防雷技术与科学-05 第五章.ppt

第 五 章 建 筑 防 雷 接 地 接 地 接地为防止触电或保护设备的安全，把电力电讯等设备的金属底盘或外壳接上地线;利用大地作电流回路接地线。 接地是为保证电工设备正常工作和人身安全而采取的一种用电安全措施。接地通过金属导线与接地装置连接来实现。 接地装置将电工设备和其他生产设备上可能产生的漏电流、静电荷以及雷电电流等引入地下，从而避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。 在电力系统中，将设备和用电装置的中性点、外壳或支架与接地装置用导体作良好的电气连接叫做接地。接地的功用除了将一些无用的电流或是噪声干扰导入大地外，最大功用为保护使用者不被电击，以 UPS 而言，有些 UPS 会将零线与地线间的电压标示出来，确保产品不会造成对人体的电击伤害。 5.1 概 述 防雷接地系统的主要目的是提供一种方法直接将雷电流通过引下导体引入大地，同时使保护系统上的电压抬升减至最小值。 如果一个高峰值电流Ip＝100 kA被引入电阻Rgr为25Ω的接地电极，地面上由金属部分组成的保护系统上的峰值电压y，取决于电流以及电阻，Vp= Ip × Rgr , 所以结果为2.5×106V。 Vp= Ip × Rgr =2.5×106V 这个电压水平将导致离保护系统5 m范围内，从地面上系统到任何隔离(或地面上有一定距离)的传导体(金属或人)的旁侧闪击 。 为了消除这种旁侧闪击以及对保护系统附近孤立体的危害，应该将邻近的金属物体联结(等电位连接)至雷电保护系统的传导体上。 尽管第一次闪击的半峰值雷电流大于30 kA，90％大于10 kA，尽管获得低于10 Ω接地电阻一般是不实际的，除非接人导电性能非常良好的土壤中，引下线系统上的最低期望峰值电压一般也要在成百上千伏。 至今最常用的接地电极为垂直接地棒。 NFPA780：2004指定埋地棒最小长度为2.4 m(8英尺长)。根据文献记录，接地棒的底部应延长至少3 m深(10英尺)，小于3 m的接地棒要求接地棒埋于地表以下。 棒的标准直径规格有多种，钢棒一般等于或超过5／8英寸(1.59 cm)，铜棒或镀铜钢棒(铜包钢棒)一般为1／2英寸(1.27 cm)，棒的精确直径长度对于接地电阻的最终结果要求并不是特别严格。 接地棒一般用特殊的像锤子类的装置打入地下。 相对小直径的长棒或者相对小直径的垂直连接棒可能比大直径的棒更难被打入地下。尤其是在密实的土壤中。 IEC62305—3：2006规定，如果棒的接地电阻为10Ω或者更小，那么接地棒的最小长度可以忽略。这与NFPA780：2004规定的实质是一样的。 包围被保护建筑物的环形埋地电极(也称为地网)，这种接地电极相对于接地棒很少使用，但它可以提供更低的接地电阻。 在建筑物下埋设金属网(或者网格和地网相联结)，为一个典型的建筑物提供了最佳的接地方案。 右图表明一个准备开挖的壕沟在埋设环形接地电极以及在结构地基中埋设钢筋，然后在上面浇灌混凝土，就形成了一个接地网。 环形电极应被放置在离被保护建筑物的1～2 m距离，最好放置在屋顶的雨水流下时流过地面的地方，这样可以湿润埋线周围的土壤，而且地网应埋设得越深越实用。 NFPA780：2004规定地网的埋设深度应大于0.46 m(18英寸)，而且规定如果混凝土直接与大地接触，那么环形电极应被埋置于混凝土内。 混凝土可以作为结构地基的一部分。如果这样的话，环形电极很可能不会安装在顶部边缘外侧，而是直接作为埋设的地网使用。 虽然环形电极更适合与所有的接地设施进行单点绑扎，来保证在不同的设施之间不会产生感应电位差，但是环形电极习惯于与金属接地设施进行多处绑扎。 一个正在被开挖用以填置环形电极(地网)的壕沟。可以看见建筑地基(左侧)中的金属钢筋并且形成了一个金属网，用于在水泥浇注钢筋之前联结至环形电极(根据雷电保护联结方法等) 环形电极相对于接地棒的优点在于根据静电学原理利用环形接法(假设没有很大的感应电位差产生)趋向于使所有接地网内连接点的电位平衡，表明如果静电势(电压值)在闭合表面所有点都相等，那么电势在缺乏表面电荷的情况下，表面拥有同样的数值(这个规则只适用于三维闭合表面，但二维环中的恒定电势提供了一个更接近于环形平面的情况) 因此，当环形接地电极被用于接地的时候，要获得低的接地电阻值并不是关键。即使在电位差值最小同时内部旁侧闪击可能