淺議電氣工程防雷、接地裝置的安裝要求

宋愛霞 桑圣紅

0.前言

雷電是一種大氣放電現(xiàn)象。積雨云不同部位聚集著大量正電荷或負(fù)電荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的電荷感應(yīng)，也會帶上與云底相反極性的電荷。當(dāng)云層里的電荷越積越多，達(dá)到一定強度時，就會把空氣擊穿，打開一條狹窄的通道強行放電。當(dāng)云層放電時，由于云中的電流很強，通道上的空氣瞬間被燒得灼熱，溫度高達(dá)6000—20000℃，所以發(fā)出耀眼的強光，這就是閃電，而閃道上的高溫會使空氣急劇膨脹，同時也會使水滴汽化膨脹，從而產(chǎn)生沖擊波，這種強烈的沖擊波活動形成了雷聲。

1.雷電的危害

1.1直擊雷

建筑物或設(shè)備等對地放電所產(chǎn)生的電擊現(xiàn)象，稱之為直接雷擊。此時雷電的主要破壞力在于電流特性而不在于放電產(chǎn)生的高電位。雷電擊中人體、建筑物或設(shè)備時，強大的雷電流轉(zhuǎn)變成熱能，雷擊點的發(fā)熱量大約500～2000J，該能量可以熔化50～200mm3的鋼材。因此雷電流的高溫?zé)嵝?yīng)將灼傷人體，引起建筑物燃燒，使設(shè)備部件熔化。另外在雷電流流過的通道上，物體水分受熱汽化而劇烈膨脹，產(chǎn)生強大的沖擊性機械力。該機械力可以達(dá)到5000～6000N，因而可使人體組織，建筑物結(jié)構(gòu)、設(shè)備部件等斷裂破碎，從而導(dǎo)致人員傷亡、建筑物破壞，以及設(shè)備毀壞等。

1.2感應(yīng)雷

感應(yīng)雷是雷電在雷云之間或雷云對地放電時，在附近的戶外傳輸信號線路、埋地電力線、設(shè)備間連接線產(chǎn)生電磁感應(yīng)并侵入設(shè)備，使串聯(lián)在線路中間或終端的電子設(shè)備遭到損害。感應(yīng)雷雖然沒有直接雷猛烈，但其發(fā)生的幾率比直擊雷高得多。感應(yīng)雷的破壞也稱為二次破壞。雷電流變化梯度很大，會產(chǎn)生強大的交變磁場，使得周圍的金屬構(gòu)件產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流可能向周圍物體放電，如附近有可燃物就會引發(fā)火災(zāi)和爆炸，而感應(yīng)到正在聯(lián)機的導(dǎo)線上就會對設(shè)備具有強烈的破壞性。

1.3浪涌

雷電浪涌是近年來由于微電子設(shè)備的不斷應(yīng)用而引起人們極大重視的一種雷電危害形式。最常見的電子設(shè)備危害不是由于直接雷擊引起的，而是由于雷擊發(fā)生時在電源和通訊線路中感應(yīng)的電流浪涌引起的。一方面由于電子設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)高度集成化（VLSI芯片），從而造成設(shè)備耐壓、耐過電流的水平下降，對雷電（包括感應(yīng)雷及操作過電壓浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信號來源路徑增多，系統(tǒng)較以前更容易遭受雷電波侵入。浪涌電壓可以從電源線或信號線等途徑竄入微電子設(shè)備設(shè)備造成設(shè)備損壞等事故。

2.防雷裝置的安裝要求

2.1避雷器安裝要求

（1）避雷器安裝前應(yīng)檢查避雷器有無在運輸中造成瓷套破損。

（2）瓷套與法蘭連接處是否緊密、牢固。

（3）法蘭接觸面是否清潔，無氧化物和其他雜物。

（4）銘牌與額定電壓等級是否與設(shè)計要求一致。

（5）產(chǎn)品出廠合格證、出廠試驗報告、說明書等技術(shù)資料是否齊全。

（6）對于高電壓等級的避雷器（座式）應(yīng)由技術(shù)員現(xiàn)場考察，如安裝地點是否具備安裝條件、中心線及高度是否符合要求、底座是否平穩(wěn)和垂直、預(yù)留孔是否合適、預(yù)埋螺栓是否恰當(dāng)?shù)?。考察完畢后，?yīng)編制出相應(yīng)的安裝措施。

（7）戶外座裝式避雷器一般是由4個與底板絕緣的螺栓與基礎(chǔ)相固定的，所以基礎(chǔ)一定要牢固。對于配電柜內(nèi)的低壓避雷器應(yīng)保證安裝牢固、接地可靠，并與相應(yīng)部分有足夠的絕緣距離。

2.2避雷器安裝后的試驗

避雷器試驗應(yīng)在安裝后（或選擇安裝前）進(jìn)行。對于配電柜內(nèi)未安裝好的避雷器，也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)試驗。避雷器的型式不同，選擇的試驗項目也有所區(qū)別。

避雷器的試驗項目：

（1）測量絕緣電阻。

（2）測量電導(dǎo)或泄漏電流，并檢查組合元件的非線性系數(shù)。

（3）測量磁吹避雷器的交流電導(dǎo)電流。

（4）測量金屬氧化物避雷器的持續(xù)電流。

（5）測量金屬氧化物避雷器的工頻參考電壓或直流參考電壓。

（6）測量FS型閥式避雷器的工頻放電電壓。

（7）檢查放電計數(shù)器動作情況及避雷器基座絕緣。

3.接地極的選用與質(zhì)檢

3.1接地極的選用

地極是接地的工作主體，接地工程中廣泛使用的接地極有金屬接地極、非金屬接地極、離子接地極以及降阻劑。

3.1.1金屬接地極

金屬接地極是一種傳統(tǒng)的接地極，它采用鍍鋅角鋼、鍍鋅鋼管、銅棒或銅板等金屬材料，按照一定的技術(shù)要求，通過現(xiàn)場加工制作而成的。

3.1.2非金屬接地極

非金屬接地極又稱接地模塊，其基本成分是導(dǎo)電能力優(yōu)越的非金屬材料，經(jīng)復(fù)合加工成型的。

3.1.3離子接地極

離子接地極又稱電解離子接地系統(tǒng)或中空式接地系統(tǒng)。

3.1.4降阻劑

3.2接地材料的質(zhì)量檢查驗收

接地極沒有統(tǒng)一的產(chǎn)品驗收標(biāo)準(zhǔn)，通常都采用廠家的制造標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行驗收，一般生產(chǎn)廠家已提供產(chǎn)品合格證，而且在運輸及儲存中外包裝未受到明顯的機械損傷，型號、數(shù)量均符合訂貨要求或設(shè)計要求即可。

4.接地裝置的安裝要求

接地裝置包括接地極和接地線兩部分，接地線又可分為接地干線和接地支線兩部分。

4.1接地極的安裝要求

4.1.1金屬接地極的安裝

（1）接地溝的挖掘。

挖接地溝時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求對接地裝置的線路進(jìn)行測量并彈線。溝要挖整齊、深淺一致，溝底如有石子應(yīng)清除干凈。

溝的中心線與建筑物或構(gòu)筑物的基礎(chǔ)距離不宜小于2m，獨立避雷針的接地裝置與重復(fù)接地之間的距離不應(yīng)小于3m，接地極應(yīng)遠(yuǎn)離由于高溫影響（如煙道）使土壤電阻率升高的地方。

（2）接地極的制作與安裝。

接地極分垂直接地極和水平接地極兩種。制作接地極應(yīng)符合規(guī)定，安裝時應(yīng)符合設(shè)計位置的要求，接地極間的距離按設(shè)計要求，一般規(guī)定的距離不小于5m。

水平接地極多用于環(huán)繞建筑四周的聯(lián)合接地，當(dāng)接地溝挖好后，應(yīng)垂直敷設(shè)在地溝內(nèi)（不應(yīng)平放）水平接地極多根平行敷設(shè)時水平間距不小于5m.頂部埋設(shè)深度距地面不小于0.6m。

4.1.2接地模塊的安裝

接地模塊的安裝除滿足有關(guān)規(guī)范的規(guī)定外，還應(yīng)參閱制造商提供的有關(guān)技術(shù)說明。通常接地模塊頂面埋深不應(yīng)小于0.6m，接地模塊間距不應(yīng)小于模塊長度的3～5倍。

4.1.3離子接地系統(tǒng)的安裝

離子接地系統(tǒng)埋深一般為3～4m，當(dāng)加長時相應(yīng)加深，有條件的用鉆機施工。孔徑保證100～250mm。

4.1.4降阻劑的安裝

使用降阻劑時，為了防止腐蝕，包裹厚度應(yīng)在30mm以上。一般認(rèn)為垂直極灌降阻劑直徑以l30～-200mm為好，水平溝以150mrn×100mm為好（扁鋼豎放）。

4.2接地線的敷設(shè)要求

4.2.1接地線的選用

接地線可用絕緣銅芯或鋁芯導(dǎo)線、扁鋼、圓鋼等。

4.2.2室外接地線的安裝

室外接地干線與支線一般安裝在溝內(nèi)。安裝前應(yīng)按設(shè)計規(guī)定的位置先挖溝，溝的深度不得小于0.5m，寬約為0.5m，然后將扁鋼埋入。接地干線與接地極的連接、接地線與接地干線的連接應(yīng)采用焊接。接地干線與支線末端應(yīng)露出地面0.5m以上，以便接引地線。

4.2.3室內(nèi)接地線的安裝

室內(nèi)的接地線多為明設(shè)，但一部分設(shè)備的連接支線需經(jīng)過地面，也可埋設(shè)在混凝土內(nèi)。明線安裝的接地線大多是縱橫敷設(shè)在墻壁上，或敷設(shè)在母線或電纜橋架的支架上。

4.2.4電氣設(shè)備與接地支線的連接

電氣設(shè)備與接地支線的連接一般采用焊接和螺紋連接兩種。不需要移動的設(shè)備（如金屬構(gòu)架）或電氣設(shè)備裝在金屬構(gòu)架上而有可靠的金屬接觸時，接地支線可直接焊接在金屬構(gòu)架上。需要移動的電氣設(shè)備宜采用螺紋連接接地支線。

4.2.5接地線的防腐涂漆

當(dāng)接地裝置安裝完畢后，應(yīng)對各接地干線和支線的外露部分，以及電氣設(shè)備的接地部分進(jìn)行外觀檢查，檢查各接地線的焊接或螺釘連接是否接牢。檢查完后應(yīng)在接地螺釘?shù)谋砻嫱可戏冷P漆，在焊縫表面涂以瀝青漆。

4.2.6接地電阻的測量

接地電阻一般可用電流表、電壓表法或用接地電阻測量儀測量。