關于防雷接地問題（接地線）

瀏覽次數：5395發布日期：2011-01-09

關于防雷接地問題（接地線）

摘要：討論了配電網接地制式與建筑物電氣設備的電磁兼容問題，接地網的電阻值和其結構在防雷中的作用，外部防雷和內部防雷兩個子系統的放電過程，以及反對誤導宣傳的問題等。
關鍵詞：（接地線） 建筑物防雷　雷電電磁脈沖防護　LEMP　防雷接地　　電子（邏輯）接地

　　中國電信電磁防護支撐中心來函邀請我參加這次電信行業通信局站接地技術研討會，隨函附件寫有研討會的內容提綱，其例示的各種接地問題寫得非常好。人們常說，正確地提出問題就是解決問題的一半，我預祝研討會取得成功。這次研討會請的都是專家，人也不多，我希望能有更多的時間舉行座談，多一些觀點的交鋒，（接地線）多一些探討，多一些互相學習的機會。不要像一般的會議那樣，各說各的，說完散會，沒有一定的結果。防雷接地問題與供電系統接地方式、埋地接地網的結構和室內接地網的結構等都有關系。這次我提出一些經驗性的看法，歡迎大家討論，不對之處歡迎大家批評指正。（接地線）

一，供電系統接地方式與室內電磁兼容的關系
　　配電網接地系統的制式關系到電網的運行安全和建筑物的供電安全[1、2]。西方國家對于供電質量特別重視，他們對于電源頻率和電壓質量都有嚴格地要求；他們對于智能建筑物內的電磁兼容問題很重視，他們的重要建筑物廣泛采用屏蔽電纜的供電方式。現在我國智能建筑物的設計已經注意到這一點。現在大城市中的配電變壓器已經采用小電阻接地方式，電源線已經廣泛采用TN-S和TN-C-S系統，俗稱三相五線制；在室內注意按綜合布線的規范敷設電氣線路。（接地線）

　　如果把三相電源系統的火線比做上水管道；則N線有如下水管道，它輸送的電流有閃光燈和閘流管等電氣設備產生的雜波，還有電源系統故障時產生的過電流等。這樣電源自成閉合系統，PE線只是起到接地固定電位的作用，平時并無電流流過。如果把N線與PE線合并，這些雜波電流和過電流就會在地線中產生浮動電壓，使電子設備遭受損壞和不能正常工作。所以，N線必須絕緣敷設，PE線必須獨立敷設，這正是三相五線制供電系統建立的意義。檢查N線與PE線是否絕緣良好的辦法是測量PE線內的電流，正常情況下PE線內不應該有電流。我們在故宮防雷工程中測量某宮殿的防雷接地，發現接地電阻表搖擺不定，從而發現N線與PE線有搭接的故障。PE線的作用就是平時作為電子地（邏輯接地）和設備的保安接地，在雷擊時兼做防雷接地。三相四線制的PEN線也有保安接地的作用，但是它不能做電子接地，因為它平時將有雜散電流通過，不能保證電子設備的穩定運行。事故舉例：1993年在北京西便門立交橋東北側曾有一片平房（商店）發生火災，火災原因是有一輛高架貨車把電線掛斷，發生單相電弧接地事故，而該商店的電氣開關未能立即開斷，這片平房頂棚內的電線因過電流而熔化并引發火災。我國農村地區要特別警惕這種架空線配電建筑物的安全問題。IEC防雷標準和我國現行建筑物防雷標準選用SPD的U1mA時，只考慮20/380V電網中性點接地方式，而沒有考慮其上一級10kV電網的中性點的接地制式。以至常選用440V、470V的U1mA，這樣做是不妥當的。我國多數配電網是采用中性點絕緣或經消弧線圈接地的方式，這些電網發生單相接地故障可能運行幾個小時，此時相電壓變為線電壓，使SPD燒毀。我國水利電力部和機械工業部根據本國情況考慮荷電率制定的避雷器國家標準GB1102-2000，對220V級MOV規定U1mA=600V，相間MOV的U1mA=1200V。這樣做既能減少SPD燒毀，又能有效地防雷才是合理的。（接地線）

建筑物雷害事故統計表明：80-90%的事故是由電氣線路引入的，直接雷擊的事故并不多。在山區和農村中建筑物的供電用架空線直接引入不是好辦法；建議參考文獻[3]改用鐵管穿線屏蔽敷設，見圖1；進線桿前連接一段長度大于15m的架空伸長地線兼做避雷線，見圖2，此段線路的作用是增加屏蔽鐵管前主線路的電感，使SPD（氧化鋅避雷器）便于啟動，在進線桿前再連接氧化鋅避雷器2#，進線桿的鐵腳和鐵管的上端聯合接地。（接地線）

圖4中，UAB為接地網A、B兩點間的電位差。電子儀器外殼對EBN的地、或儀器外殼對電源的電位差既是開環電壓。假如儀器的外殼在控制室內接地，則儀器電纜外皮（屏蔽層）中流過的電流稱為閉環電流。它是決定電子儀器受到共模干擾大小的一個量。開環電壓決定了儀器受到的過電壓的大小；而閉環電流則決定了共模干擾的大小。

　　6、人們只有明確了內部防雷和外部防雷兩個子系統中電磁震蕩的過程及其特性才能提出有效的抗干擾的辦法，原則上是合理地運用隔離與連接的措施，消除不希望的電磁耦合，其中用鐵管穿線屏蔽電氣線路外，把冗余的電氣線路的兩端全部短路并接地，這兩項措施經常是很重要的。

　　四，接地電阻測量問題的困惑
　　現在城市中建筑物的密度很大，地下管網很多，鋼筋混凝土建筑物的接地網接地電阻的測量實際上很難測準。因為接地電阻測量的拉線距離必須大于接地網直徑的4-5倍，這一點很難做到。實際上接地電阻的測量是在接地網的網眼中進行的，這與接地電阻的定義是不一致的，其測量的結果是不可信的，（其總的趨勢是測量結果偏小，有時甚至成為負值）。現在廣泛采用的高頻接地電阻測量儀和脈沖接地電阻測量儀所測接地電阻與工頻接地電阻不同，它沒有標準定義的接地電阻的意義，但是它對接地線斷線的檢測有參考意義，筆者曾經專門討論過這個問題[6]。
　　五，防止華而不實的炒做行為（接地線）
　　1、我不贊成用銅材做接地體，接地體的尺寸是由機械強度和腐蝕因素決定的，不是由熱穩定條件決定的。銅是一種戰略物資，我們不應把它大量地埋在地下。西方國家現在都已改用鋼管做接地體了，我們卻宣傳用銅作接地體。這無非要提高防雷裝置的造價，增加甲乙雙方的利益。日本侵略中國的“第五次強化治安”時，要百姓“獻銅、獻鐵”，把家具的銅鼻子和銅飾件都強行征走。那時的情景筆者依然記憶猶新、不能忘懷。我國銅的資源經過三千多年的開發已經不多了，不應該浪費。
　　2、不要聽信某些防雷公司建議，在接地網的當中打接地樁的宣傳，那樣做是無效的。電子地的穩定問題不僅在于接地電阻值的大小，關鍵在于要使接地線上沒有電流。所以，此類宣傳是一種誤導。

　　3、還要注意接地措施導致的環境污染的問題和對附近鋼鐵構筑物的腐蝕效應的問題。（接地線）

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