防雷作用
要防止雷電危害,就必須嚴格防雷裝置。一個完整的防雷裝置由三部分組成:接閃器(避雷針)、引下線和接地體。接閃器是直接接受雷擊的金屬導體,它安裝在被保護物頂端或獨立避雷器上。在雷電通道的初始發展階段,因雷云離地面比較高,故通道發展的方向不受地面物體的影響,但當雷電通道發展到一定高度時,地面上的突出物將會影響通道的發展方向。因此,易燃易爆化學物品的儲存區,如倉庫、油罐等,必須裝有接閃器(避雷針),通道就會向避雷針方向發展,這是因為接閃器高出易燃易爆化學物品儲存突出物體并且有良好的接地。所以,接閃器的本質作用,就是把雷電引到自身上來,并安全地將雷電流引入大地。
接地裝置作用
引下線是連接接閃器和接地裝置的金屬導體,它的作用是把接閃器上的雷電流傳遞到接地體上,引下線一般采用圓鋼或扁鋼組成,如有腐蝕性場所應當適當增大截面積,引下線一般沿建筑物的外墻敷設,敷設路線應盡量短而直,應固定牢固,固定支點不應大于1.5至2米。在地面連接處應用鋼管穿管的辦法,以防止外物對引下線的機械損傷和防腐蝕。為了檢查測量的方便,在離地面1.5-1.8米處須設置斷接卡。
接地體包括接地裝置和裝置周圍的土壤或混凝土,它的作用是把雷擊電流有效地泄入大地,現在常用的接地裝置有水平接地極、垂直接地極、延長接地極和基礎接地極。易燃易爆化學物品的接地裝置一般采用垂直接地極,即用一根2.5米以上的角鋼、圓鋼、鋼管或銅質柱型材制成垂直打入土壤中,當接地不能滿足要求時,可采用環形接地極組和放射形接地極組的辦法,為了防止被腐蝕,可在埋前先涂上防腐劑。有些地區土壤電阻較高,一般接地方式達不到接地設計要求的,可采用人工辦法來減少接地土壤的電阻率,即用換土法或化學處理法。
對防雷接地的接地要求是什么? 防雷接地:為把雷電流迅速導入大地,以防止雷害為目的的接地叫作防雷接地。
建筑多屬于一級負荷,應按一級防雷建筑物的保護措施設計,接閃器采用針帶組合接閃器,避雷帶采用25×4(mm)鍍鋅扁鋼在屋頂組成≤10×10(m)的網格,該網格與屋面金屬構件作電氣連接,與大樓柱頭鋼筋作電氣連接,引下線利用柱頭中鋼筋,圈梁鋼筋,樓層鋼筋與防雷系統連接,外墻面所有金屬構件也應與防雷系統連接,柱頭鋼筋與接地體連接,組成具有多層屏蔽的籠形防雷體系。這樣不僅可以有效防止雷擊損壞樓內設備,而且還能防止外來的電磁干擾。
各類防雷接地裝置的工頻接地電阻,一般應根據落雷時的反擊條件來確定。防雷裝置如與電氣設備的工作接地合用一個總的接地網時,接地電阻應符合其最小值要求。
交流工作接地:將電力系統中的某一點,直接或經特殊設備(如阻抗,電阻等)與大地作金屬連接,稱為工作接地。
工作接地主要指的是變壓器中性點或中性線(N線)接地。N線必須用銅芯絕緣線。在配電中存在輔助等電位接線端子,等電位接線端子一般均在箱柜內。必須注意,該接線端子不能外露;不能與其它接地系統,如直流接地,屏蔽接地,防靜電接地等混接;也不能與PE線連接。
在高壓系統里,采用中性點接地方式可使接地繼電保護準確動作并消除單相電弧接地過電壓。中性點接地可以防止零序電壓偏移,保持三相電壓基本平衡,這對于低壓系統很有意義,可以方便使用單相電源。
安全保護接地:安全保護接地就是將電氣設備不帶電的金屬部分與接地體之間作良好的金屬連接。即將大樓內的用電設備以及設備附近的一些金屬構件,用PE線連接起來,但嚴禁將PE線與N線連接。
屏蔽接地與防靜電接地:為了避免所用設備的機能障礙,避免甚至會出現的設備損壞,構成布線系統的設備應當能夠防止內部自身傳導和外來干擾。這些干擾的產生或者是因為導線之間的耦合現象,或者是因為電容效應或電感效應。其主要來源是超高電壓,大功率幅射電磁場,自然雷擊和靜電放電。這些現象會對設計用來發送或接收很高傳輸頻率的設備產生很大的干擾。因此對這些設備及其布線必須采取保護措施,免受來自各方面的干擾。屏蔽及其正確接地是防止電磁干擾的最佳保護方法。可將設備外殼與PE線連接;導線的屏蔽接地要求屏蔽管路兩端與PE線可靠連接;室內屏蔽也應多點與PE線可靠連接。防靜電干擾也很重要。在潔凈、干燥的房間內,人的走步、移動設備,各自磨擦均會產生大量靜電。例如在相對濕度10~20%的環境中人的走步可以積聚3.5萬伏的靜電電壓、如果沒有良好的接地,不僅會產生對電子設備的干擾,甚至會將設備芯片擊壞。將帶靜電物體或有可能產生靜電的物體(非絕緣體)通過導靜電體與大地構成電氣回路的接地叫防靜電接地。防靜電接地要求在潔靜干燥環境中,所有設備外殼及室內(包括地坪)設施必須均與PE線多點可靠連接。
建筑的接地裝置的接地電阻越小越好,獨立的防雷保護接地電阻應≤10Ω;獨立的安全保護接地電阻應≤4Ω;獨立的交流工作接地電阻應≤4Ω;獨立的直流工作接地電阻應≤4Ω;防靜電接地電阻一般要求≤100Ω。
宜采用一個總的共同接地裝置,即統一接地體。統一接地體為接地電位基準點,由此分別引出各種功能接地引線利用總等電位和輔助等電位的方式組成一個完整的統一接地系統。通常情況下,統一接地系統可利用大樓的樁基鋼筋,并用40×4(mm)鍍鋅扁鋼將其連成一體,作為自然接地體。根據規范,該系統與防雷接地系統共用,其接地電阻應≤1Ω。若達不到要求,必須增加人工接地體或采用化學降阻法,使接地電阻≤1Ω。在變配電所內設置總等電位銅排,該銅排一端通過構造柱或底板上的鋼筋與統一接地體連接,另一端通過不同的連接端子分別與交流工作接地系統中的中性線連接,與需要做安全保護接地的各設備連接,與防雷系統連接,與需做直流接地的電子設備的絕緣銅芯接地線連接。單點接地是指保護接地、工作接地、直流接地在設備上相互分開,各自成為獨立系統。可從機柜引出三個相互絕緣的接地端子,再由引線引到總等電位銅排上共同接地。不允許把三種接地聯結在一起,再用引線接到總等電位銅排上。實際上這是混合接地,這種接法既不安全又會產生干擾,現在的規范是不允許的。
綜上所述,防雷與接地是統一的,二者缺一不可。只有防雷措施而無接地,無法迅速泄流放電,反之,設備將直接遭受強大電流的沖擊,無論哪種情況系統都將受到破壞甚至癱瘓。只要通過合理配置,使之溶為一體,就能有效確保系統的穩定工作,從而發揮出系統防護工作的最佳效果。
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