工廠變配電系統的防雷與接地探索

摘 要：隨著近幾年電網改造和工廠變配電系統自動化的建設及設備更新，由于大家對這些設備的防雷接地保護認識不到位，以致雷電事故頻發，我們必須加強工廠變配電系統雷電防護問題的認識與研究，根據實際情況，采取切實可行的防雷和接地方案，本文簡要介紹工廠變配電系統的防雷與接地。

關鍵詞：配電系統；防雷接地；電氣設備

1 雷電現象及其危害

雷電是自然界中的一種放電現象。大氣中存在大量帶有正負電荷的雷云，當帶有相異電荷的雷云接近到一定程度，或雷云與大地凸出物接近到一定程度，強大的雷云電場將周圍空氣電離擊穿，就發生激烈的氣體放電，形成閃電和雷鳴。雷電通過直擊雷、感應雷和雷電侵入波的方式可使人畜傷亡；使電力線路、發電機、電力變壓器等受高電壓沖擊而損壞絕緣，造成短路、爆炸和起火，導致大面積停電；可產生強大的電排斥力、電磁推力，對建筑物或構筑物等被擊物會造成機械性破壞、倒塌。

2 接地

所謂接地就是把電氣設備或電氣線路的某一部分通過接地裝置與大地（土壤）作良好的電氣連接。接地是確保電氣設備正常工作和安全防護的重要措施。接地裝置由接地體和接地線組成。埋入地中直接與大地接觸的金屬導體稱為接地體：連接電氣設備與接地體之間的導線（或導體）稱為接地線。接地分為檢修接地、工作接地和安全接地三大類。檢修接地是在檢修設備或線路時，除切斷電源外，還要臨時將檢修設備或線路的導電部分與大地連接起來，防止誤合閘造成觸電事故。工作接地是維持供電系統正常安全運行的接地。安全接地是為了防止觸電的保護接地，防止雷擊及消除靜電的接地，以及防止電磁輻射的屏蔽接地。

3 工廠變配電系統建筑物的防雷與接地

工廠變配電系統及其內部電氣設備的防雷性能受建筑物本體防雷性能的直接影響，任何建筑內部系統及設備防雷的第一道防線應該是建筑物本體的防雷，因此工廠變配電系統的防雷與接地離不開建筑物的防雷與接地，所以我們在考慮系統防雷時應首先高度重視建筑物本身的防雷。對于建筑物及電氣、電子設備防雷的接地裝置按照國家最新的GB50054-95標準規定應采用等電位連接，而不再采用傳統上獨立的接地網。等電位連接就是將建筑物的人工接地體、自然接地體和室內各種電氣設備及其他裝置的外露金屬可導電部分統統用導體作良好電氣連接以實現電位相等。因為雷電現象發生時將產生峰值非常大的雷電流，而雷電流流經之處將形成相對大地電位而言很高的過電壓，此過電壓容易使仍處于大地電位的電氣、電子設備和工作人員產生旁側閃爍，引起設備和人身事故。采用等電位連接就可大大降低此類事故發生的機率，所以等電位連接是防雷的關鍵措施這一。

現代建筑物的防雷要求在防雷裝置的設計和建設時，應根據地質、土氣象、環境、被保護物的特點，雷電活動規律等因素綜合考采用安全可靠、技術先進、經濟合理的設計、施工方案。現在大家公認的建筑物防雷經濟可靠的方式是采用建筑物本體的鋼筋結構和降雷網相結合的方式，即是在建筑物設計時以建筑物埋入地下的鋼筋混凝土基礎鋼結構為接地體，以房屋頂部的網狀接閃器、避雷帶、建筑物的梁、柱、樓板和四周墻體內的主鋼筋為引下線，建筑施工將網狀接閃器、引下線和接地體的鋼筋網絡作良好的電氣連接，使之成為較理想的\"法拉第籠\"式避雷器。同時建筑工程施工時從各層樓板、梁、柱內鋼筋一定都要焊接出預留接頭，以便使用時能方便與室內外接地線相連，實現各電氣設備的接地。

4 工廠變配電系統線路及設備的防雷與接地

4.1 系統線路的防雷與接地

由避雷針、避雷帶、避雷網引下線和接地網絡構成的建筑物防雷系統，主要是避免建筑物遭受雷擊而引發的安全事故；而感應雷和雷電波侵入方式對系統線路的威脅是外部防雷系統無法免除的。應根據線路的負荷性質、電壓等級及系統運行方式，結合歷年來當地雷電活動情況、土壤電阻率的高低及地形地貌特點等，通過綜合的經濟技術論證，采取科學合理的防雷方式實現系統線路的防雷。鑒于中小型工礦企業一般由35kV線路接受電能就能滿足用電需要，所以供、配電系統中的高壓架空線路通常是在變電所的電源進線端架設1-2km避雷線，同時對于雷電活動強烈地段的架空線路部分要加設避雷線或者安裝避雷器。系統中的電纜線路，常常是在電纜終端處安裝閥式避雷器。同時要將電纜終端的金屬屏蔽、鎧裝和避雷器的一端與接地裝置按要求連接起來，達到良好的電氣性能。低壓配電線路的防雷主要是在變壓器低壓側的出口處安裝低壓避雷器和跌落式熔斷器，同時變壓器的低壓側要作良好接地，并在干線和分支線終端處要重復接地，而線路較長時重復接地不得少于3處。防雷接地裝置的接地電阻不應大于4Ω，重復接地裝置的接地電阻不得大于10Ω。中性點直接接地的低壓供配電系統的中性線應在電源處接地。為防止雷電波沿線路侵入用戶時，其進戶線的絕緣子鐵角應接地，此接地裝置的接地電阻可為30Ω以下，這一點對于一戶一表改造工程中應引起高度重視。

4.2 室內設備的防雷

由于感應雷和閃電電流及閃電高頻電磁場所形成的過電壓和過電流對室內設備的諸如電源線路、天線、電器元件、通信線路（如光纜，電話線等）造成危害。為真正防止雷電波侵入和反擊對室內設備的危害，工礦企業室內的所有電氣、電子設備應采取逐級防雷保護措施，首先做好大樓和電源進線端的防雷接地，然后在機房和各設備端口安裝相應的避雷器。其接地是將室內各種柜的外皮、金屬屏與底座槽鋼用螺栓連接或可靠焊接，保證電氣連接良好，同時槽鋼應與電纜溝內的電纜支架用鍍鋅扃鋼焊接成一個整體，與室外接地網形成完整的接地大網。這樣就可以在發生雷擊時避免在不同金屬外殼或構件之間出現暫態電位差，使得它們彼此間等電位，并維持在地電位的水平，這就是均壓措施。對于工礦企業的通訊電臺由于其必須通過信號電纜與通訊塔的天線相連，因此必須將通訊電纜的外皮做多地重復接地，并要求作等電位連接，即與大樓的接地網連接在一起，同時加裝避雷器。比如通訊電臺應加串口保護器如SD25-V24/24，其它電子設備的通訊接口加裝相應的串口保護器，也就是各種小防雷器。為防止強大的雷電電磁脈沖在信號線或電源線等線路上感應出的暫態過電壓波對電子儀器和設備造成損壞，所有的信號線及低壓電源線都要采用有金屬屏蔽層的電纜，沒有屏蔽的導線應穿鐵管加以屏蔽。同時將信號線或電源線的屏蔽層沿線路多點接地或至少應在線路的首、末兩端接地。

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