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防雷接地技术在建筑电气安装中的应用苏建仁

发表时间：2021/8/11 来源：《电力设备》2020年第34期作者：苏建仁

[导读] 摘要：一旦出现了较为恶劣的雷雨天气，那么雷击经常会造成电气设备出现错误等事故，因此雷击一直是造成电气安装事故的重要因素之一。

        （烟台银和怡海国奥文体有限公司）
        摘要：一旦出现了较为恶劣的雷雨天气，那么雷击经常会造成电气设备出现错误等事故，因此雷击一直是造成电气安装事故的重要因素之一。作为电气安装的一种常见干扰源，雷电所造成的攻击会针对电气安装质量造成最为直接的影响，严重的时候甚至会出现伤害人生命安全的事故。因为电气安装工作性质的特殊性，所以在通常情况下其都会被设置在一些高层建筑物的楼顶上面，这就使得其相比于周围的建筑物，总是更高一些，特别是铁塔，经常成为了雷击的对象，因此能够看得出来，研究防雷技术至关重要的。
        关键词：防雷接地技术；电气安装；应用；策略
        一、防雷技术现状
        （一）连接
        通常情况下这里所说的连接指的是均衡连接，也可以称之为等电位连接。其是目前一种比较重要的防雷技术。因为自然的闪电和电流波是比较类似的，因此防雷电装置能够给雷电提供一个阻抗较低的通道。所以，通过导线把闪电所经过的部位与需要保护的设备进行连接，这样就能够达到一种等电位的效果；在由闪电出现的时候，每一处的电位都一样得到提升，相应的也就不存在旁侧的闪络放电。
        （二）传导
        通常情况下对于那些所使用到的闪电传导器而言，在日常的工作当中，我们还称之为避雷针，避雷针能够起到的主要作用就是把雷电所产生电流经过自身传输到大地里面，一旦闪电的被避雷针导入到大地里面去了，那么其所具有的能量也就被分散了，起到了一种保护的效果。
        （三）分流
        所谓的分流就是利用把所引来的导线和接地体两者进行并联，从而形成一个避雷器，一般情况下一旦室外的线路上面形成了过电压，同时顺着导线进到室内的时候，相应的避雷器电阻就会马上处于短路的状态，这样就能够有效的实现过电压的分流效果了。另外还能够看得出来，假如可以在建筑电气安装的内部线路上面进行避雷器的安装，那么效果就会更好，能够实现一种所谓的多级分流的效果，相应的所具有的防御能力也就更强了。
        （四）接地
        通常情况下，我们设置接地的主要目的就是避免自然天气下避免出现直击雷害的一套系统。如果在建筑电气安装上面采取了一套效果较好的接地系统，那么就能够使得闪电大部分泻入到大地里面去，这样就能够使得引下线上面的电压值减小。同时接地工作还属于一项较为基本的工作，所起到的主要作用是为了别的一些防雷措施进行相应的服务，如果没有做好接地这项基本工作，那么相应的其他的一些措施也很难达到应有的效果。
        二、防雷系统简述
        建筑电气安装的防雷工程属于一项较为复杂的系统工程，以前我们都是通过相关的防雷理论针对于防雷系统所具有的泄流能力进行一个最大限度的提升，通常情况下所使用的都是那种80ka或者是100ka的大型防雷器，可是通过实际的应用案例能够看得出来，所能够起到的效果并不是想象中的那么理想，常常发生一种情况就是防雷器并没有进行相应的动作，但是设备已经被损坏了。出现了这种情况，是防雷器的问题吗？显然不是，因为所使用的防雷器全都属于经过合格检测的产品。主要的原因是我们并没有根据移动建筑电气安装的具体情况对防雷系统进行设计。对于建筑电气安装里面的设备而言，其被雷电或者是直击雷所所破坏的可能性基本为0。这主要是由于对于建筑电气安装设备而言，通常情况下其所在的位置一般都比较低，能够通过避雷系统进行雷电的泄放，因此通常不会被直击雷所损害，除此之外，对于建筑电气安装而言，一般其内部的天馈线以及走线架等金属物质都配置了保护接地，并且都远离室外的雷击点，因此使得雷电感应并没有办法最大限度的发挥出自己应有的作用。在针对大量的文献以及实际案例的查询之后，发现在最近一些年当中，所发生的各种雷击事故大部分都会出现这样的现象：建筑电气安装b级防雷器保护空开动作，一些直流设备或者是交流设备遭到破坏。通过以上所述，能够看得出来，对建筑电气安装设备造成损坏的原因主要有两个，一个是电压反击，另外一个就是雷电波侵入。因此对于建筑电气安装防雷系统而言，主要的目标就是防止电压反击以及雷电波侵入。
        防雷系统的构成：目前我们所使用的大多数移动通信建筑电气安装防雷系统都是由下面三部分所构成的。
        （1）雷电接受装置：通常情况下这种装置所指的就是能够有效的针对雷击进行直接的或者是间接接受的金属制杆，比如我们经常所使用的避雷网，避雷针，避雷器或者架空地线都属于是雷电接受装置。

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        （2）接地线：通常情况下这种装置所指的就是能够连接雷电接受装置以及接地装置的金属制导体。其所能够起到的主要作用就是将雷电接受装置上面所接受的雷电通过自身传送到接地装置上面，通常情况下，对于接地线而言，都是通过扁钢或者是圆钢所构成的。
        （3）接地体：所指的主要是接地装置以及装置周边的混凝土，起到的作用是将雷电泄到大地里面去，目前通常所使用的有垂直接地极，水平接地极，基础接地极以及延长接地极这四种。
        三、反击电压
        （一）地电压反击
        在雷电流建筑电气安装周围的避雷器进行雷电泄放的时候，因为存在着接地电阻就一定会造成建筑电气安装所具有的工作地电位的提升，对于在建筑电气安装当中所存在的直流负荷，例如在建筑电气安装内部的开关电源的监控单元等设备和远端地相比的话的是存在着电位差存在的，所以会形成差模脉冲电压。在大于设备绝缘耐压的最大允许值的时候，那么就一定会不同程度的损坏设备。通常情况下对于建筑电气安装所含有的单向交流负荷而言，所叙述的这些设备上面的零线都是和变压器上面的交流地连接在一起的，在雷电顺着建筑电气安装周边的避雷器进行泄放的过程中，对于变压器而言，其交流地以及交流重复接地点位均会提高，所以对于单相交流设备而言，一样具有地电压反击的问题出现。
        （二）降低反击电压的措施
        如何才可以有效的减少地电压反击所导致的损失呢，通常情况常规的方法就是利用到所谓的直流浪涌抑制器以及交流过压保护器，简单的说就是在建筑电气安装交流配电箱以及交流变压器的低压侧进行交流过压保护器的配置；同时将浪涌抑制器安装在直流负载的电源输入端上面。通常情况下对于每一个直流浪涌抑制器以及交流过压保护器而言，都一定要和需要进行保护的设备相接近，防止需要进行保护的设备因为电源所具有的引线太长了造成出现脉冲反射等一系列问题，另外还有一个非常需要进行注意的问题就是需要把室外避雷器接地和建筑电气安装的工作接地在建筑电气安装地网上面的引接点进行各自分开的焊接，这样做的效果就是能够使得建筑电气安装工作接地母排的电压浪涌幅值大幅度减少。通常情况下，雷电在顺着地网向大地进行泄放大地时候，那么在地网以及避雷器引下线连接点的周围土壤里面就会构成一个较为强的电位场，如果距离相距越近的话，那么相应的电压值也就会相应的得到提升。如果把室外的避雷器接地和建筑电气安装的工作地分开的话，那么相应的就能够在很大程度是的建筑电气安装所具有的反击高压能够得到大幅度减少。因此对于建筑电气安装防雷地和工作地两者而言，在建筑电气安装联合接地网上面的引接点的距离要超过5米以上，最好保持在10到15米之间。
        四、建筑电气安装的防雷措施
        通常情况下对于我们所使用的避雷器而言，其所具有的响应特向是存在着软硬之分的：一般情况下对于气体放电管以及火花间隙防雷器而言，两者都是基于斩孤的角形火花隙以及同轴放电火花隙，在线里面的电压值大小相比于防雷器的击穿电压大的时候，那么防雷器里面的绝缘电阻便马上减小，相应的其所具有的放电能力就会开始进行增强，同时残压的值也会比较高，恢复电压小于之前的击穿电压，这就是所谓的硬响应特性；具有软相应特性的浪涌抑制二极管以及压敏电阻，其所具有的主要特定就是相比之下具有较小的放电电路以及相对较短的响应时间，并且对于恢复电压而言，通常是不变的。对于具有硬响应特性的防雷器而言，绝缘劣化以及工频后续电流均会导致线路出现短路问题，因此对于防雷器而言，在其前面要进行过流保护空气开关或者是熔丝的安装。对于它的额定电流而言，其大小是不可以超过防雷器自身所具有的最大短路允许强度。假如对于主电路保护空开关而言，其大小相比于防雷器自身所具有的最大保险丝强度要大的话，那么相应的就需要进行避雷器分路保护空开的设置。
        通常情况下，对于雷电波而言，其脉冲属于纳米级的，因此通常来说防雷器的一个标准就是响应时间为纳米级。所以在设计建筑电气安装防雷系统的时候都是按照这个标准来进行设计的，例如在c级防雷器上面配置保护空开，选择20a或者是32a，这样的话不但能防雷还更加的安全。事实上根据统计，得出来的结论就是通常情况下大部分建筑电气安装设备遭到雷电攻击出现过压损坏的事故里面，其中防雷器保护空开动作的发生占到了惊人的100%，而防雷器正常的情况占比超过了90%。通过这个数据能够明显的看出，因为防雷器保护空开所具有的短路作用，最终使得防雷器并没有最大限度的实现其所具有的泄电能力。所以我们需要选择那些叫嚣的设备的保护空开，同时在安装防雷器的时候要紧靠需要进行保护的设备，这样两者才能够拥有一样的安全级别。
        参考文献：
        [1]戚德芳.建筑电气的防雷接地功能与防雷系统设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(15).
        [2]杨峻.论建筑电气安装防雷接地施工[J].中华民居,2011,(7):560.
        [3]朱隆元.概论建筑电气的防雷接地功能及防雷系统设计[J].城市建设理论研究（电子版）,2013,(6).