浅论雷电对电气设备的危害与防范措施

杨晓东

摘 要：雷电是伴有闪电和雷鸣的一种放电现象。它能在瞬间对建筑物中的设备产生巨大的破坏。我国江南地区是雷电高发地区，每年由于雷击所造成的损失不可估计，建筑物中的设备由于一夜雷击，损失可达几百万甚至上千万。做好建筑施工中的防雷接地保护措施，对于保障建筑设备的正常运行意义重大。

关键词：雷电;设备;防雷;接地

一、概述

雷电是一种自然放电现象。由于雷电放电电压高、放电时间短，它的产生人类日前无法控制。雷电灾害严重性还表现在波及面广，主要有两个方面的因素，首先积聚大量电荷的雷云有较大的活动范围及其放电过程的辅射范围可覆盖达几十公里的范围，其次地面各种网络（电力、通信等网络）的相互渗透、错综复杂，使雷电灾害的范同进步扩大。在雷击中心数公里范围内都可能产生危险过电压，损害线路上的设备。当雷电直接击中电力线路之时，雷电流需经过电力线路泄入大地。此时，雷电即便未曾击中电力线路，当雷击发生之后，导线上感应的异号电荷就会失掉束缚，从而向导线两端流动，电流通过线路袭击电气设备继而在设备上形成过电压。当过电压高于设备雷电冲击耐受最高电压时，设备会受到损坏。加强电气设备的防雷措施，能够有效保护电气设备运行安全，也是维持电力系统可靠和持续供电的重要一环。

二、防雷接地要求

防雷接地系统建议采用联合接地，由于采用专用接地系统时必须与防雷接地分开，两者在地下的接地极和引出的线路均要求相距15米以上，以免雷击时通过接地系统对弱电设备产生危险的影响和干扰。

这在现代化的建筑密集型城市几乎是不可能实现的，要将各类接地线

分开，会造成地线过多过长，易于接收干扰，现代的弱电设备大都具有高数据率，因此其信号频率较高，通过电容耦合，即使分开而彼此间隔相近时，同样会造成回路间的干扰。由于这些原因，最好采用环式接地系统，即将电子设备的机壳连接到一个同一的弱电接地环，弱电接地环再与防雷接地环多点连接，进行联合接地;为了防止雷电反击，所以与防雷接地网进行多点连接，为了减少干扰，尽可能消除各接地点间的电位差。接地就以接地电流易于流动为目标，因此接地电阻越低电流越容易流动。建筑中的综合布线系统接地希望尽量减少成干扰原因的电位变动，所以接地电阻越低越好。

实际碰到的雷击分为直击雷与感应雷，防雷系统的接地主要有2种。方式：一种是分散接地，就是将通信大楼的防雷接地、电源系统接地、通讯设备的各类接地分别接入相互分离的接地系统当中。另一种是联合接地，它是目前所普通采用的接地方式，即将工作接地、保护接地、防雷接地统一与电子设备所在建筑物地基下铺设的接地网连接，继而有效地避免接地体和系统之间出现耦合影响防雷的装置分为接闪器、引下线和接地极三个部分。接闪器是防直击雷保护中接受雷电流的金属导体，就具体形式可分为避雷针和避雷带。引下线又称作引流器，主要作用是把接闪器承受的雷电流引到接地装置。防雷的接地装置有将直击雷电流发散到大地去的防直击雷接地，有把引下线引流过程中对于周围大型金属物体的产生感应电势的防感应雷接地，还有为防止高电位沿架空线侵入的放电间隙以及避雷器接地。

三、防雷接地系统组成

1.接地线：地线网由矩形铜（40×4）排连接成。走线方向按大楼的布线系统。各需要防静电干扰的仪器设备通过铜芯导线与网可靠的连接，使整个系统形成一个独立的防静电抗干扰体系。

2.接地体：人工接地体可采用钢管、圆钢、角钢、扁钢等制成同

时，为了增加其导电性、进步其防腐能力，可采用外表镀锌材料。

（1）接地体长度为2.5m镀锌角钢（45×45）数目3根。

（2）垂直做水平或耙形埋设。

（3）角钢间距为25m-3m。

（4）埋设深度≥0.6m

（5）垂直接地体可用镀锌扁钢焊接而连成一体，接地体引出线与地线网若做锣钉连接需牢固可靠，接点作防腐处理。

（6）为了增加接地体的导电性，可对接地体的封环境进行降阻处可用石灰、盐、水、木碳酸、金属屑等材料按比例配制进行浇灌。

3.防静电、抗干扰接地方案

（1）在建筑结构四周设置四个接地体。

（2）在每个接地体与地网线相连处设置一个检测点。

（3）四个接地体与地线网可靠连接，使整个接地系统连成一个系

4.抗干扰地线是设备系统的低电平信号，同时为了安全起见，需设置一条安全地线，以防外壳感应电对人体的伤害，但要留意其接线方法：（1）内壳与外壳用金属件连成一体，外壳与接地体用金属件连接，须可靠耐用;（2）抗干扰信号地、包括屏蔽线须单独与接地体相连

四、防雷与接地技术在建筑电气施工中应注意的问题

1、接地技术在建筑电气施工中应注意的问题

（1）施工中应注意PE线与N线严格区别，不能混接。用户装修时，由于无完整施工图纸、导线的使用混乱，经常发生PE线与250N线混接的情况。所以，首先一定要保证PE线与接地极可靠连接;其次，PE线应严格按规范釆用黄绿相间的塑料铜芯线以防混接

（2）应做好PE干线的等电位联结。建筑物每层强电竖井内预埋接地钢板与竖井内的PE干线相连，同时与柱内或剪力墙内作为引下线的两根主筋做电气连通，作为PE干线的等电位连接。电气竖井内PE干线采用镀锌扁钢时，可以刷黄绿相间的油漆加以标识，同时也提高观感效果。

（3）要重视各专业系统在接地施工中的协调配合和施工工序的交接手续。现代高层建筑结构复杂、专业齐全，包括电气、电梯、消防报警等系统，这些系统的接地都有其严格的要求。由于建设单位往往把这些系统分包给不同的专业队伍，造成各专业在接地系统施工中脱节和遗漏给工程安全留下隐患。并且应加强接地电阻的测试记录以及接地系统的验收工作，确保全面和可靠地接地

2、防雷技术在建筑电气施工中应注意的问题

（1）防雷采用导电性高、耐腐蚀的新型材料作接地体。钢材埋于壤中易受氧化腐蚀，使用年限短，因此接地体应采用经热镀锌等防腐蚀处理的钢材或其它防腐接地材料，如铜、铝等有色金属复合接地材料或导电性、稳定性较好的非金属接地材料。其中，石墨接地体耐高温、化学稳定性好、导电及导热性高，它的降阻效果和同一尺寸的钢材接地体相同，完全可以取代钢材接地体，从而可以大量节约钢材或有色金属

（2）避雷带是沿建筑物易受雷击的突出部位（如屋檐、女儿墙等处）装设的带形导体，其作用是接受雷电流，设计常采用镀锌圆钢有的工程为美观把镀锌圆钢避雷带改为不锈钢管，应严格根据《建筑防雷设计规范》的要求采用管壁厚度≥2.5mm的不锈钢管，对接部位应跨接处理以保证不锈钢管作为避雷带的接闪雷电流的能力。

（3）建筑物采用屋面避雷带（网）利用建筑物柱和剪力墙内竖向钢筋作引下线及接地装置三部分联结成一个整体的钢筋大网笼就构成个笼形避雷网，较好地取得均压和屏蔽的防雷效果。现代高层建筑外墙采用铝合金幕墙裝饰后，铝合金幕墙在自身形成连贯的电气通路的同时应与主体结构的防雷装置可靠地连接，使两部分形成一个防雷整体共同保护幕墙和建筑物免遭雷电侵袭。幕墙和电气专业施工队伍应加强连接点处的工序交接，及时做好连接点处接地电阻的测试和记

五、结束语

随着建筑智能化的建设投入越来越大，智能技术所发挥的作用越来越强，如何保证建筑物内电气设备不受雷电的侵害，对于保障国民经济发展和人民生命財产都有非常重要的意义。防雷是一种系统性工程，要求从多方面进行综合考虑，才能达到理想的防雷效果，但防雷接地保护是其中一种十分重要有效的且不可缺少的手段。

（上海宝冶冶金工程有限公司 上海 宝山  200941）