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防雷基礎(chǔ)知識匯總[原創(chuàng)] 一、雷電是怎樣形成的,？ 答：雷電是一種大氣中放電現(xiàn)象,， 產(chǎn)生于積雨中,，積雨云在形成過程中，某些云團帶正電荷,，某些云團帶負電荷,。它們對大地的靜電感應(yīng)，使地面或建（構(gòu)）筑物表面產(chǎn)生異性電荷,，當(dāng)電荷積聚到一 定程度時，不同電荷云團之間,，或云與大地之間的電場強度可以擊穿空氣（一般為25-30KV/cm）,，開始游離放電，我們稱之為"先導(dǎo)放電",。云對地的先 導(dǎo)放電是云向地面跳躍式逐漸發(fā)展的,，當(dāng)?shù)竭_地面時（地面上的建筑物，架空輸電線等）,，便會產(chǎn)生由地面向云團的逆導(dǎo)主放電,。在主放電階段里，由于異性電荷的 劇烈中和,，會出現(xiàn)很大的雷電流（一般為幾十千安至幾百千安）,，并隨之發(fā)生強烈的閃電和巨響，這就形成雷電,。 二,、什么叫跨步電壓？ 答： 跨步電壓是雷電擊中地面物,，雷電流泄入大地并在土壤中散流開,，由于土壤電阻率有一定分布，雷電流在地面上各點間就出現(xiàn)電位降,，靠近雷擊點,，電流密度越大， 電位降也就越大,。如果人站在或行走在落雷點附近,，在兩腳間的電位降可使雷電流通過兩腳和軀干的下部，人就會被擊傷,。這兩腳間的電位降叫"跨步電壓",。 三、在一類防雷中為什么在安裝的獨立避雷針（包括其防雷接地裝置）至少距被保護的建筑物之間距離≥3米,。 答：為了防止獨立針遭直擊雷擊時對被保護物的反擊,。 四、什么叫均壓環(huán),？在建筑防雷設(shè)計時,，對均壓環(huán)的設(shè)計有什么要求,？ 答： 均壓環(huán)是高層建筑物為防側(cè)擊雷而設(shè)計的環(huán)繞建筑物周邊的水平避雷帶。在建筑設(shè)計中當(dāng)高度超過滾球半徑時（一類30米,，二類45米,，三類60米），每隔6米 設(shè)一均壓環(huán),。在設(shè)計上均壓環(huán)可利用圈梁內(nèi)兩條主筋焊接成閉合圈,，此閉合圈必須與所有的引下線連接。要求每隔6米設(shè)一均壓環(huán),，其目的是便于將6米高度內(nèi)上下 兩層的金屬門,、窗與均壓環(huán)連接。 五,、在各類防雷中對引下線和天面網(wǎng)格有什么要求,？ 答：引下線和天面網(wǎng)格通常用鍍鋅圓鋼不小于φ8。 一,、二,、三類對應(yīng)引下線間距不大于12米、18米,、25米,； 一、二,、三類對應(yīng)的天面網(wǎng)格5*5平方米（4*6平方米）,、10*10平方米（8*12平方米）、20*20平方米（16*24平方米）,。 六,、在高土壤電阻率地區(qū)，降低防直擊雷接地裝置的接地電阻 宜采用什么方法,？ 答：規(guī)范P26第4.3.4條,，在高土壤電阻率地區(qū)，降低接地電阻可采取下列方法之一： （1）采用多支線外引接地裝置,，外引長度不大于有效長度,，即le=2 ρ。 （2）接地體埋于較深的低電阻率土壤中,。 （3）采用降阻劑,。 （4）換土。 七,、什么叫雷電的反擊現(xiàn)象,？如何消除反擊現(xiàn)象？ 答： 雷電的反擊現(xiàn)象通常指遭受直擊雷的金屬體（包括接閃器,、接地引下線和接地體）,，在接閃瞬間與大地間存在著很高的電壓,，這電壓對與大地連接的其他金屬物品發(fā) 生放電（又叫閃絡(luò)）的現(xiàn)象叫反擊。此外,，當(dāng)雷擊到樹上時,，樹木上的高電壓與它附近的房屋、金屬物品之間也會發(fā)生反擊,。要消除反擊現(xiàn)象,，通常采取兩種措施： 一是作等電位連接，用金屬導(dǎo)體將兩個金屬導(dǎo)體連接起來,，使其接閃時電位相等,；二是兩者之間保持一定的距離。 八,、金屬油罐在防直擊雷方面有什么要求？ 答： 金屬油罐在防直擊雷方面的要求：（1）貯存易燃,、可燃物品的油罐,，其金屬壁厚度小于4毫米時，應(yīng)設(shè)防直擊雷設(shè)施（如安裝避雷針）,；（2）貯存易燃,、可燃物 品的油罐，其金屬壁厚度≥4毫米時,，可不裝防直擊雷設(shè)施,，但在多雷區(qū)也可考慮裝設(shè)防直擊雷設(shè)施。（3）固定頂金屬油罐的呼吸閥,、安全閥必須裝設(shè)阻火器,。 （4）所有金屬油罐必須作環(huán)型防雷接地，接地點不小于兩處,，其間弧形距離不大于30米,，接地體距罐壁的距離應(yīng)大于3米。（5）罐體裝有避雷針或罐體作接閃 器時,，接地沖擊電阻不大于10歐,。 九、陰極保護裝置通常采用什么材料,？為什么,？ 答：陰極保護裝置通常采和鎂合金或鋅合 金。因為鎂合金或鋅合金是比鐵活躍的金屬元素,，當(dāng)經(jīng)過特殊加工的鎂合金或鋅合金塊與被保護的金屬（鐵）儲罐連接后,，鎂合金或鋅合金的負離子，通過連接導(dǎo)體 不斷移向埋在地下的金屬儲罐,，使金屬儲罐得到一定量鎂合金或鋅合金的負離子,，成為陰極,，而鎂合金或鋅合金不斷失去負離子，顯示陽極的特性,。就是因為這些比 較活躍的鎂或鋅的負離子,，連續(xù)不斷地移向金屬儲罐，從而補償了儲罐的腐蝕,，而鎂合金或鋅合金經(jīng)過多年使用后,，使自己失去了防腐能力，犧牲了自己,，所以這種 裝置又叫犧牲鎂（鋅）陽極,，保護陰極（罐體）的一種裝置。 十,、雷電防護措施包括哪些部分,？ 答：主要包括：直擊雷防護、側(cè)擊雷防護,、感應(yīng)雷防護三大部分,，并采用接閃、分流,、屏蔽,、均壓、等電位,、接地等技術(shù)措施接地探討 一 ,、接地概述 接地對于設(shè)備的安全運行和數(shù)據(jù)的可*傳輸有著很大影響。如果接地不好,，輕則會造成設(shè)備不能有效傳輸數(shù)據(jù),，降低設(shè)備的可*性；重則會損壞設(shè)備的部件,，甚至造成設(shè)備癱瘓并影響人員的安全,。 接 地，在電氣技術(shù)中是指用導(dǎo)體與大地相連,。在電子技術(shù)中的接地,，可能就與大地毫不相關(guān)，它只是電路中的一等電位面,。如收音機,、電視機中的地,它只是線路里的 一個電位基準(zhǔn)點。按接地的作用可分為功能性接地和保護性接地,。為保證電氣設(shè)備正常運行或電氣系統(tǒng)低噪聲的接地,稱為功能性接地,功能性接地又有工作接地,、 邏輯接地、信號接地和屏蔽接地等。為了防止人,、畜或設(shè)備因電擊而造成傷亡或損壞的接地稱為保護性接地,保護性接地有保護接地,、防雷接地和防靜電接地。 現(xiàn) 代接地概念,，我們可以簡單的表述如下在：對于線路工程師來說,，“接地”的含義通常是‘線路電壓的參考點’；對于系統(tǒng)設(shè)計師來說,，它常常是機柜或機架,；對電 氣工程師來說，它是綠色安全地線或接到大地的意思,。一個比較通用的定義是“接地是電流返回其源的低阻抗通道”,。注意要求是“低阻抗”和“通路”。 常見的接地符號有：PE,PGND,FG－保護地或機殼,；BGND或DC-RETURN－直流48V(+24V)電源（電池）回流,；GND－工作地；DGND－數(shù)字地,；AGND－模擬地,；LGND－防雷保護地。 二 ,、接地電阻 初涉電氣的工作者對接地電阻這個概念可能會有疑惑。我們通常所說的電阻的是導(dǎo)體某一點到另一點之間的阻值,。接地電阻同樣是兩點之間的阻值,。但接地電阻不是設(shè)備的某個接地點和接地線之間的電阻，而是設(shè)備經(jīng)由接地線與遠方大地之間的電阻,。 大地是一個電阻非常低,、電容量非常大的物體，擁有吸收無限電荷的能力,，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變,，因此我們選擇大地作為參考電位體，把存在大電流危險的物體都用接地線連接到大地,，比如電器設(shè)備接地,、防雷接地。 哪 里才是“地”,？我們可能認為接地棒所打的位置就是“地”,，因為我們一般都認為只要設(shè)備和接地棒連接良好，接地電阻就是良好的,。其實不然,，電氣上的“地”， 一般規(guī)定為距離接地棒２０米遠處的大地為“地”,，因為,，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)漏電并通過接地棒傳到大地的時候,，在距離接地棒２０米處，其大地的電壓接近于零,，對于我 們?nèi)松韥碚f是安全,，所以我們把它定義為“地”。在設(shè)備存在漏電情況時,，不一定接了地的設(shè)備就安全,，雖然接地線已經(jīng)連接到大地，但只有在相對接地設(shè)備遠處的 大地沒有電壓時候,，設(shè)備才是安全的,。我們做以下分析：接地導(dǎo)體與大地電位等于0處的電壓稱接地電壓U0；流入大地的電流稱接地短路電流I0,；它們的比值稱 作接地電阻R0,，即R0=U0/I0。變換為I0*R0=U0,，容易看出,，接地電壓U0與接地電阻R0成正比關(guān)系。我們討論的接地系統(tǒng)就是要將接地電阻 R0的值做得盡量小,，使接地裝置在接地電流I0通過時接地導(dǎo)線與地的接地電壓U0盡量低,。接地系統(tǒng)在做好后，接地電阻R0是一個常數(shù),，接地點電壓U0隨著 接地電流I0增大而升高,。所以，即便是合格的接地系統(tǒng),，但是當(dāng)遇到大電流,，比如雷擊、高壓線對地時,，地線就會存在一定電壓,，并使地線附近大地存在電勢。我 們通常說的跨步電壓,，就是指這種情況下普通人一跨步距離間存在的電壓,，跨步電壓會對人身造成電擊。因此,，我們在接地系統(tǒng)施工的時候會考慮氣候,、土壤等因 素，并在施工中采用深埋接地棒或使用降阻劑等方法來盡量減小接地電阻,。 從以上敘述中我們不難得出這樣的結(jié)論,，接地電阻等于接地線的電阻和接地極和大地遠處的電阻之和，接地線的電阻很小，可以忽略,，我們通常就認為接地電阻就是大地的電阻,。 我 們一般都說接地電阻要求達到幾個歐姆，那么土壤上良好的導(dǎo)體嗎,？不是的,，一般土壤電阻比金屬電阻大幾百萬倍。衡量土壤的電阻我們用土壤電阻率,。土壤電阻的 定義為電流通過體積為1m3(立方米)土壤的這一面到另一面的電阻值,。代表符號用ρ，單位用Ω.m 或Ω.cm 表示,。土壤電阻率通常在500-1000Ω.m由于大地的體積明顯比普通電阻大,，我們可以理解為許多導(dǎo)體并聯(lián)，所以大地的電阻顯得比較小,。但是這個電阻是 不能用我們的普通的電表測量出來的,。 通常我們采用三極法測量接地電阻，使用的工具為手搖式地阻表,，其基本原理是采用三點式電壓落差法,。其 測量手段是在被測地線接地樁（稱為Ｘ）一側(cè)地上打入兩根輔助測試樁，要求這兩根測試樁位于被測地樁的同一側(cè),，三者基本在一條直線上,，距被測地樁較近的一根 輔助測試樁（稱為Ｙ）距離被測地樁２０ 米左右，距被測地樁較遠的一根輔助測試樁（稱為Ｚ）距離被測地樁４０米左右,。測試時,，按要求的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動搖把，測試儀通過內(nèi)部磁電機產(chǎn)生電能,，在被測地樁Ｘ 和較遠的輔助測試樁Ｚ之間“灌入”電流，此時在被測地樁Ｘ和輔助地樁Ｙ之間可獲得一電壓,，儀表通過測量該電流和電壓值,，即可計算出被測接地樁的地阻。 在用三極法實際測量接地電阻時,，我們會發(fā)現(xiàn)當(dāng)我們把輔助測試棒分開的距離不夠時,，測得的接地電阻會比較大，這和作為大地的零電位的輔助測試棒和被測量點*的太近有關(guān),。 三.電力系統(tǒng)接地 電力系統(tǒng)中一般有五條線：三相動力線R,、S、T,，一條地線PE,，一條中性線N。根據(jù)接地系統(tǒng)中地線和中性線的處理方式我們可以簡單分類如下： 1. IT系統(tǒng) IT系統(tǒng)是三相三線式接地系統(tǒng),該系統(tǒng)變壓器中性點不接地或經(jīng)阻抗接地，無中性線N,只有線電壓(380V),無相電壓(220V),保護接地線PE和中性線各自獨立接地,。建議該系統(tǒng)應(yīng)裝設(shè)單相接地保護裝置,，以便在發(fā)生一相接地故障時發(fā)出報警信號。 2. TT系統(tǒng) TT 系統(tǒng)的電源端中性點直接接地,，用電設(shè)備金屬外殼用保護地線接至與電源接地點無關(guān)的接地極,。TT系統(tǒng)內(nèi)往往不能采用熔斷器、低壓斷路器作接地故障保護而需采 用漏電保護器作為主保護,。低壓TT系統(tǒng)零線不能作為設(shè)備的接地保護,，因為TT系統(tǒng)設(shè)備單獨接地，若N線再接地,，3相不平衡時,，設(shè)備外殼就會帶電。 3. TN-C系統(tǒng) TN- C系統(tǒng)被稱為三相四線系統(tǒng),該系統(tǒng)中性線N與保護接地PE合二為一,通稱PEN線,。這種接地系統(tǒng)對接地故障靈敏度高,線路經(jīng)濟簡單,,，選用適當(dāng)?shù)拈_關(guān)保護 裝置和足夠的導(dǎo)線截面，就能達到安全要求,。在TN-C系統(tǒng)中,，線路首端嚴禁安裝漏電保護器，因為一旦線路首端被隔離,，系統(tǒng)將不能再起到保護作用,。TN-C 系統(tǒng)設(shè)備接PEN線，PEN線要重復(fù)接地,。若不重復(fù)接地,，當(dāng)接地電阻過大時，就起不到保護作用,。 4. TN-S系統(tǒng) TN-S系統(tǒng)有五根線,即三根相線A,、B、C,、一根中性線N及一根保護線PE,僅電力系統(tǒng)一點接地,用電設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分接到PE線上,。TN-S系統(tǒng)的特點是,中性線N與保護接地線PE除在變壓器中性點共同接地外,兩線不再有任何的電氣連接。 5. TN-C-S系統(tǒng) TN-C-S系統(tǒng)由兩個接地系統(tǒng)組成,前面四線后面五線,第一部分是, TN-C系統(tǒng),第二部分是TN-S系統(tǒng),分界面在N線與PE線的連接點,分開后即不允許再合并,。 TT 系統(tǒng)的中性點接地與PE線接地是分開的,。TN-C系統(tǒng)的中性線N與保護接地PE合二為一。兩者的區(qū)別是TT系統(tǒng)的N線和PE線是*大地連接的,，而TN-C 系統(tǒng)兩者是*導(dǎo)線連接的,。雖然大地是良好的導(dǎo)體，但兩者仍然有很大區(qū)別,。TN-C系統(tǒng)中設(shè)備漏電,，就是相對N短路,，上級斷路器會跳脫， 而TT系統(tǒng)設(shè)備漏電,，漏電流小的多,，常常不會導(dǎo)致斷路器動作。所以TN-C系統(tǒng)可以很好的保證人身安全,，而TT 可以使單臺設(shè)備出現(xiàn)問題的情況下,，一定時間內(nèi)不跳上級開關(guān)，繼續(xù)運行,，這主要用在一些不能輕易跳停的重要設(shè)備上,。 不論是在接零保護系統(tǒng)或 接地保護系統(tǒng)中，漏電保護器的保護范圍應(yīng)是獨立回路,，不能與其他回路有電氣上的連接,。一臺漏電保護器容量不夠時，不得將兩臺并聯(lián)使用,。在接零保護系統(tǒng)中使 用漏電保護器時,，應(yīng)注意區(qū)分線路的工作零線與保護接零線，工作零線應(yīng)接入漏電保護器,，并應(yīng)穿過漏電保護器的零序電流互感器,，經(jīng)過漏電保護器的工作零線不得 再作為保護零線用，不能再與接地系統(tǒng)或設(shè)備的金屬外殼連接,；線路的保護零線不得接入漏電保護器,。 380V與220V低壓電力系統(tǒng)采用中性 線接地除了引接設(shè)備保護線外，還有一個重要的作用就是平衡三相電壓,，因為現(xiàn)實使用中,，很少能做到三相負荷的絕對平衡，三相負荷的不平衡會導(dǎo)致中性線上存在 電壓,，使各相電壓出現(xiàn)差異,，影響設(shè)備的正常運行甚至造成損壞。消除這個不平衡,，理想的辦法是做到接地電阻為零,，實際中我們只能在設(shè)計時盡量做到平均分配負 載并把接地電阻做的盡量小。 根據(jù)我廠實際需要接地的設(shè)備有： 一,、變壓器,、MCC盤及各種盤體的底座和外殼（保護接地）,； 二,、電力設(shè)備傳動裝置，如馬達,，以及攜帶式及移動式用電器具（保護接地）,； 三,、互感器的二次繞組（工作接地）； 四,、鋼構(gòu),、橋架、管路,、槽罐（保護接地,、防靜電接地）； 五,、房內(nèi)外配電裝置的金屬架構(gòu)和金屬圍欄,、樓梯和門（保護接地、防靜電接地）,； 六,、控制電纜的外皮（屏蔽接地）； 七,、防雷接地,。 四．接地施工 在 建筑工程中，我們把接地導(dǎo)線與接地體合在一起叫接地裝置,；把電氣設(shè)備與土壤間作良好的連接叫接地,；與土壤直接接觸的金屬體叫接地體或接地級；把接地體與電 氣設(shè)備連接起來的金屬線叫接地導(dǎo)線,。接地的電極必須為良導(dǎo)體,，通常為裸銅線、金屬板,、金屬水管,、建筑物鋼架地基或其它合乎國家標(biāo)準(zhǔn)的金屬導(dǎo)體。 有 樁基的建筑工程,，可以樁基做為接地體,，以基礎(chǔ)鋼筋做為接地網(wǎng)，以主體柱筋作為引下線與樁基連接而構(gòu)成自然接地裝置,。PS廠就采用了這種接地施工方式,。這種 系統(tǒng)主要是為了防雷，采用鋼筋主要是考慮到雷電時的熱效應(yīng),，不使接地系統(tǒng)遭到損壞而在某處短開,，建筑防雷接地系統(tǒng)要求在建筑的使用壽命內(nèi)經(jīng)受雷擊而不損 壞。這些樁基和基礎(chǔ)鋼筋和柱筋只構(gòu)成防雷接地的一個部分,，防雷系統(tǒng)的上層還有避雷針,、避雷線、避雷網(wǎng)帶,、避雷器等防雷設(shè)施,。 ABS廠設(shè)備 和防雷接地都采用Ф１０mm×2m銅包鋼棒為接地極,，以裸銅線連接銅包鋼棒的接地系統(tǒng)。純銅的耐腐蝕性能要比其他金屬好,，銅是貴金屬,，所以比較經(jīng)濟的做法 是，選用銅包鋼作為接地棒,。接地體間的相互連接采用放熱熔接方法,，這是一種利用活性較強的鋁把氧化銅還原，整個過程需時很短,，反應(yīng)所放出的熱量足可使被焊 接的導(dǎo)線端部熔化形成永久性的分子結(jié)合,，在2500℃－3500℃高溫下，將銅和銅,、銅和鋼等相同或不同金屬完全熔接,。這樣一來，焊點載流能力與導(dǎo)線的載 流量相同,，焊點也就象銅導(dǎo)體一樣,，受腐蝕影響較小。此項施工工藝無須外界電源或氣源,，材料輕便易攜帶,，操作簡單。我廠的接地安裝要求所有的熔接點,，要以高 壓自粘性絕緣膠帶包覆,，這主要是為了減少對焊接點的腐蝕。主接地線與分接地體的連接,，同樣采用焊接,，而接地線與設(shè)備的連接，一般都采用螺栓連接,，螺栓連接 時應(yīng)設(shè)防松螺帽或防松墊片,。在做接地系統(tǒng)時，我們可能會認為接地棒打的越多越好,，實際情況是接地棒密度太大,，會使故障電流從各接地棒往大地擴散時，相互之 間產(chǎn)生屏蔽阻礙作用,，從而影響接地效果,。一般要求接地極之間的間距不宜小于其長度的2倍。 低壓電力設(shè)備接地裝置的接地電阻,，不宜超過4 歐,。使用同一接地裝置的并列運行的發(fā)電機、變壓器等電力設(shè)備,，當(dāng)其總?cè)萘坎怀^100 千伏安時,，接地電阻不宜大于10 歐。儀表和DCS的接地系統(tǒng)我們一般要求接地電阻不大于1Ω,，電力接地系統(tǒng)和儀表,、DCS接地系統(tǒng)應(yīng)該分開，以免電力系統(tǒng)的高電壓通過接地系統(tǒng)反饋到儀 表,、DCS系統(tǒng)影響設(shè)備運行,。從地理位置上來說，寧波處于氣候相對溫暖濕潤,，雨水充足的地帶,，土壤的含水量比較豐富，土壤電阻率低,，只要正確的施工,，接地 電阻都可以達到規(guī)定要求，現(xiàn)場采用三極法測量電阻時,，測量值都在1Ω以下,，對于電阻達到100Ω甚至以上，一般都是接地線出現(xiàn)了斷線問題,。 我廠的接地線主要有95mm2,、70mm2、35mm2三種銅線,， 95mm2的作為接地主線,， 70mm2接地線主要接到接地箱、接地銅排等,，35mm2接地線則是末端接地線,，直接連接到設(shè)備。 五,、電力系統(tǒng)接地注意事項 1.接地干線應(yīng)在不同的兩點及以上與接地網(wǎng)相連,。每個電氣裝置的接地應(yīng)以單獨的接地線與接地干線相連接，不得在一個接地線中串接幾個需要接地的電氣裝置,。 2.明敷接地線應(yīng)使用黃綠雙色線,。當(dāng)使用膠帶時，應(yīng)使用雙色膠帶,。中性線宜涂淡藍色標(biāo)志,。 3.在斷路器室、配電間,、母線分段處,、發(fā)電機引出線等需臨時接地的地方，應(yīng)引入接地干線,，并應(yīng)設(shè)有專供連接臨時接地線使用的接線板和螺栓,。 4.當(dāng)電纜穿過零序電流互感器時,，電纜頭的接地線應(yīng)通過零序電流互感器后接地；由電纜頭至穿過零序電流互感器的一段電纜金屬護層和接地線應(yīng)對地絕緣,。 5.直接接地或經(jīng)消弧線圈接地的變壓器,、旋轉(zhuǎn)電機的中性點與接地體或接地干線的連接，應(yīng)采用單獨的接地線,。 |
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