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，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，主要有兩個方面的因素，首先積聚大量電荷的雷云有較大的活動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，雷電流需經(jīng)過電力線路泄入大地。此時，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)的異號電荷就會失掉束縛，從而向?qū)Ь€兩端流動，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，設(shè)備會受到損壞。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，以免雷擊時通過接地系統(tǒng)對弱電設(shè)備產(chǎn)生危險的影響和干擾。

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

分開，會造成地線過多過長，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，同樣會造成回路間的干擾。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)行多點連接，為了減少干擾，盡可能消除各接地點間的電位差。接地就以接地電流易于流動為目標(biāo)，因此接地電阻越低電流越容易流動。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，所以接地電阻越低越好。

實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，使整個系統(tǒng)形成一個獨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，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)置四個接地體。

（2）在每個接地體與地網(wǎng)線相連處設(shè)置一個檢測點。

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

4.抗干擾地線是設(shè)備系統(tǒng)的低電平信號，同時為了安全起見，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，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，可以刷黃綠相間的油漆加以標(biāo)識，同時也提高觀感效果。

（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娦浴⒎€(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)成一個整體的鋼筋大網(wǎng)籠就構(gòu)成個籠形避雷網(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)施工隊伍應(yīng)加強(qiáng)連接點處的工序交接，及時做好連接點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）