顧 曉 劉榮彥

(清遠(yuǎn)市氣象局，廣東 清遠(yuǎn) 511518)

隨著建筑物內(nèi)越來越多的裝備了各種信息化的電子、電氣設(shè)備，因此，建筑物的防雷工作更加嚴(yán)峻了。雷電作為一種自然現(xiàn)象，尤其是在廣東沿海地區(qū)，是雷害最嚴(yán)重的地區(qū)之一。雷擊時(shí)有強(qiáng)大電流通過，產(chǎn)生機(jī)械力和熱效應(yīng)，破壞建筑物和電氣設(shè)備造成干擾或永久性損壞，這也是如今雷電災(zāi)害事故頻繁發(fā)生、導(dǎo)致?lián)p失越來越大的一個(gè)原因。

1 建筑物雷電防措施

眾多雷擊、觸電事故表明，雷擊及觸電事故通常都是因?yàn)檫^大的電位差引起的。由于大地是一個(gè)電阻非常低，電容非常大的物體，且具有吸收大量電荷后仍然保持電位不變的能力。所以，人們通常把大地作為參考電位體。打接地極與大地連接，通過接地線的傳導(dǎo)取得地點(diǎn)位，并可將雷電流寫入地下，降低對地電壓，這就是我們所說的防雷接地。

1.1 常用電氣設(shè)備的防雷措施

配電變壓器的保護(hù)措施：由于夏季多雷，單獨(dú)采用某一種防雷保護(hù)措施往往不能奏效，宜采用綜合防雷保護(hù)措施；即高壓側(cè)裝設(shè)避雷器單獨(dú)接地，低壓側(cè)避雷器，低壓側(cè)中性點(diǎn)及變壓器金屬外殼連接在一起的分開接地的保護(hù)方式。

1.2 防雷電波侵入及防雷電感應(yīng)措施

建筑物內(nèi)的設(shè)備、管道、構(gòu)架、電纜金屬外皮、鋼屋架鋼窗等較大金屬物和突出屋面的水管、風(fēng)管等金屬物，均應(yīng)接到接地裝置上。低壓線路宜全線采用電纜直接埋地敷設(shè)，在入戶端應(yīng)將電纜的金屬線槽內(nèi)的電纜引入時(shí)，在入戶端應(yīng)將電纜金屬外皮，金屬線槽接地。

1.3 信息系統(tǒng)防雷擊電磁脈沖措施

雷擊電磁脈沖是由于雷云間放電和雷云對大地間放電產(chǎn)生的雷電電磁脈沖，使金屬物上的金屬部件，如管道、電源線、信號線、天饋線等感應(yīng)出與雷雨云電荷相反的電荷，通過上述介質(zhì)引入室內(nèi)造成放電，對電子設(shè)備造成損壞。

2 接地與等電位保護(hù)研究

2.1 接地按功能可分為功能性接地及保護(hù)性接地兩大類

第一，功能性接地主要是為了保證電氣設(shè)備和電子設(shè)備的正常和穩(wěn)定的工作。主要有工作接地：為了交直流系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，要求系統(tǒng)在是到處進(jìn)行接地。信號接地：為保證信號具有穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位而設(shè)置的接地；邏輯接地：為了確保穩(wěn)定的參考電位，常將電子設(shè)備中的合適金屬件作為"邏輯地"；屏蔽接地：為了防止外來電磁干擾對電子設(shè)備的影響，同時(shí)減少電子設(shè)備產(chǎn)生的干擾影響其他的電子設(shè)備，常將干擾源接地，將其引入大地。

第二，保護(hù)性接地是為了保護(hù)電氣設(shè)備和人身安全而設(shè)置的，主要有放電擊接地：當(dāng)電氣設(shè)備絕緣損壞或因某些原因產(chǎn)生故障電流時(shí)，使平常不帶電的外露可導(dǎo)電部分帶電，而導(dǎo)致電擊事故的發(fā)生。

2.2 等電位聯(lián)結(jié)措施及作用原理

為了降低電位差造成的傷害，根據(jù)法拉第籠的原理，將電氣系統(tǒng)的電氣設(shè)備可導(dǎo)電外露金屬外殼，金屬構(gòu)件等用導(dǎo)體與大地連接或與代替大地的導(dǎo)體連接，使其電位相近或相等，這就是我們所說的等電位連接。等電位連接時(shí)建筑施工設(shè)計(jì)中極其重要的安全措施。直接關(guān)系到人們的生命安全。在《建筑電氣施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50303-2002）中做了有關(guān)規(guī)定。等電位的連接作用范圍越小，電氣上越安全。

第一，總等電位連接是將建筑物進(jìn)線配電箱的PE排，公用設(shè)施金屬管道，建筑的金屬結(jié)構(gòu)以及防雷裝置等匯接到進(jìn)線配電箱旁的總接地端子板上，并互相簡單連接，總等電位作用于全建筑物，在一定程度上可降低建筑物內(nèi)間接接觸電擊的接觸電壓和不同金屬部件間的電位差，并消除自建筑物外經(jīng)電氣線路和各種金屬管道引入的危險(xiǎn)電壓故障的危害。

第二，等電位聯(lián)結(jié)作用。等電位聯(lián)結(jié)使用可以降低預(yù)期接觸電壓達(dá)到減少電位差的作用。

韓愈在他的《伯夷頌》中，盛贊伯夷“特立獨(dú)行”“信道篤而自知明”。伯夷的事有些爭議，且不提他。但李斯的事，還是值得一說的。秦王朝建立以后，丞相王綰提出以分封制治國，沒有人提出疑義，獨(dú)李斯區(qū)區(qū)一個(gè)廷尉，敢當(dāng)眾站出來反對，并提出了一個(gè)新的制度，即郡縣制。重要的是，他舌戰(zhàn)群儒，最終使得秦始皇采納了他的意見。郡縣制奠定了中國兩千多年封建社會政治制度的基本格局，也為現(xiàn)代的行政區(qū)劃分提供了重要的歷史參考。

在常用的TN-C-S系統(tǒng)，在電源進(jìn)線處PEN線分成PE線和N線（N線從此處開始與PE線絕緣），設(shè)有重復(fù)接地，不安裝總等電位聯(lián)結(jié)。如果設(shè)備發(fā)生接地故障，忽略接地故障點(diǎn)的阻抗，RA與RB串聯(lián)后再與ZPEN并聯(lián)，RA+RB>>ZPEN；人體阻抗Zh與鞋襪和地板電阻Rp串聯(lián)后再與ZPEN并聯(lián)，Zh+Rp>>ZPE，接地故障電流Id流經(jīng)相線和PE線，PEN線，返回變壓器低壓繞組，即：

式中U0-相對地標(biāo)稱電壓（伏）；ZT-變壓器零序阻抗（歐）

ZL-相線阻抗（歐）；ZPE-電氣裝置內(nèi)部PE線阻抗（歐）

ZPEN-電氣裝置內(nèi)部PE線阻抗（歐）

對預(yù)期故障電壓UT1可用下式計(jì)算：

做了總等電位聯(lián)結(jié)后預(yù)期接觸電壓為：

從以上式（1）式（2）可知，做了總等電位聯(lián)結(jié)后，減少的預(yù)期電壓為：

第三，局部等電位聯(lián)結(jié)作用。局部等電位聯(lián)結(jié)能消除自總等電位聯(lián)結(jié)后沿PEN線或PE線傳導(dǎo)的危險(xiǎn)故障電壓。

當(dāng)建筑物內(nèi)配電線路較長，且截面較小時(shí)，由于回路阻抗大，接地故障電流小，不能滿足保護(hù)裝置切斷時(shí)間要求，為此需加大導(dǎo)體截面或裝設(shè)剩余電流保護(hù)器。如果在此局部范圍內(nèi)設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)，則可簡單可靠的解決過流保護(hù)靈敏度不夠的問題。

并未設(shè)置局部等電位聯(lián)結(jié)時(shí)，一旦設(shè)備發(fā)生固定式設(shè)備接地故障，接地故障電流Id則為：

式子中，Id-接地故障電流（安）ZT-變壓器零序阻抗（歐）；

ZL-相線阻抗（歐）；ZPEN-PEN線阻抗（歐）；ZPE1-進(jìn)線配電箱至終端配電箱PE線等值阻抗（歐）；

ZPE2-固定式設(shè)備至配電箱PE線等值阻抗（歐）；

U0-相對地標(biāo)稱電壓（伏）。

預(yù)期接觸電壓UT為：

電源系統(tǒng)接地的電阻值RB與保護(hù)導(dǎo)體接地電阻值RA之和遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PEN線阻抗ZPEN，故在以上接地故障電流的計(jì)算中，忽略了接地極的分流。

但采用上述所示的局部等電位聯(lián)結(jié)時(shí)，其接地故障電流為：

式子中，ZPEΣ=ZPE3+ZPE4+ZPE5+ZPE6

接地故障電流Id2為：

其固定設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT1為：

其手握式設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT2為：

通過UT與UT1的比較可發(fā)現(xiàn)，局部等電位聯(lián)結(jié)消除自總等電位聯(lián)結(jié)后沿PE線的危險(xiǎn)故障電壓，即使保護(hù)電器切斷時(shí)間超過5s，手握式設(shè)備的預(yù)期接觸電壓UT2僅為接地故障電流的分流Id2在ZPE3和ZPE4的電壓降，ZPE3和ZPE4值很小，不至于發(fā)生電擊事故。

3 電涌保護(hù)器的設(shè)置

電涌保護(hù)器是電子設(shè)備雷電防護(hù)中不可缺少的一種裝置，過去常稱為"避雷器"或"過電壓保護(hù)器"英文簡寫為SPD。電涌保護(hù)器的作用是把竄入電力線，信號傳輸線的瞬時(shí)過電壓限制在設(shè)備或系統(tǒng)所能承受的電壓范圍內(nèi)，或?qū)?qiáng)大的雷電流泄流入地，保護(hù)被保護(hù)的設(shè)備或系統(tǒng)不受沖擊而損壞。其工作原理是當(dāng)沒有瞬時(shí)過電壓時(shí)呈現(xiàn)為高阻抗，但一旦響應(yīng)雷電瞬時(shí)過電壓時(shí)，其阻抗值就突變?yōu)榈椭担试S雷電流通過。

結(jié)語

總而言之，建筑物的防雷建設(shè)是一項(xiàng)值得長期的研究和探索工作，防雷建設(shè)的好壞直接關(guān)系到建筑及建筑內(nèi)設(shè)備、人員安全。只有本著科學(xué)、認(rèn)真的精神，不斷完善防雷接地的設(shè)計(jì)，提高等電位保護(hù)的可靠性，才能有效預(yù)防和減少雷擊的發(fā)生，從而保證建筑物電氣設(shè)備及人員的安全。

[1]樊敏.淺析信號設(shè)備雷電防護(hù)等電位技術(shù)[J].鐵道通信信號，2007.11.