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防雷器與其它各類接地共享與互聯(lián)問題的探討

發(fā)布時(shí)間:2018-11-08 18:39 　 瀏覽次數(shù)：

第35屆中國氣象學(xué)會年會 S19 雷電物理和防雷新技術(shù)——第十六屆防雷減災(zāi)論壇交流論文；作者：黃克儉 邳瑩 （湖北省防雷中心）

各類主要接地類型及其作用

接地的作用歸納來說，是基于下述兩個基本功能而達(dá)到對人身和設(shè)備保護(hù)以及維持系統(tǒng)正常運(yùn)作的目的。第一是引導(dǎo)電荷流入大地；第二是使連接到地的導(dǎo)體具有等于或近似于大地的電位，起基準(zhǔn)電位的作用。

我們從接地這兩個最基本的功能引申出接地的類別及其它的主要作用。

把靜電電荷引入到大地的接地極系統(tǒng)，叫“靜電接地”；把感應(yīng)到屏蔽層上的電荷引入到大地的接地極系統(tǒng)，叫“屏蔽接地”；把雷電電荷（包括直擊雷和雷電感應(yīng)產(chǎn)生的電荷兩類）引入到大地的接地極系統(tǒng)，叫“防雷接地”；讓電子系統(tǒng)在信號傳輸中有一個基準(zhǔn)電位，叫“信號接地”(或“邏輯接地”)；讓電氣裝置的非載流金屬部分保持在零電位，叫“設(shè)備保護(hù)接地”（或“保護(hù)接地”）。該“保護(hù)接地”的作用主要有如下三點(diǎn)：一是限壓，二是限流(為故障電流建立有效的地回路)，三是抗干擾；讓電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)處在零電位，把電力系統(tǒng)中的不平衡電流、故障電流引入到大地的接地極系統(tǒng)，叫“工作接地”（或“系統(tǒng)接地”）。該“工作接地”的作用主要有如下三點(diǎn)：一是有利于系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，二是降低電力設(shè)備和線路的絕緣水平，從而降低設(shè)備的制造成本和線路的建設(shè)費(fèi)用，三是保證繼電保護(hù)的“可靠性”(對于“接地保護(hù)”，相比于中性點(diǎn)不接地而言) 。

防雷地與其它各類接地共享與互聯(lián)問題的探討

在實(shí)際工作中，防雷接地與其他類型的接地的關(guān)系，即是獨(dú)立接地，聯(lián)合接地，還是共用接地。這是我們最關(guān)心的問題。要弄清這一個問題，我們首先分析各類接地的特點(diǎn)： 

“靜電接地”、“屏蔽接地”、和“保護(hù)接地”等引上連接的都是非載流金屬導(dǎo)體，在正常運(yùn)行中，沒有電流或只有較小的感應(yīng)電荷流入地中，屬于“干凈的地”。而“工作接地”引上連接的有電力系統(tǒng)中的中性線，中性線將不平衡電流引入接地網(wǎng)，該電流相比于“靜電接地”、“屏蔽接地”引入地中的電流要大得多，由于地中經(jīng)常存在大電流，因此，屬于“不干凈的地”。“信號接地”雖然引上連接的是載流金屬導(dǎo)體，但為弱電信號，信號電平低，電流小，因此，流入地中的電流非常小，不足以對其它的接地產(chǎn)生干擾。反而是因把地作為信號的基準(zhǔn)電位，即容易受干擾，又害怕受干擾，因此，屬于“脆弱的地”。

最后，我們分析一下“防雷接地”的特點(diǎn)。

“防雷接地”引上連接的是引下線和接閃器，在無雷電接閃時(shí)，無電流流入地中。當(dāng)接閃器接閃雷電時(shí)，有強(qiáng)大的電流流入地中。雖然接閃器接閃雷電的次數(shù)少，時(shí)間短。但，由于雷電流幅值高，陡度大，在地中引起的電位升大，不僅僅是對連于該地的電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生干擾問題，而是要損壞連于該地的電氣和電子設(shè)備，有的甚至對人身造成傷害。因此，應(yīng)將“防雷接地”歸入“不干凈的地”，屬于“極不干凈的地”。

在分析了各類接地類型的特點(diǎn)之后，我們來討論“防雷接地”與其他接地的共享與互聯(lián)問題。

我們認(rèn)為，各類接地共享與互聯(lián)應(yīng)考慮如下的原則：

第一是不能因地的共享與互聯(lián)對電氣和電子設(shè)備造成損害，對人身造成傷害；第二是不能因地的共享與互聯(lián)產(chǎn)生電磁兼容問題從而影響電氣和電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

首先，我們討論防雷地及其它功能地的互聯(lián)問題:

所謂的互聯(lián)是指上述各功能接地都有自己的接地，并將這些地用導(dǎo)體連接起來，形成為一個聯(lián)合的接地。一般情況下，由于“靜電接地”、“屏蔽接地”、和“保護(hù)接地”不是作為基準(zhǔn)電位，與“工作接地”相連后不存在電磁兼容問題，因此，這些地往往與“工作接地”共用一個地。這樣，防雷地及其它功能地的互聯(lián)問題就變成了防雷地、“信號接地”和“共用接地”（指“靜電接地”、“屏蔽接地”、“保護(hù)接地”和“工作接地”共一個地）的互聯(lián)問題了。由于，雷電流幅值高，陡度大，在地中引起的電位升大，存在對等電位措施不到位的電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生地電位反擊的危害隱患。因此，防雷地與“共用接地”的互聯(lián)是有條件的，其條件是：“共用接地”系統(tǒng)的等電位措施要到位，對于分流系數(shù)小的直擊雷防護(hù)系統(tǒng)，還應(yīng)加強(qiáng)防接觸電壓、跨步電壓以及地電位反擊措施。對于“信號接地”而言，信號一般指模擬信號或者能量較弱的數(shù)字信號，易受電源波動或者外界因素的干擾，導(dǎo)致信號的信噪比（SNR）下降。因此，對信號地的要求較高，也需要在系統(tǒng)中特殊處理，避免和大功率的電源地、數(shù)字地以及易產(chǎn)生干擾地線直接連接。尤其是微小信號，信號地通常需要采取隔離技術(shù)來避免干擾。因此，“信號接地”與“共用接地”相連存在電磁兼容問題，所以，“信號接地”與“共用接地”一般是不相連的，由于防雷地與“共用接地”互聯(lián)，那么，防雷地與“共用接地”互聯(lián)的聯(lián)合接地是獨(dú)立于“信號接地”的，為避免雷電接閃時(shí)對信號系統(tǒng)造成損害，其“信號接地”的信號系統(tǒng)與防雷地和引下線間隔距離要到位。

第二，我們討論防雷地及其它功能地的共享問題:

所謂的共享是指防雷地與上述各功能接地共用一個接地。這種情況在城市高樓中比較普片存在，如一棟較高的智能大樓，包括防雷接地在內(nèi)的各功能地共用大樓的基礎(chǔ)地。這種防雷地及其它功能地的共享也是有條件的，其條件是各功能接地的系統(tǒng)的等電位連接措施要到位，與防雷引下線間距要到位。如若“信號接地”因電磁兼容問題而采用獨(dú)立地時(shí)，信號接地須與共用地采用暫態(tài)連接。

最后，我們討論防雷地及其它功能地的獨(dú)立問題:

    所謂的獨(dú)立是指防雷地相對于其它功能地為獨(dú)立的接地，其獨(dú)立也是有條件的，條件是：獨(dú)立的防雷地與各功能接地之間（各功能接地系統(tǒng)與防雷引下線）間隔距離要到位。采購防雷器歡迎咨詢社保電子：m.ylsbgw.com