论防雷接地系统对电气系统及人员安全的重要性

文/李源 国家大剧院工程部 北京 100031

过电压：电气设备或线路上出现的超过正常工作要求的电压。按其产生的原因可分为内部和外部过电压。

雷电波侵入：由于架空线路或金属管道对雷电的传导的作用，雷电波沿着这些管线侵入屋内，其电压可达数百万至数千万伏，电流达几十万安，危及人身安全或损坏设备。

防雷装置：接闪器、引下线、接地装置、电涌保护器（SPD）及其他连接导体组成。外部防雷装置由接闪器、引下线和接地装置组成。内部防雷装置由等电位连接系统、共用接地系统、屏蔽系统、合理布线系统、电涌保护器组成，主要用于减小和防止雷电流所产生的电磁效应。

接地系统：接地线和接地极系统的总和。广泛应用在电力、建筑、计算机，工矿企业、通讯等众多行业之中，起着安全防护、屏蔽等作用。低压配电系统的接地可分为三大类，即TN 类、IT 类、TT 类。

做好防雷系统安装，电气设备作良好接地，就可以更好的保护电气设备和人员的安全。

1、雷电的危害

雷电的危害分为两类。一直接击雷。直击雷高压冲击建筑物或电气设备，发生热效应和电动力作用。击穿设备绝缘，雷电流会产生大量热能，引发火灾和爆炸。短路电流产生巨大的电磁应力，对设备造成机械损坏；二感应雷。直击雷放电时，产生强大的交变磁场，在周围的金属构件产生感应电动势，易产生火花放电。其危害主要是引发火灾或附近的电气设备遭受电磁力而损坏。

2、防雷系统

预防雷电破坏的方法有“抗”和“泄”两种。主要手段是“泄”，防雷系统是由接闪器、引下线和接地装置三部分组成泄电回路，把雷电流泄入大地，避免雷击造成的各类破坏。

接闪器就是专门用来接受雷闪的金属物体。接闪的金属杆称为避雷器，接闪的金属线称为避雷线或架空地线，接闪的金属带、金属网称为避雷带或避雷网。它们都是接闪器，利用其高出被保护物的突出地位，把雷电引向自身，然后通过引下线和接地装置，把雷电流泄入大地，以此保护被保护物免受雷击。其所用材料应能满足机械强度和耐腐蚀的要求，还应有足够的热稳定性，以能承受雷电流的热破坏作用。

避雷针一般采用镀锌圆钢或镀锌钢管制成，它通常安装在电杆、构架或建筑物上。避雷网和避雷带宜采用圆钢或扁钢，优先采用圆钢。直径不小于8mm，扁钢截面不小于12mm2,厚度不小于4mm。

避雷针的保护范围，以其防护直击雷的空间来表示，空间范围的大小采用“滚球法”来确定。即选择一个半径为hr（滚球半径）的滚球，沿需要防护直击雷的部分滚动。如果球体只触及接闪器或接闪器和地面，而不触及需要保护的部位时，则该部位就在这个接闪器的保护范围之内。滚球半径是按建筑物防雷类别确定的，第一类防雷建筑物滚球半径30hr/m，第二类防雷建筑物滚球半径45hr/m，第三类防雷建筑物滚球半径60hr/m。

引下线是从接闪器将雷电流引泄入接地装置的金属导体。可设专用金属线沿建筑物外墙明敷；也可利用建筑物的金属构件（如金属烟囱、烟囱的金属爬梯、建筑物内混凝土中的钢筋）。无论采用何种方式作引下线，必须满足热稳定和机械强度的要求，保证雷电流通过不熔化。

3、接地及分类

接地指电力系统和电气装置的中性点、电气设备的外露导电部分和装置外导电部分经由导体与大地相连。分为工作接地、防雷接地和保护接地。

防雷接地是为了消除过电压危险影响而设的接地形式，在雷电冲击下才会有电流流过，流过防雷接地电极的雷电流幅值可达数十至上千安培，但持续时间很短。无论是对直击雷还是雷电的静电感应、电磁感应和雷电波入侵的防护，最终都是把雷电流送入大地。接地体做为与大地土壤密切接触并提供与大地之间电气连接的导体。安全散流雷能量使其泄入大地。因此没有良好的接地技术，就不可能有合格的防雷工程。

电气设备上与带电部分相绝缘的金属外壳，通常因绝缘损坏或其他原因而导致意外带电，容易造成人身触电事故。为保障人身安全，避免或减少事故的危险性，将在故障情况下可能呈现危险的对地电压的设备外露可导电部分进行接地称保护接地。是电气工程中常用一种保护形式。在低压配电系统中，又可分为TN 系统、TT 系统和IT 系统。

TN 系统的电源中性点直接接地，并引出有中性线（N 线）、保护线（PE 线）或保护中性线（PEN 线），属于三相四线制系统。如果系统中的N 线与PE 线全部合为PEN 线，则此系统称为TN-C 系统。如果系统中的N 线与PE线全部分开则此系统称为TN-S 系统。如果系统中前一部分N 线与PE 线合并为PEN 线，而后一部分N 线PE 线全部或部分地分开，则此系统称为TN-C-S 系统。TN 系统中的设备发生单相碰壳漏电故障时，就形成单相短路回路，因该回路内不包括任何接地电阻，整个回路的阻抗就很小，故障电流很大足以保证在最短的时间内使熔丝熔断，保护装置或自动开关跳闸，从而切除故障设备的电源，保护了人身安全。

TT 系统的电源中性点直接接地，并引出有N线，属于三相四线制系统，设备的外漏可导电部分均与系统接地点无关的各自的接地装置单独接地。

IT 系统的电源中性点不接地或经1KΩ阻抗接地，通常不引出N 线，属于三相三线制系统，设备的外漏可导电部分均经各自的接地装置单独接地。

在同一低压配电系统中，保护接地与保护零不能混用，否则当采取保护接地的设备发生单相接地故障时，危险电压将通过大地至零线以及采用保护接零的设备外壳上。

结论：

通过对防雷接地的技术原理、功能和防护范围的介绍以及过电压、漏电对电气设备和人员的危害等几个方面，论证了防雷接地系统对于电气和人员安全的重要性。作为电气技术人员，应在实践中不断学习新知识，努力提高技术水平，做一名合格的电气技术人员。