工厂供电系统的防雷、接地保护及电气安全相关研究

向兴勇

摘 要：现代工业生产体系的重要组成部分之一为供电系统，这一系统是否稳定直接影响到工业生产的连续性和安全性。本文的研究内容即为如何保证工厂供电的安全——从系统的防雷、接地保护以及电气安全方面进行探讨。

关键词：工厂供电系统;防雷;接地保护;电气安全

在人类的生产生活中，供电系统的地位十分重要，为了使其具备较高的安全稳定性，需要做好防雷接地工作，保证供电设备的安全，使工厂的生产效率更高，企业乃至社会的经济效益更高。

1 雷电对供电系统的危害

雷电在破坏供电系统时，主要以线路雷电直击，反击，感应过电压，雷电侵入波过电压等方式。因为雷电本身的过电压具有较陡的波峰，较大的波幅，且会产生热效应，机械效应等。会损坏电气绝缘设备，降低电路导体机械强度，熔化或击穿导体并产生冲击性电动力，造成火灾，爆炸等危害。所以，不做好雷电防护，将会影响工业生产的安全性和连续性[1]。

2 防雷装置和措施

2.1 防雷装置

常用的防雷装置包括等避雷器、接地装置、均压环等。避雷器与被保护设备或设施并联，无雷电袭击时，接地绝缘，当被保护设备或设施被雷击时，避雷器与大地导通，击穿放电，将电流引入大地，从而保护设备或设施;接闪器包括避雷针，消雷器等，在具体应用时，需要根据建筑物的造型及所需要的避雷效果确定。一般来说，避雷针，避雷带结合避雷网装置多应用在高层建筑物。在布置接闪器时需要注意，在建筑物高度超出30m的位置，外围每2层通过扁钢进行水平避雷带设置;对于现代建筑物来说，防雷接地，电气设备的保护接地等合为一体，电阻不超过4Ω;高层建筑的柱主筋和梁板钢筋可以选用引下线和均压环，但需要保证相互连接牢固[2]。

2.2 防雷措施

因为在结构上来说，工厂或高层建筑已经形成等位体，电气设备所受的雷击损害以感应雷为主。为防止雷电波侵入，在内部和各级供电线路件，工厂可以安装电涌保护器，主要目的在于消除雷击产生的过高电压，以免雷电侵入车间电器设备。在建筑物内部的各种线路及金属管道，需要全部埋入地下。需要进出建筑物的金属管道及电气设备的接地装置，加装防雷装置。

雷击灾害的发生规律及原理为，易袭击孤立或突出部位，所以当需要安装室外空调主机及支架时，需在窗洞口下方约40cm处实现埋设具有良好密封的金属分线盒，以免遭受雷电袭击。固定在建筑物上的彩灯等各类导电物体，为保护内外线路穿钢管及配电箱，需要将接闪器作为电压保护器，预防雷击[3]。

1）电源系统的防雷与过电压保护：防雷设备所需要的电力由建筑内部的配电室提供，电力供电部门实施高压端电源的防雷保护，在进行电源防雷时，需要将一级间隙放电防雷保护系统设置到机房的低压配电柜中;设计配电回路时，安装三级防雷保护防雷配电柜。UPS电源输出端设置一级过电压防雷保护。

2）UPS电源系统的防雷保护：目前来说，大部分机房内的负载用电均为大型UPS不间断电源设备。UPS电源系统作为机房内唯一的保证用电设备稳定，可靠环境的设备，地位十分重要，所以应该设为重点电源系统防护对象。设计防雷保护时，选择一级火花间隙放电保护，将两级半导体安装到UPS电源输入端进行过电压防雷保护。通过安装解耦器协调发生三级雷击电流放电器吸收和释放雷电波或浪涌电压。在三级防雷保护中，第一级为粗保护，主要用来防护直击雷;第二级为中极保护，利用半导体放电器进一步吸收雷电流，第三级为细保护，通过浪涌电压放电器吸收残余的雷电流并将其泄入大地[4]。

3）终端设备的电源防雷保护：为了保证机房设备的运行足够安全稳定，需要保持电源配电室和机房之间的距离，为了有效预防感应雷害，避免电网波动冲击设备，可以在电源输入端安装防雷箱，以有效保护终端用电设备。上述防护原理同样可以用来保护其他电源终端免遭雷击。进而保证电气的安全运行不受影响[5]。

3 电气设备接地与接零

在电力系统中，接地和接零又叫保护接地和保护接零，统称为保护接地，是为了防止人身触电事故、保证电气设备正常运行所采取的一项重要技术措施。保护接地是为防止电气装置的金属外壳、配电装置的架构和线路杆塔等带电危及人身和设备安全而进行的接地，是使电气设备的金属外壳接地的措施。保护接地一般用于配电变压器中性点不接地的供电系统中，用以保证当电气设备因绝缘损坏而漏电时产生的对地电压不超过安全电压。保护接零是把电气设备的金属外壳和电网的零线可靠连接，以保护人身安全的一种用电安全措施。接地主要有以下四种方式，包括保护性接地，工作接地，保护接零，重复接地。总而言之，不管是接地还是接零，全部都是为了防止人身触电事故、保证电气设备正常运行所采取的一项重要技术措施，两种保护的不同点主要表现在三個方面：1）保护接地是限制漏电设备对地的泄漏电流，当对地电压超过整定值，保护器就自动切断电源，保护接零是利用相线对零短路原理使保护装置迅速切断电源;2）是呀的范围不同，保护接地通常适用于农村公用低压电力网，保护接零系统主要适用于城镇公用低压电力网和厂矿企业等专用低压电力网;3）线路结构不同。保护接地只有相线和中性线，系统中的中性线除电源中性点接地外，不得再有接地连接;保护接零必须要有保护中性线的存在，必要时将保护中性线与接零保护线分开架设，同时系统中的保护中性线必须多点重复接地。另外避雷针装置需要独立接地，且避雷线的接地装置应该与所保护的建筑之间保持一定的距离，以免在遭受雷击时，造成闪络事故，距离需保证在3m以上，如条件不允许间隔3m，可以在接地局部包绝缘体或“帽檐式”的均压带[6]。

4 触电事故抢救

电流对人体的伤害有两种，即电击和电伤。电击伤害严重程度与通过人体电流大小，触电持续时间，电流的频率、路径和触电者个人的健康状况等因素有关。触电防护形式包括直接触电防护和间接触电防护。直接触电防护是指防护直接接触到的正常带电部分，间接触电防护是指防护出现故障时带危险电压，正常时不带电的暴露在外的可导电部分。

为了保证安全生产，一旦发生雷电触电事故，必须第一时间进行抢救，及时的抢救有极大可能将因为触电发生假死的人救回来。通常情况下，一旦发生触电，首先要做的就是切断电源，注意期间不要与电源直接接触，可以通过木棍等绝缘体进行操作，并且在救援期间必须加强预防接触电源的意识。其次是现场救护，救离触电者远离电源后，及时检查其伤情，包括呼吸和心跳等情况，一旦出现心跳停止的情况，立即进行胸外按压和人工呼吸抢救，帮助其人工建立呼吸和循环，直至专业医护人员到场为止。

5 小结

综上所述，工厂的供电系统防雷，接地保护及电气安全直接影响着生产设备的安全和员工的生命安全。因为雷电的发生不可预测，所以需要在设计和施工期间预先做好建筑防雷接地保护工作。

参考文献

[1]王成洋.论工厂供电系统的防雷、接地保护及电气安全[J].软件，2013，（11）：163-163，165.

[2]罗婷.如何保证工厂供电的安全——从系统的防雷、接地保护以及电气安全方面进行研究[J].中国科技纵横，2015，（20）：149.

[3]霍大勇，赵志永.工厂电气设备的接零和接地保护[J].科技资讯，2007，（4）：229-230.

[4]靳丽.工厂变配电课程教学方法的创新[J].现代职业教育，2016，（32）：119.

[5]仇道伟，苏超.化工厂电控楼电气综合设计探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2015，5（36）：154-155.

[6]黎文伟.浅谈供电系统的电气保护与接地[J].北京电力高等专科学校学报（自然科学版），2012，29（10）：120.