jìn)行澆灌。

3.防靜電、抗干擾接地方案

（1）在建筑結(jié)構(gòu)四周設(shè)置四個(gè)接地體。

（2）在每個(gè)接地體與地網(wǎng)線相連處設(shè)置一個(gè)檢測點(diǎn)。

（3）四個(gè)接地體與地線網(wǎng)可靠連接，使整個(gè)接地系統(tǒng)連成一個(gè)系

4.抗干擾地線是設(shè)備系統(tǒng)的低電平信號，同時(shí)為了安全起見，需設(shè)置一條安全地線，以防外殼感應(yīng)電對人體的傷害，但要留意其接線方法：（1）內(nèi)殼與外殼用金屬件連成一體，外殼與接地體用金屬件連接，須可靠耐用;（2）抗干擾信號地、包括屏蔽線須單獨(dú)與接地體相連

四、防雷與接地技術(shù)在建筑電氣施工中應(yīng)注意的問題

1、接地技術(shù)在建筑電氣施工中應(yīng)注意的問題

（1）施工中應(yīng)注意PE線與N線嚴(yán)格區(qū)別，不能混接。用戶裝修時(shí)，由于無完整施工圖紙、導(dǎo)線的使用混亂，經(jīng)常發(fā)生PE線與250N線混接的情況。所以，首先一定要保證PE線與接地極可靠連接;其次，PE線應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)范釆用黃綠相間的塑料銅芯線以防混接

（2）應(yīng)做好PE干線的等電位聯(lián)結(jié)。建筑物每層強(qiáng)電豎井內(nèi)預(yù)埋接地鋼板與豎井內(nèi)的PE干線相連，同時(shí)與柱內(nèi)或剪力墻內(nèi)作為引下線的兩根主筋做電氣連通，作為PE干線的等電位連接。電氣豎井內(nèi)PE干線采用鍍鋅扁鋼時(shí)，可以刷黃綠相間的油漆加以標(biāo)識(shí)，同時(shí)也提高觀感效果。

（3）要重視各專業(yè)系統(tǒng)在接地施工中的協(xié)調(diào)配合和施工工序的交接手續(xù)?，F(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)復(fù)雜、專業(yè)齊全，包括電氣、電梯、消防報(bào)警等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)的接地都有其嚴(yán)格的要求。由于建設(shè)單位往往把這些系統(tǒng)分包給不同的專業(yè)隊(duì)伍，造成各專業(yè)在接地系統(tǒng)施工中脫節(jié)和遺漏給工程安全留下隱患。并且應(yīng)加強(qiáng)接地電阻的測試記錄以及接地系統(tǒng)的驗(yàn)收工作，確保全面和可靠地接地

2、防雷技術(shù)在建筑電氣施工中應(yīng)注意的問題

（1）防雷采用導(dǎo)電性高、耐腐蝕的新型材料作接地體。鋼材埋于壤中易受氧化腐蝕，使用年限短，因此接地體應(yīng)采用經(jīng)熱鍍鋅等防腐蝕處理的鋼材或其它防腐接地材料，如銅、鋁等有色金屬復(fù)合接地材料或?qū)щ娦?、穩(wěn)定性較好的非金屬接地材料。其中，石墨接地體耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好、導(dǎo)電及導(dǎo)熱性高，它的降阻效果和同一尺寸的鋼材接地體相同，完全可以取代鋼材接地體，從而可以大量節(jié)約鋼材或有色金屬

（2）避雷帶是沿建筑物易受雷擊的突出部位（如屋檐、女兒墻等處）裝設(shè)的帶形導(dǎo)體，其作用是接受雷電流，設(shè)計(jì)常采用鍍鋅圓鋼有的工程為美觀把鍍鋅圓鋼避雷帶改為不銹鋼管，應(yīng)嚴(yán)格根據(jù)《建筑防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求采用管壁厚度≥2.5mm的不銹鋼管，對接部位應(yīng)跨接處理以保證不銹鋼管作為避雷帶的接閃雷電流的能力。

（3）建筑物采用屋面避雷帶（網(wǎng)）利用建筑物柱和剪力墻內(nèi)豎向鋼筋作引下線及接地裝置三部分聯(lián)結(jié)成一個(gè)整體的鋼筋大網(wǎng)籠就構(gòu)成個(gè)籠形避雷網(wǎng)，較好地取得均壓和屏蔽的防雷效果?，F(xiàn)代高層建筑外墻采用鋁合金幕墻裝飾后，鋁合金幕墻在自身形成連貫的電氣通路的同時(shí)應(yīng)與主體結(jié)構(gòu)的防雷裝置可靠地連接，使兩部分形成一個(gè)防雷整體共同保護(hù)幕墻和建筑物免遭雷電侵襲。幕墻和電氣專業(yè)施工隊(duì)伍應(yīng)加強(qiáng)連接點(diǎn)處的工序交接，及時(shí)做好連接點(diǎn)處接地電阻的測試和記

五、結(jié)束語

隨著建筑智能化的建設(shè)投入越來越大，智能技術(shù)所發(fā)揮的作用越來越強(qiáng)，如何保證建筑物內(nèi)電氣設(shè)備不受雷電的侵害，對于保障國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生命財(cái)產(chǎn)都有非常重要的意義。防雷是一種系統(tǒng)性工程，要求從多方面進(jìn)行綜合考慮，才能達(dá)到理想的防雷效果，但防雷接地保護(hù)是其中一種十分重要有效的且不可缺少的手段。

（上海寶冶冶金工程有限公司 上海 寶山? 200941）