电力设施防雷和接地的设计类型和相应的弊端分析

张劲怡

摘 要：防雷和机电设备的浪涌保护是世界上最复杂的保护设计之一；防雷的根本方法就是设计和实施一个有效的接地系统；接地使得浪涌电流有很容易的路径到地面，电气和机械设备因此收到保护；没有完美的设计，任何设计都是有利和不利因素的权衡；本文分析个别典型设计的利益和弊端，归纳了针对类似设计问题的工作方法。

关键词：电气设施防雷；引下线；接地系统

一、概述

防雷系统的电气接地设计是任何电气分配系统的最重要的方面之一，但它往往被误解，随后安装不当。有几个重要的原因，一个接地和防雷系统应安装。但重要的原因是保护人！其他原因包括保护的结构和设备，从无意的接触带电的电线。接地系统必须确保最大的安全，从电气系统故障和雷电。设备和建筑物的保护是由低阻抗接地和电气服务，保护装置，设备和其他导电物体之间的连接，使故障或雷电电流不会导致建筑物内的危险电压。根据世界地位有更多的伤亡人数由照明和短路发生错误。电气和机械设备的接地会有较低的电位差，因此对人和建筑结构的影响较小。对于雷电和浪涌避雷器系统说明按我找工作时设计的电气工程师的完整信息。

二、防雷和接地系统的设计类型

风险因素是应该首先考虑的，使用从原定的地理位置计算闪电的历史，设施位置的土壤电阻率以及建筑物的用途类型也。风险定义为平均年损失的概率大小，计算时考虑每年的闪电次数和损失大小、雷电类影响的概率以及结果损失的平均额。进一步把这些事件划分为：消雷器在建筑物主题结构上、防雷设施在主体结构附近以及防雷设施是直接连接的服务。损失划分为四级，分别是一级损失涉及人命、二级损失影响公共服务、三级损失影响文化遗产、四级损失影响经济活动。设计工程师会依据项目能够承受的损失划分防雷的风险为相应的四级，R1风险设计人类生命的损失、R2风险是公众服务损失、R3 风险是文化遗产的流失风险、R4风险是经济活动的停滞，风险级别的划定为建筑物的防雷设计提供了依据。

三、防雷系统各单元的详细设计

（一）空气端接系统。空气端接系统一般有消雷器、避雷针、避雷带、避雷线等，有四种方法来确定空中端接体的位置，分别是保护角法、滚球法和网格法。保护角法的原理是，在建筑物结构的高空处的露天位置处，将空气端接的空气端接系统的拦截杆放置在拐角处、暴露点和边缘处。在保护角法中，根据雷电系统被分配，显示了雷电防护的端接杆的高度，形成保护角度，椭圆形的参考平面是系统将受到保护的区域。滚动球法的原理是计算建筑物的保护面积，在此保护的空气端接的长度以上的平面参考平面将是滚动球体半径的计算。由滚动球体覆盖的区域是该区域将被保护的空气端接。显示了滚动球计算细节的细节。滚动球的代表保护，r的滚动球的半径为雷电防护或空气端接系统的高度的高度的保护角的空气端接杆的高度可以被发现。网格法的原理是是在建筑物的屋顶边缘的所有空气端接进行保护的互连，这个网格线导体穿过屋顶边缘线，挑檐和屋顶脊线。空气端接系统的网格方法网络是这样的方式，避雷器将始终至少有两个金属路由到地球，因此，雷电电流越来越容易到地球。

（二）引下线的设计。引下线的功能是减少由于雷电防护系统中的雷电流引起的损坏的概率，下导体必须被安排，从而有一个容易的浪涌电流路径。在某些情况下，接地连接到钢柱或钢筋混凝土施工中的应用。在大多数大型建筑中，重型钢结构提供了一个低得多的阻抗路径地球比单独的下导体作为防雷系统的一部分。这些钢柱可以用作下导体。由于不受结构的影响，在平行的多个下导体路径将导致建筑物顶部和基础之间的较低的电压差。这种电压差可以是重要的建筑与电子设备之间的相互连接的地板，在天线塔和类似的情况下。除在天然下导体通过钢筋的情况下，在每一个接地导体连接到接地杆上都应安装试验接头。两个引下线之间的距离应该最少是其高度的两倍多。

（三）接地系统设计。其一是在一个或两个屋顶的建筑，这空气端接将无法啮合，将有向下导体连接所有的地球终止，这种类型主要是用于低结构，特别是房屋。其二是在这种接地系统是网状的空气端接系统和防雷系统与几个下线优先，这种类型的安排包括一个环形电极的结构与土壤接触的结构，这种类型的接地被推荐为裸露的固体岩石，接地棒之间的距离应该是地球杆的两倍高度，每一个土坑应至少1.5米远离任何建筑结构，如果地球坑的位置靠近水管，那么土壤电阻率将减少，以获得更好的浪涌电流的放电。

结论：（1）受到工程约束条件的限制，任何设计都有相应的弊端，这些弊端都需要相应的不就措施，由于防雷设施导流通路导体一般采用钢材，其导电性能不及金属铜但价格便宜，在所有防雷设施安装完成以后，必须检测并确保接地点的对地电阻小于1欧姆，只有达到这个要求，才能确保雷击电流引起的电位差在安全范围内；（2）设计中的1类和2类防雷系统，需要每年检测一侧接地电阻和接地路径的电阻；3类和4类防雷系统每两年检测一次；所有的防雷设施的性能要求必须达到或者由于国家规范的要求；

参考文献：

[1]中国南方电网有限责任公司，防雷施工及验收规范 2009