初析防雷接地系统中若干电位差问题毕业论文.doc

目 录 1、引言 1 2、不同接地形式会产生不同的地-地电位差 1 2.1 四种不同的接地形式 1 2.2 地-地电位差的大小与接地极相互间距离有关 1 2.3 以共用接地替代独立接地来消除地-地电位差 2 2.4建筑物实施等电位联结能有效地消除电位差 2 3、接地极布置方式与电位差 4 3.1 外引式接地极产生的电位差大 4 3.2 环路式接地极产生的电位差小 5 3.3 建立等电位面消除电位差 5 3.4信号参考结构（SRS）的应用 6 4、金融机房接地系统中的零-地电位差问题 6 4.1零-地电位差较大的原因分析 6 4.2 降低零-地电位差的方法 9 5、结论 12 初析防雷接地系统中若干电位差问题 [摘 要] 图1说明： (a)各个独立接地； (b)将独立接地的接地线连接在一起； (c)共用接地； (d)将接地线连接到建筑结构体的钢架、钢筋部分； 其中(a)为独立接地，（b）、（c）、（d）可归为共用接地。在防雷工程中所谓独立接地就是防雷地、信号地、工作地、保护地各自进行接地施工的方式，而共用接地是指它们共用接地极。 2.2 地-地电位差的大小与接地极相互间距离有关 理想中的独立接地应该如图2那样，如果有两个接地电极，其中一个电极中不论怎样流过电流，对另一个接地电极就不应该发生电位上升的情况。而要实现接地电极对另一个接地电极理想地完全独立，它们之间距离必须为无限远。这在施工中难以实现。下表1是因电流I产生的另一个电极电位上升△V与两电极间距S的关系。由表可知，在实施独立接地时，必须采取大的电极间距，而在有限的场地内有多个接地系统时，要找到足够的施工空间是很困难的，这也是防雷工程中不采取独立接地的原因之一。 接地电流I(A) 电位上升值△V（V） 2.5 25 50 10 63 6 3 50 318 32 16 100 637 64 32 表1 电位上升与电极间距S的关系 2.3 以共用接地替代独立接地来消除地-地电位差 若采取独立接地而接地极间距离不能达到充分远，那么电极电位差的问题就无法解决。因为各通信系统和交流电源系统的接地是为了获得一个零电位点，若各系统分别接地，当发生雷击的时候各系统的接地点电位差可能很大。如图3(a)中1、2、3三个接地极之间瞬间电位差大，假定其中“1”为交流电源工作地，“2”为计算机逻辑地，“3”为机壳安全保护接地。假定雷电冲击波由其中一条路“1”即交流电源送进，由于雷电的瞬时电压往往是几万伏乃至几十万伏，那么在同一台电子计算机电路板上分别与电流、通信或和机壳相接的各部分就承担各接地极之间的高电位差而被击穿。因此在通信网络中，电源、逻辑、安全保护和避雷各独立接地的系统遭雷击损坏的可能性是很大的。 基于以上问题，独立接地系统已不适应现代通信技术迅猛发展的形势。在防雷工程中提倡共用接地。若采用共用接地，雷电流在接地电阻上产生的高电压，将同时存在各系统的接地线上。如图3(b)各系统接地极间不存在上面讲到的高电位差。因此也就不会出现同一台设备的各接地系统之间的击穿问题。并且各个接地电极并联，此时接地电阻的总电阻更低。若是利用建筑结构体，因接地电阻非常小，更能显示共用接地的优点。如图4为一建筑物采用共用接地的示意图。 2.4建筑物实施等电位联结能有效地消除电位差 共用接地系统使得不同接地极的电位同起同落，减小电位差。但当建筑物内的电气设备及金属管道未进行等电位联结时，由于雷电波及感应雷的作用会使得部分设施电位抬高，这样就形成了电位差。设备及人员就可能遭受电击的危险。等电位联结的目的在于减小需要防雷的空间内各金属物与各系统之间的电位差。将一建筑物划分为几个防雷区和做等电位联结的例子如图5所示。进入LPZ1区的电力线和信号线在LPZ0B与LPZ1区界面作等电位联结,也在LPZ1与LPZ2界面处作等电位联结。将建筑物的外屏蔽1连接到等电位联结带1，内屏蔽2连接到等电位联结带2。 下面我们以机房常用的TN-S供配电系统为例来分析等电位联结的作用。如图6所示，防雷接地和交流工作地保护地共用。当雷电波引起的高电位沿线缆进入建筑物内时（即由LPZ0区进入到LPZ1区），因线缆未与屋内设施进行等电位联结而存在较大的电位差，就很可能发生反击现象而使设备击穿。同样，如果接闪器将雷电流引入大地，此时接地极上必然存在高电位，而由于采用共用接地，PE线的电位也随之抬高，设备外壳电位相继抬高，而线缆或管道的电位较低，那么它们之间就存在较高的电位差，就可能发生反击。 图７为有等电位联结时的情况。把进入建筑物内的金属管道也连接到等电位联结排上，那么两者电位保持同起同落，不存在较大的电位差，从而消除危险。 此外等电位联结也在电气安全方面有重要作用。将两个可能带不同电位的设备外露可导