1，2，1，1，1

(1.昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院，云南 昆明 650500；

2.玉溪師范學(xué)院信息技術(shù)工程學(xué)院，云南 玉溪 653100)

Electrical Grounding Technology for Lightning Protection in Engineering Application

NIU Honghui1，ZHANG Kuangwei2，CHEN Si1，XU Hong1，CHEN Yan1

(1.Faculty of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500,

China；2.School of Information Technology and Engineering, Yuxi Normal University, Yuxi 653100, China)

電氣防雷接地技術(shù)在大型工程中的應(yīng)用

牛宏輝1，張礦偉2，陳思1，徐宏1，陳焰1

(1.昆明理工大學(xué)信息工程與自動化學(xué)院，云南 昆明 650500；

2.玉溪師范學(xué)院信息技術(shù)工程學(xué)院，云南 玉溪 653100)

ElectricalGroundingTechnologyforLightningProtectioninEngineeringApplication

NIUHonghui1，ZHANG Kuangwei2，CHEN Si1，XU Hong1，CHEN Yan1

(1.FacultyofInformationEngineeringandAutomation,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650500,

China；2.SchoolofInformationTechnologyandEngineering,YuxiNormalUniversity,Yuxi653100,China)

摘要：受土質(zhì)等條件影響，防雷接地電阻常偏高，不利于散流；角鋼接地極，易被腐蝕，接地電阻隨時間變化大。在某鋼廠防雷技術(shù)中，使用降阻劑；采用新型銅包鋼及合理的接地方式等措施。系統(tǒng)使用結(jié)果表明，使用降阻劑改良土壤，接地電阻控制在3.6 Ω左右；用銅包鋼接地極，1年后其阻值變化0.1 Ω，接地電阻幾乎沒有變化，性能穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：防雷接地；電阻；接地；引下線；降阻劑

中圖分類號：TM862

文獻標識碼：A

文章編號：1001-2257(2015)10-0051-03

收稿日期：2015-06-24

基金項目：云南省應(yīng)用基礎(chǔ)研究項目(KKSA200916029)；云南省大創(chuàng)項目“自控專業(yè)自主設(shè)計試驗及控制系統(tǒng)平臺搭建”

Abstract:Affected by the soil and so on, lightning protection and grounding resistance is high, does not favor the loose stream； angle steel grounding electrode is easy to be corroded, and grounding resistance varias high with the time.The author in a steel mill in lightning protection technology, using resistance reducing agent； using a new type of copper clad steel and reasonable grounding means.The results using in the system showed that: the use of resistance reducing agent in soil improvement, grounding resistance control in 3.6 Ω； with copper clad steel grounding electrode, a year after its resistance change 0.1Ω, and grounding resistance with almost no change, so the performance is stable.

作者簡介：牛宏輝(1995-)，男，山西呂梁人，碩士研究生，研究方向為工業(yè)控制與應(yīng)用；張礦偉(1989-)，男，河南周口人，碩士研究生，研究方向為復(fù)雜的工業(yè)控制。

Keywords:lightningproofgrounding；resistance；grounding；leadline；resistancereducingagent.

0引言

雷電災(zāi)害已成為三大氣象災(zāi)害之一。傳統(tǒng)防雷接地技術(shù)利用角鋼作為接地極，角鋼極易被腐蝕，接地電阻值穩(wěn)定性差；另外，受現(xiàn)場環(huán)境及土壤條件等限制，接地電阻值偏高，導(dǎo)致接地電阻值不符合安全標準。利用新型銅包鋼取代傳統(tǒng)角鋼，使用降阻劑改良土質(zhì)條件，采用合理的接地連接方式等，對某鋼鐵公司廠區(qū)設(shè)備進行防雷技術(shù)改造，達到了更好的防雷接地的效果，延長了接地極使用壽命，有效保護了設(shè)備安全。

1防雷接地的工作原理

防雷系統(tǒng)主要由接閃器(避雷針、避雷帶、避雷線和避雷網(wǎng))、引下線和接地體，如圖1所示。當(dāng)雷電來時，接閃器引導(dǎo)雷電流通過引下線迅速流過接地裝置并散流于大地，有效保護設(shè)備免遭雷擊。

圖1　簡要防雷接地

防雷接地的原理是，給被保護體并聯(lián)一個小電阻，當(dāng)雷擊發(fā)生時，流過被保護體的過電流減小，使之承受的電壓隨之減小，從而保護人員和設(shè)備安全。影響防雷接地技術(shù)指標的主要因素是接地電阻、接地體以及接地方式。

1.1　降低接地電阻的措施

實際應(yīng)用中，受現(xiàn)場環(huán)境及土壤條件等限制，接地電阻通常偏高。當(dāng)有雷電來襲時，人體及設(shè)備承受過高的電流及電壓值，就會造成人身及設(shè)備損傷。為了降低接地電阻，可以采用以下幾種方法：①更換土壤，采用電阻率較低的土壤(粘土、砂質(zhì)粘土等)；②人工處理土壤，在接地體周圍土壤中加入化學(xué)物，提高接地體周圍土壤的導(dǎo)電性；③深埋接地極，當(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時，采取深埋接地極來降低接地電阻值；④利用接地電阻降阻劑；⑤采取伸長水平接地體；⑥采取污水引入；⑦采取深井接地等。

1.2　防雷接地方式及接地體的選擇

防雷接地方式包括共有獨立接地、共用接地、一點接地、多點接地、混合接地和環(huán)形接地等，其中共用接地方式應(yīng)用最廣泛。共用接地方式是把防雷接地與其他接地如電氣接地、直流交流接地連接在一個接地裝置上。共用接地又有單點接地和多點接地兩種方式。共用接地的方式可以均衡建筑物內(nèi)各部分的電壓，減小跨步電壓，減小接地電阻值，避免出現(xiàn)電位差引發(fā)電氣危險和設(shè)備損壞等事故。

接地體作為接地裝置中重要的部分，選擇時須合理。傳統(tǒng)的接地技術(shù)采用角鋼作為接地極，角鋼易被腐蝕，壽命短，隨時間推移接地電阻增大。新型接地技術(shù)采用銅包鋼接地極，抗腐蝕，壽命長，接地電阻隨時間變化小。

2應(yīng)用

某鋼鐵公司所在地區(qū)全年平均發(fā)生雷電次數(shù)30余萬次，七八月份為雷電發(fā)生高峰期，占全年雷電發(fā)生次數(shù)的75%以上。該公司廠區(qū)電氣設(shè)備及線路大多數(shù)是露天分布，且比較分散，極容易遭雷擊。作者采取降低接地電阻、合理選擇接地方式及接地裝置等措施，對該公司水循環(huán)處理系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、3號LF精煉爐等進行防雷技術(shù)改造。

2.1　水循環(huán)處理系統(tǒng)防雷接地

循環(huán)水處理系統(tǒng)主要由2個水泵房和1個電氣室組成。電氣室里包含有12個PLC柜、2個進線柜和2個出線柜。水泵房的防雷接地如圖2所示。

圖2　水泵房防雷接地

按照電氣設(shè)備的防雷接地標準要求，電氣設(shè)備接地用角鋼焊接基礎(chǔ)接地。施工中用銅包鋼接地極代替角鋼，采用防雷接地與低壓供電系統(tǒng)共用接地裝置的接地方式。

2.2　除塵系統(tǒng)防雷接地

除塵系統(tǒng)主要包括1個電氣室和2個煙囪。建筑屬于第2類防雷建筑物，采用總等電位聯(lián)結(jié)。要求接地體的接地電阻不大于1Ω，采用防雷接地與各類電氣接地共用同一接地裝置的接地方式。

2.3　3號LF精煉爐改造項目

3號LF精煉爐改造項目包括1個液壓站室、1個高壓電氣室和低壓電氣室(包括14臺電氣柜)。3號LF爐本體接地系統(tǒng)如圖3所示。

圖3　3號LF爐本體接地系統(tǒng)

3號LF精煉爐改造項目是在鑄鋼車間里進行的，按國家防雷接地規(guī)范，鑄鋼車間屬第3類防雷建筑物。利用鑄鋼車間的屋面彩板作接閃器，利用鋼柱或柱內(nèi)鋼筋作引下線，引下線的平均間距不大于25m，利用基礎(chǔ)梁銅包鋼作為防雷接地裝置，并利用規(guī)格40×4的扁鋼圍繞建筑物的四周連通，構(gòu)成環(huán)形接地體，即防雷接地與低壓供電系統(tǒng)的接地方式，接地電阻小于4Ω。因土質(zhì)條件差，普通埋設(shè)接地，接地電阻難達要求，在接地極周圍敷設(shè)降阻劑以降低接地電阻。

3分析測試

用手搖式地阻表，采用三點式電壓法，測量接地電阻，如圖4所示。

圖4　手搖地阻表測量接地電阻

X為被測地線接地樁，Y與Z為2根輔助測試樁，三者之間的夾角α在150°～180°范圍內(nèi)。X與Y的距離為20m左右，X與Z的距離為40m左右。測量電流和電壓，計算出被測接地樁的地阻。3號LF爐改造項目，多次測量接地電阻如表1所示。

表1改造前后接地電阻對比

Ω

當(dāng)接地體埋入的深度L遠大于接地體的直徑d時，垂直接地體接地電阻為：

(1)

ρ為土壤電阻率，當(dāng)L，d一定的條件下，接地電阻值R與土壤電阻率ρ成正比。使用降阻劑的機理就是通過其擴散和滲透作用降低土壤電阻率ρ。由表2可知，未使用降阻劑改造前，各次測量值遠遠大于4 Ω，測量平均值達11.8 Ω。使用降阻劑改造后，各次測量均小于4 Ω，測量平均值3.6 Ω，且改造前后接地電阻平均值相差9.2 Ω，滿足要求，說明降阻劑有效降低了接地電阻值。

在該改造項目應(yīng)用新型銅包鋼接地極，改造前后接地電阻測試值如表2所示。

角鋼接地極，隨時間推移接地電阻升高了，超出了接地電阻規(guī)范要求，且變化明顯；用銅包鋼接地極1年后其阻值變化0.1 Ω，接地電阻幾乎沒有變化，銅包鋼接地極性能穩(wěn)定。

表2　接地極變化前后接地電阻測試對比　Ω

4結(jié)束語

防雷接地是一項系統(tǒng)的工程，在電氣施工的過程中，必須遵守相關(guān)規(guī)范，結(jié)合現(xiàn)場情況，采用合理的防雷接地技術(shù)。在某鋼廠改造項目中采取合理的接地方式；敷設(shè)降阻劑等措施，有效降低了接地電阻，達到了規(guī)范要求；使用具有抗腐蝕性的銅包鋼接地極，接地電阻隨著時間變化小，延長了使用壽命，極大地降低了維護成本。

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