电气自动化系统的接地与防雷技术

孟延明

沈阳兰星自动化工程有限公司

电气自动化系统的接地与防雷技术

孟延明

沈阳兰星自动化工程有限公司

雷电的破坏力主要在于其产生的毁坏性电位差，为了减小雷电造成的危害，应对各个内层的保护区界面做等电位连接，还要应用电涌保护器或运用导线对信号线、电源线、金属管道等各种金属设备也进行等电位连接，将局部等电位连接棒相互连接后，再与主等电位棒连接在一起。本文主要阐述了接地系统的分类、作用和设计，并分析了现代防雷系统装置的特点。

电气系统；接地系统；防雷装置

随着科技的水平的不断提高，在实际的生产应用中，对电气设计的要求也越来越高，其中最重要的步骤就是防雷接地系统的设计。我们要高度的重视，对防雷装置的要求要更加的严格，要做好防范的准备，最大程度的保护人员的安全。建筑能否正常使用与电力系统的使用安全密切相关，研究电气系统的防雷接地，对保护人员的人身和财产安全都有着很重要的意义。

一、建筑接地系统的类别分析

（一）防雷接地系统。保护建筑最为普遍和重要的接地系统是防雷接地系统。其工作原理是当雷击到建筑物时，它可以有效地将电流导入大地，将建筑内的设备进行等电位、多层屏蔽的保护，以此保护建筑物和人员的人身及财产安全。在雷落下的瞬间电流能达到几十到几百千安培，瞬时的电压也将达到几十到几百千伏，严重的威胁着建筑物内的电子设备和人员的安全。所以防雷接地系统的是一种重要的安全防雷结构。

（二）工作接地系统。对建筑内部的各种电器设备保护性最强的接地系统是工作接地系统，使其正常工作需要的接地系统主要有直流工作接地和交流工作接地。交流工作接地一般用于民用建筑，其工作原理是交流配电系统中的电源变压器中性点或将建筑物受到雷击时所产生的交流电源中性线直接接地，保证建筑受到雷击时电器具能接收到维持正常工作的稳定电压。直流工作接地的原理是将放大建筑内部的电子设备信号，使信号传输和在各个电路的信息传递的过程中，基准电位稳定在设备正常工作的水平，以此来保证建筑内电力系统可以正常的工作。

（三）保护接地系统。主对建筑内的人员安全保护性最强接地系统的是保护接地系统，它可以降低人员遭到间接电击的可能性，在出现接地故障的状况下，还能降低金属壳体之间存在的电位差造成的打火引发的火灾的可能性。当配电回路中出现接地故障时，瞬间会产生非常强大的电流，致使配电回路保护开关会迅速闭合，可以及时的起到保护的作用。当故障回路电源无法被切断时，用来保护人员的安全主要靠保护接地使用等电位的措施。

二、建筑接地系统的设计

（一）设计防雷接地系统。在建筑接地系统设计中是非常重要的就是防雷接地，建筑物的防雷保护可分为一类、二类和三类三级保护，二类防雷保护设计主要应用于民用建筑，一类防雷保护设计主要应用于建筑内存在爆炸危险环境。建筑的防雷接地系统一般四部分组成，分别是接闪器、引下线、均压环和接地体。其中避雷带主要铺设在房角、房檐等易受到雷击的地方。其中接闪器一般有三种，分别是避雷带、避雷针以及避雷针带组合的接闪器。与避雷带相连接的地方一般是建筑表面外露的金属构件和管道等。的接闪器一般要同下线焊接连在一起。高层建筑物的引下线一般使用钢筋混凝柱的钢筋。

（二）设计工作接地系统。工作接地主要有两种，一种是交流工作接地，建筑内交流配电系统中性点的接地就是交流工作接地。当附近地区变电所为建筑供电时，在从区域变电所引进配电线路到建筑之前，中性线需要重复接地，所以，在区域的变电所内工作接地就内已经完成了。对于建筑设置有独立变电所和在变电所内若有发电机组的情况下，就可以在变电所内将变压器的中性线和中性点共同直接接地来完成交流接地。另一种是直流工作接地。一般在使用电子设备集中的场所会设置直流工作接地，例如：通信计算机机房、监控消防中心、机房等，除有特殊的要求之外接地电阻值一般小于4欧姆。

（三）设计保护接地系统。通过配电系统的保护线和中性线之间的不同配置就是保护接地系统，选择方式主要有五种情况，分别是TN-C、TN-CS、TN-S、TT、IT。三相五线制系统就是其中的TN-S系统，高层和智能建筑大多会选择这个系统。这个系统最大的特点是保护线和中性线在其他地方分开没有任何连接，只在电源变压器的中性点外一处共同接地。采用此接地保护系统一般是建筑内有变压器。

三、电力系统接地和防雷故障及防护措施分析

（一）接地故障及防护。接地故障最主要是短路问题，是由于相线同电气装置的外露部分和地面间造成的，会致使外露导电部分带有很强的电压，由于这个电压对接地金属打火，有可能会引起起火。重复接地可以有效的解决这个问题，所以对配电室、总配电箱应、配电线路的中间以及末端处保护地线都要做重复接地。要做到选择合理的保护类型和多点保护。

（二）防雷故障及防护。如今，雷害问题主要是通过金属导体传播的雷电波对建筑、财产、人员造成伤害，与过去直击雷形式对地面上的人和物进行击毁的方式有很大的不同。防雷方法也由原来简单的避雷针和避雷带防护转变为为现在的ADBSGP方法。雷电波是指雷击通过金属引到建筑物内发生的事故。这种事故的危害和发生率都非常高，要比从前的雷击危害和发生率高很多。目前最先进的防雷装置是电涌保护器，它的工作原理是通过抑制电流和电压来保护设备安全。它转入等电位系统的时间更快，降低各个端口电压的时间也更短，从而达到保护设备的目的。电涌保护器应用的方面可分为四种，分别是信息系统电涌保护器、电源系统电涌保护器、绝缘火化隙和等电位连接。要在设备的各个进出线缆上安装电涌保护器，当发生雷击时，电涌保护器会将各个端口电压维持在等电位水平，这样就可以降低设备系统受到的损害。

四、小结

电气设备的安全使用与建筑的安全息息相关，为了保护电气设备的安全，让电气接地系统设计减小雷电以及浪涌电压的破坏性是我们面临的最大问题和挑战。为了保证建筑的正常使用，就要促进电力系统的使用安全和安全可靠性，也是为了保证建筑内的设备和人员的安全。必须要清楚建筑中接地系统的分类，接地系统之间的关系，这都是为了更好地设计接地系统，只有才能设计出安全可靠的接地系统。

[1]周平玲．水泥厂电气自动化系统的接地与防雷技术分析[J]．城市建设理论研究(电子版),2015,(22):4381-4382．