論防雷接地系統對電氣系統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的超過正常工作要求的電壓。按其產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，其電壓可達數百萬至數千萬伏，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、共用接地系統、屏蔽系統、合理布線系統、電涌保護器組成，主要用于減小和防止雷電流所產生的電磁效應。

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

做好防雷系統安裝，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，發生熱效應和電動力作用。擊穿設備絕緣，雷電流會產生大量熱能，引發火災和爆炸。短路電流產生巨大的電磁應力，對設備造成機械損壞；二感應雷。直擊雷放電時，產生強大的交變磁場，在周圍的金屬構件產生感應電動勢，易產生火花放電。其危害主要是引發火災或附近的電氣設備遭受電磁力而損壞。

2、防雷系統

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、金屬網稱為避雷帶或避雷網。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。避雷網和避雷帶宜采用圓鋼或扁鋼，優先采用圓鋼。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十至上千安培，但持續時間很短。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。在低壓配電系統中，又可分為TN 系統、TT 系統和IT 系統。

TN 系統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。如果系統中的N 線與PE 線全部合為PEN 線，則此系統稱為TN-C 系統。如果系統中的N 線與PE線全部分開則此系統稱為TN-S 系統。如果系統中前一部分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，則此系統稱為TN-C-S 系統。TN 系統中的設備發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，設備的外漏可導電部分均與系統接地點無關的各自的接地裝置單獨接地。

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

在同一低壓配電系統中，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。