電力設施防雷和接地的設計類型和相應的弊端分析

張勁怡

摘 要：防雷和機電設備的浪涌保護是世界上最復雜的保護設計之一；防雷的根本方法就是設計和實施一個有效的接地系統；接地使得浪涌電流有很容易的路徑到地面，電氣和機械設備因此收到保護；沒有完美的設計，任何設計都是有利和不利因素的權衡；本文分析個別典型設計的利益和弊端，歸納了針對類似設計問題的工作方法。

關鍵詞：電氣設施防雷；引下線；接地系統

一、概述

防雷系統的電氣接地設計是任何電氣分配系統的最重要的方面之一，但它往往被誤解，隨后安裝不當。有幾個重要的原因，一個接地和防雷系統應安裝。但重要的原因是保護人！其他原因包括保護的結構和設備，從無意的接觸帶電的電線。接地系統必須確保最大的安全，從電氣系統故障和雷電。設備和建筑物的保護是由低阻抗接地和電氣服務，保護裝置，設備和其他導電物體之間的連接，使故障或雷電電流不會導致建筑物內的危險電壓。根據世界地位有更多的傷亡人數由照明和短路發生錯誤。電氣和機械設備的接地會有較低的電位差，因此對人和建筑結構的影響較小。對于雷電和浪涌避雷器系統說明按我找工作時設計的電氣工程師的完整信息。

二、防雷和接地系統的設計類型

風險因素是應該首先考慮的，使用從原定的地理位置計算閃電的歷史，設施位置的土壤電阻率以及建筑物的用途類型也。風險定義為平均年損失的概率大小，計算時考慮每年的閃電次數和損失大小、雷電類影響的概率以及結果損失的平均額。進一步把這些事件劃分為：消雷器在建筑物主題結構上、防雷設施在主體結構附近以及防雷設施是直接連接的服務。損失劃分為四級，分別是一級損失涉及人命、二級損失影響公共服務、三級損失影響文化遺產、四級損失影響經濟活動。設計工程師會依據項目能夠承受的損失劃分防雷的風險為相應的四級，R1風險設計人類生命的損失、R2風險是公眾服務損失、R3 風險是文化遺產的流失風險、R4風險是經濟活動的停滯，風險級別的劃定為建筑物的防雷設計提供了依據。

三、防雷系統各單元的詳細設計

（一）空氣端接系統?？諝舛私酉到y一般有消雷器、避雷針、避雷帶、避雷線等，有四種方法來確定空中端接體的位置，分別是保護角法、滾球法和網格法。保護角法的原理是，在建筑物結構的高空處的露天位置處，將空氣端接的空氣端接系統的攔截桿放置在拐角處、暴露點和邊緣處。在保護角法中，根據雷電系統被分配，顯示了雷電防護的端接桿的高度，形成保護角度，橢圓形的參考平面是系統將受到保護的區域。滾動球法的原理是計算建筑物的保護面積，在此保護的空氣端接的長度以上的平面參考平面將是滾動球體半徑的計算。由滾動球體覆蓋的區域是該區域將被保護的空氣端接。顯示了滾動球計算細節的細節。滾動球的代表保護，r的滾動球的半徑為雷電防護或空氣端接系統的高度的高度的保護角的空氣端接桿的高度可以被發現。網格法的原理是是在建筑物的屋頂邊緣的所有空氣端接進行保護的互連，這個網格線導體穿過屋頂邊緣線，挑檐和屋頂脊線?？諝舛私酉到y的網格方法網絡是這樣的方式，避雷器將始終至少有兩個金屬路由到地球，因此，雷電電流越來越容易到地球。

（二）引下線的設計。引下線的功能是減少由于雷電防護系統中的雷電流引起的損壞的概率，下導體必須被安排，從而有一個容易的浪涌電流路徑。在某些情況下，接地連接到鋼柱或鋼筋混凝土施工中的應用。在大多數大型建筑中，重型鋼結構提供了一個低得多的阻抗路徑地球比單獨的下導體作為防雷系統的一部分。這些鋼柱可以用作下導體。由于不受結構的影響，在平行的多個下導體路徑將導致建筑物頂部和基礎之間的較低的電壓差。這種電壓差可以是重要的建筑與電子設備之間的相互連接的地板，在天線塔和類似的情況下。除在天然下導體通過鋼筋的情況下，在每一個接地導體連接到接地桿上都應安裝試驗接頭。兩個引下線之間的距離應該最少是其高度的兩倍多。

（三）接地系統設計。其一是在一個或兩個屋頂的建筑，這空氣端接將無法嚙合，將有向下導體連接所有的地球終止，這種類型主要是用于低結構，特別是房屋。其二是在這種接地系統是網狀的空氣端接系統和防雷系統與幾個下線優先，這種類型的安排包括一個環形電極的結構與土壤接觸的結構，這種類型的接地被推薦為裸露的固體巖石，接地棒之間的距離應該是地球桿的兩倍高度，每一個土坑應至少1.5米遠離任何建筑結構，如果地球坑的位置靠近水管，那么土壤電阻率將減少，以獲得更好的浪涌電流的放電。

結論：（1）受到工程約束條件的限制，任何設計都有相應的弊端，這些弊端都需要相應的不就措施，由于防雷設施導流通路導體一般采用鋼材，其導電性能不及金屬銅但價格便宜，在所有防雷設施安裝完成以后，必須檢測并確保接地點的對地電阻小于1歐姆，只有達到這個要求，才能確保雷擊電流引起的電位差在安全范圍內；（2）設計中的1類和2類防雷系統，需要每年檢測一側接地電阻和接地路徑的電阻；3類和4類防雷系統每兩年檢測一次；所有的防雷設施的性能要求必須達到或者由于國家規范的要求；

參考文獻：

[1]中國南方電網有限責任公司，防雷施工及驗收規范 2009