论供电系统的防雷、接地保护及电气安全

第一篇：论供电系统的防雷、接地保护及电气安全

论供电系统的防雷、接地保护及电气安全

目 录

摘 要..................................................................1 第1章 绪 论..........................................................2

1.1课题的来源.......................................................2 1.2课题的主要内容...................................................2 1.3课题的意义.......................................................2 第2章 供电系统概述....................................................3 2.1供电系统的定义...................................................3 2.2供电系统的组成...................................................3 2.3供电系统的特点...................................................4 第3章 供电系统的防雷................................................5

3.1雷击的危害.....................................................5 3.1.1直击雷....................................................5 3.1.2雷电波侵入................................................5 3.1.3感应过电压.................................................5 3.1.4地电位反击...............................................5 3.2防雷设备.......................................................6 3.2.1接闪器....................................................6 3.2.2避雷器....................................................6 3.3供电系统的防雷...................................................7 3.3.1电源系统防雷方案...........................................7 3.3.2终端设备防雷设计............................................8 第4章 供电系统的接地保护.............................................10 4.1接地系统........................................................10 4.1.1接地的概念及意义...........................................10

I

4.1.2接地装置...................................................10 4.1.3接地电阻...................................................10 4.2供电系统的接地保护..............................................11 4.2.1接地的分类.................................................11 4.2.2供电系统的接地保护方案.....................................12 第5章 供电系统的电气安全.............................................15

5.1电气安全........................................................15 5.1.1电气事故的危害.............................................15 5.1.2电气事故分类及处理方法.....................................15 5.2人体触电的生理反应..............................................16 5.3触电时的应急措施与急救.........................................17 结 论.................................................................18 致 谢.................................................................19 参 考 文 献............................................................20

II

摘 要

供电系统将发电站生产的电能通过输电线、变压器等设备输送给用户，在这一系列的输变电中，若没有相应的保护措施，由于雷击、操作、失误、静电等原因产生危及供电系统、设备绝缘的过电压，就会严重危害危害供电系统、电气设备的运行安全，所以必须要对供电系统及电气设备采取相应的防雷措施、接地保护。

根据雷电对电气系统破坏的原理，提出了外部防雷和内部避雷的综合防雷要求，介绍了防雷保护设备与措施阐述了电气系统防雷保护应采取的技术原则和实际措施，做好了防雷保护，才能有效避免雷电对电气系统的危害，造成不必要的生命财产损失；电气系统的接地保护在电气系统中也是必不可少的，在发生漏电、触电及短路时有着极其重要的保护作用，保证整个系统的可靠运行，同时接地保护还是对安全用电的有效保护措施，保证人在使用电气设备过程中的安全；当供电系统运行过程中，电气安全也十分重要，发生触电事故时，人们需要知道必要的安全措施，必须认识电流对人体的危害，触电的形式和触电后脱离电源的方法，同时还需了解触电后的急救知识,以保证在遇到触电事故后能作出正确的处理。只有做好了以上几个方面的防护措施，才能保证供电系统为用户提供安全、可靠、优质、经济的电能。

因此，我结合现代建筑物供电系统实际情况，浅谈供电系统中的防雷、接地保护及电气安全。

关键词 供电系统；防雷；接地保护；电气安全

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第1章 绪 论

1.1课题的来源

随着国民经济的发展，人们生活水平不断提高，人们的生产、生活都离不开对电能的需求，供电系统成为重要的基础设施。供电系统在国民经济中有着不可或缺的地位，要使供电系统稳定、可靠地提供优质的电能，并安全地运行，就必须采取一定的措施来保护供电系统，使其供电性能不受外界的影响。其中雷电对供电系统的影响非常大，我们需要了解供电系统的工作原理，从而才能有效地避免供电系统遭受雷击的危害，避免造成生命财产或在造成重大影响。同时，供电系统的接地保护也至关重要，保证电气系统的正常运行，使电气安全有一定的保障。对电气安全的研究，有利于防范电气设备在运行过程中发生安全事故，保证用户的生命财产安全。所以，对供电系统的防雷、接地保护及电气安全这个课题的研究显得尤为重要。

1.2课题的主要内容

论供电系统的防雷、接地保护及电气安全论文的主要内容为：分析雷击的形式、预防雷击事故的方案；接地保护的的作用及接地保护的方法；电气安全保护的重要性、触电事故发生后的正确处理办法等。

1.3课题的意义

论供电系统的防雷、接地保护及电气安全是为了使供电系统安全、稳定地运行，为用户提供优质的电能，防止由于雷击、因接地保护等因素而造成给用户不必要的损失。同时对电气安全作出分析，并阐述了对于触电事故发生后的处理办法，以保证用户生命财产安全。只有将供电系统的安全保护措施做好了，供电系统安全、稳定的运行才能得到保障。

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第2章 供电系统概述

2.1供电系统的定义

供电系统由发电厂的发电机、升压及降压变电设备、电力网及电能用户（用电设备）组成，如图2-1所示。

图2-1 电力系统的组成

2.2 供电系统的组成

1．发电厂

发电厂是生产电能的场所，在这里可以把自然界中的一次能源转换为用户可以直接使用的二次能源——电能。根据所取一次能源的不同，主要有火力发电厂、水利发电厂、核能发电厂等发电形式。

2．电力网

电力网的主要作用是变换电压、传输电能，通常由升压、降压配变电所（站）和与之对应的电力传输线路组成，负责将发电厂生产的电能经过输电线路送到用户（用电设备）。

3．配电系统

配电系统位于电力系统的末端，包含了降压、分配电能等内容。主要承担将电力系统的电能最终传输给电力用户的任务。电力用户即是指消耗电能的场所，将电能通过用电设备转换为满足用户需求的其它形式的能量。

2.3供电系统的特点

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电能作为一种商品，它的生产、输送、分配和使用与其他工业产品相比有明显不同的特点，主要表现为以下几个方面：

1.电能的生产、传输及消费几乎同时进行，因为发电设备任何时刻生产的电能必须与消耗的电能相平衡。

2.电能能与国民经济各部门之间的关系密切。3.电力系统的暂态过程非常短暂。4.电能质量的要求颇为严格。

供电系统根据不同的供电要求，将供电对象的负荷分为三级，并由此负荷等级采取相应的供电方式，减少因事故中断供电造成的损失或影响的程度，提高投资的经济效益和社会效益。用电负荷的分级如下：

一级负荷：凡是因中断供电，将造成人身事故，设备损坏，产生废品，使生产秩序长时间不能恢复，人民生活发生混乱的负荷。

二级负荷：凡是中断供电，将造成大量减产，使人民生活受到影响的负荷

三级负荷：所有不属于一、二级负荷的负荷。如工厂的附属车间、小城镇等。

第3章 供电系统的防雷

3.1雷击的危害

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常所谓的雷击是指一部分带电的云层与另一部分带异种电荷的云层，或是带电的云层对大地迅猛的放电，这种迅猛的放电过程产生强烈的闪电并伴随着巨大的声音。云层之间的放电主要是对飞行器产生危害，对地面上的事物没有很大的影响。然而，云层对大地的放电，对地面的电气设备、建筑物和人、畜的危害甚大，这是电气防雷设计的主要对象。下面介绍几种雷击方式及其危害: 3.1.1直击雷

带电的云层对大地上的某一点发生的猛烈放电现象，称为直击雷。它的破坏力十分巨大，若不能迅速的将其导入大地，可导致放电通道内的物体、火灾、建筑物损坏、电子电气系统摧毁，甚至危及人畜的生命安全。

3.1.2雷电波侵入

雷电不直接放电在建筑和设备本身，而是对布放在建筑物外部的线缆放电。线缆上的雷电波或过电压几乎以光速沿着电缆线路扩散，侵入并危及室内的供电系统。因此，往往在听到雷声之前，我们的电子设备、控制系统等可能已经损坏。

3.1.3感应过电压

雷击在设备设施或线路的附近发生，或闪电不直接对地放电，只在云层与云层之间发生放电现象。闪电释放电荷，并在电源和数据传输线路及金属管道金属支架上感应生成过电压。

雷击放电于具有避雷设施的建筑物时，雷电波沿着建筑物顶部接闪器（避雷带、避雷线、避雷网或避雷针）、引下线泄放到大地的过程中，会在引下线周围形成强大的瞬变磁场，轻则造成电子设备受到干扰，数据丢失，产生误动作或暂时瘫痪；严重时可引起元器件击穿及电路板烧毁，使整个系统陷于瘫痪。

3.1.4.地电位反击

如果雷电直接击中具有避雷装置的建筑物或供电设备，接地网的地电位会在数微秒之内被抬高数万或数十万伏。高度破坏性的雷电流将从各种装置的接地部分，流向供电系统或各种网络信号系统，或者击穿大地绝缘而流向另一设施的供电系统或各种网络信号系统，从而反击破坏或损害供电系统。同时，在未实行等电位连接的导线回

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路中，可能诱发高电位而产生火花放电的危险。

以上四方面中雷电对供电系统的危害主要以后雷电波侵入、感应过电压与地电位反击三者居多，这三者统称为雷电电磁脉冲。据有关统计资料，直击雷的损坏仅占15%，而雷电电磁脉冲的损坏占85%。因此，对供电系统的防雷设计已不同以往，对雷电电磁脉冲的防护必须要加以重视。

3.2防雷设备

3.2.1接闪器

接闪器是接闪杆（避雷针）、避雷带(线)、避雷网以及用作接闪的金属屋面和金属构件等的总称。功能是把接引来的雷电流，通过引下线和接地装置向大地中泄放，以保护建筑物免受雷害。现在常用的接闪器有避雷针、避雷带(线)、避雷网等几种。

3.2.2避雷器

避雷器是用来防止雷电产生的过电压波沿线路侵入配变电所或其他建筑物内，以免危及被保护设备的绝缘。避雷器的接线方式是与被保护设备并联，接入被保护设备的电源侧，如图3-1所示。常用的避雷器有阀式避雷器、金属氧化物避雷器、保护间隙避雷器、管型避雷器等。

图3-1 避雷器的连接

3.3供电系统的防雷

3.3.1电源系统防雷方案

由于电力供给是由大楼的建筑物配电室引入的，电源高压端的防雷保护已由电力供电部门实施。因此，对于电源系统的雷电防护，我们采取以下的防雷保护方案：

1．机房低压配电柜系统安装一级间隙放电防雷保护；

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2．配电回路安装防雷配电柜，采取三级防雷保护（安装于 UPS输入端）； 3．UPS电源输出端做一级过电压防雷保护；

4．终端设备电源输入端安装防雷箱进行末级电源防雷防护。

从机房目前的情况来分析，一般机房均采用大型 UPS不间断电源设备为机房内的部分负载提供安全可靠的供电运行方式，由于UPS是用于为机房内计算机信息系统各用电设备提供稳定、可靠和高质量用电环境的唯一重要设备，并且是由市电供电输入机房的主要途径，所以我们将电源系统防护的重点放在了对UPS不间断电源的输入和输出端的保护上。

防雷保护设计采取第一级火花间隙放电保护，在UPS电源输入端安装两级半导体过电压防雷保护，在三级雷击电流放电器间安装解耦器来协调各级间对雷电波或浪涌电压的有效吸收和释放。

在三级防雷保护中，第一级防护为粗保护，对直击雷进行防护，吸收约90%的大能量雷电流；第二级为中级保护，选用浪涌电压雷电放电器，即半导体放电器，对雷电流进一步吸收；第三级为细保护，同样采用浪涌电压放电器，将残余的雷电流基本吸收，通过地线泄入大地。

在第二级及第三级采用过电压保护器件，进行有效的吸收，在第二级将第一级变量解耦后的4000伏残压降至900伏，第三级将第二级变量解耦后的900伏残压限制在550伏以下，同时第三级还将起到吸收线路上的感性负载和容性负载的“通”“断”引起的浪涌电压及对相电压可能的误输入线电压的保护。

3.3.2终端设备防雷设计

为了确保机房设备万无一失，考虑从电源配电室至机房有一定距离，而感应雷害又无孔不入，同时因考虑到电网的浪涌可能带来对设备的冲击，可在设备电源输入端安装电源防雷箱，实施对终端用电设备的精细防护。同样我们还将采用以上的防护原理对其它重要设备实施同样电源终端的防雷保护，以确保整个电气部分的安全运行。

供电系统在建筑物内的等电位连接也是供电系统防雷系统中重要的一项基本措施。GB50057—94 2000版里强调了等电位连接在内部防雷中的作用。等电位连接是为减小在需要防雷的空间内发生火灾、爆炸、生命危险的一项很重要的措施，特别是在建筑物内部防雷空间防止发生生命危险的最重要的措施。建筑物内的等电位连接设计

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主要有以下几种：

1.总等电位连接和局部等电位连接

总等电位连接MEB的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害，它主要通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通：进线配电箱的PE(PEN)母排；公用设施的金属管道，如上、下水、煤气等管道；建筑物金属结构；如果做了人工接地，也包括其接地极引线。建筑物每一电源进线都应做总等电位连接，各个总等电位连接端子板应互相连通。

局部等电位连接LEB是指当电气装置或电气装置的某一部分的接地故障保护不能满足切断故障回路的时间要求时，应在局部范围内做的等电位连接。它包括PE母线或PE干线；公用设施的金属管道；如果可能，也包括建筑物金属结构。

2.建筑物内部导电部件的等电位连接

等电位连接不仅仅是针对雷电暂态过电压的，还包括其它如工作过电压、操作过电压等暂态过电压的防护，特别是在有过电压的瞬间对人身和设备的安全防护。因此，有必要将建筑物内的设备外壳、水管、暖气片、金属梯、金属构架和其他金属外露部分与共用接地系统做等电位连接。而且需要注意的是，绝不能因检修等原因切断这些连接。但是，对于燃气管道，只在进入建筑物处与接地系统相连，但在每个接头处要有辅助跨接线。因为燃气管道本身不容许有多个接地连接，使其成为接地系统的一部分。

3.各楼层的等电位连接

将每个楼层的等电位连接与建筑物内的主钢筋相连，并在每个房间或区域设置接地端子，由于每层的所有接地端子彼此相连，而且又与建筑物主钢筋相连，这就使每个楼层成了等电位面。再将建筑物所有接地极、接地端子连接形成等电位空间。最后，将屋顶上的设备和避雷针等与避雷带连接形成屋面上的等电位。

4.接地网的等电位连接

在某中意义上说，建筑物的共用接地系统在大范围内即为等电位连接，比如我们常见的计算机房的工作接地、屏蔽接地和防雷接地等采用同一接地系统的原理就是避免各接地间产生的瞬态过电压差对设备造成影响。因此，钢筋混凝土结构建筑物利用

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基础钢筋网做接地体，一般要围绕建筑物四周增设环形接地体，并与建筑物被柱内用作引下线的柱筋焊接，这样就大大降低了接地网由于雷电流造成地电位不均衡的概率。

综上所述，楼层下部有接地网，楼层里有等电位均压网，楼顶物体与避雷装置连接在一起形成等电位，这样就在电气上成为法拉第笼式结构，人和设备在此环境中绝无雷击危险。

第4章 供电系统的接地保护

4.1接地系统

4.1.1接地的概念及意义

接地是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，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，是为了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利用大地作电流回路接地线。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

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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。同时避免人身触电和可能发生的火灾、爆炸等事故。

4.1.2接地装置

接地装置由接地体和接地线组成。直接与土壤接触的金属导体称为接地体。电气设备需接地点与接地体连接的金属导体称为接地线。接地体可分为自然接地体和人工接地体两类。

自然接地体主要有：与大地地敷设的不少于两可靠连接的建筑物的钢结构和钢筋、行车的钢轨、埋地的非可燃可爆的金属管道及埋根的电缆金属外皮等。在设计和装设接地装置时，首先应充分利用自然接地体，以减少投资，节约资源。

人工接地体 ：最常用的人工接地体是直径为50mm、长2.5m的钢管，垂直或水平埋入，且为减小外界温度对流散电阻的影响，埋入的接地体顶端与地面的距离必须大于0.6m。

4.1.3接地电阻

接地电阻一般指接地体上的工频交流或直流电压与通过接地体而流入地下的电流之比。散泄雷电冲击电流时的接地电阻指电压峰值与电流峰值之比，称为冲击接地电阻。接地电阻主要是电流在地下流散途径中土壤的电阻。接地体与土壤接触的电阻以及接地体本身的电阻小得可以忽略。一般情况下，接地装置散泄电流时，离单个接地体20米处的电位实际上已接近零电位。

接地电阻值与土壤电导率、接地体形状、尺寸和布置方式、电流频率等因素有关。通常根据对接地电阻值的要求，确定应埋置的接地体形状、尺寸、数量及其布置方式，对于土壤电阻率高的地区（如山区），为了节约金属材料，可以采取改善土壤电导率的措施，在接地体周围土壤中填充电导率高的物质或在接地体周围填充一层降阻剂（含有水和强介质的固化树脂）等，以降低接地电阻值。接地体流入雷电流时，由于雷电流幅值很大，接地体上的电位很高，在接地体周围的土壤中会产生强烈的火花放电，土壤电导率相应增大，相当于降低了散流电阻。

4.2低压供电系统的接地保护

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4.2.1接地保护的分类

1.保护接地：为保障人身安全、防止间接触电，将设备的外露可导电部分进行接地，称为保护接地。

2.重复接地：在中性线直接接地系统中，为确保保护安全可靠，除在变压器或发电机中性点处进行工作接地外，还在保护线其他地方进行必要的接地，称为重复接地。

3.保护接中性线(接零保护)：在380/220V低压系统中，由于中性点是直接接地的，通常又将电气设备的外壳与中性线相连，称为低压保护接中性线。

低压供电系统按保护接地的形式不同可分为：IT 系统、TT 系统和TN 系统。IT 系统和TT 系统为保护接地。TN 系统为接零保护。

第一个字母表示电力系统的对地关系： T--一点直接接地； I--所有带电部分与地绝缘，或一点经阻抗接地。

第二个字母表示装置的外露可导电部分的对地关系： T--外露可导电部分对地直接电气连接，与电力系统的任何接地点无关； N--外露可导电部分与电力系统的接地点直接电气连接(在交流系统中，接地点通常就是中性点)。

后面还有字母时，这些字母表示中性线与保护线的组合：S--中性线和保护线是分开的；C--中性线和保护线是合一的。

4.2.2供电系统的接地保护方案

1.IT 系统。

IT 系统的电源中性点是对地绝缘的或经高阻抗接地，而用电设备的金属外壳直接接地。即：过去称三相三线制供电系统的保护接地。

其工作原理是：若设备外壳没有接地，在发生单相碰壳故障时，设备外壳带上了相电压，若此时人触摸外壳，就会有相当危险的电流流经人身与电网和大地之间的分布电容所构成的回路。而设备的金属外壳有了保护接地后，由于人体电阻远比接地装置的接地电阻大，在发生单相碰壳时，大部分的接地电流被接地装置分流，流经人体的电流很小，从而对人身安全起了保护作用（如图4-1）。

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图4-1 IT系统的接地方式

2.TT 系统

TT 系统的电源中性点直接接地；用电设备的金属外壳亦直接接地，且与电源中性点的接地无关。即：过去称三相四线制供电系统中的保护接地。

其工作原理是：当发生单相碰壳故障时，接地电流经保护接地装置和电源的工作接地装置所构成的回路流过。此时如有人触带电的外壳，则由于保护接地装置的电阻小于人体的电阻，大部分的接地电流被接地装置分流，从而对人身起保护作用。（如图4-2）。

图4-2 TT系统的接地方式

3.TN 系统。

在变压器或发电机中性点直接接地的380/220V三相四线低压电网中，将正常运行时不带电的用电设备的金属外壳经公共的保护线与电源的中性点直接电气连接。即：过去称三相四线制供电系统中的保护接零。

其工作原理是：当电气设备发生单相碰壳时，故障电流经设备的金属外壳形成相

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线对保护线的单相短路。这将产生较大的短路电流，令线路上的保护装置立即动作，将故障部分迅速切除，从而保证人身安全和其他设备或线路的正常运行。按保护线形式，TN 系统又分为：TN-C系统、TN-S系统和TNC-S 系统等三种。

TN-C 系统(三相四线制)。该系统的中性线(N)和保护线(PE)是合一的，该线又称为保护中性线(PEN)线。它的优点是节省了一条导线，但在三相负载不平衡或保护中性线断开时会使所有用电设备的金属外壳都带上危险电压。在一般情况下，如保护装置和导线截面选择适当，TN-C 系统是能够满足要求的(如图4-3)。

图4-3 TN-C系统的接地方式

TN-S 系统(三相五线制)。该系统的N 线和PE 线是分开的。它的优点是PE 线在正常情况下没有电流通过，因此不会对接在PE 线上的其他设备产生电磁干扰。此外，由于N 线与PE 线分开，N 线断开也不会影响PE 线的保护作用。但TN-S 系统耗用的导电材料较多,投资较大(如图4-4)。

图4-4 TN-S系统的接地方式

TN-C-S系统(三相四线与三相五线混合系统)。系统中有一部分中性线和保护是合第 13页

一的；而且一部分是分开的。它兼有TN-C 系统和TN-S 系统的特点，常用于配电系统末端环境较差或有对电磁抗干扰要求较严的场所(如图4-5)。

图4-5 TN-C-S系统的接地方式

供电系统应根据其类别、性质、用途以及用电设备的特殊要求，并结合低压供电系统保护接地的工作原理，选择不同的供电系统，采用正确的接地形式，以确保用电设备的正常运行和人身安全，避免发生用电安全事故。

第5章 供电系统的电气安全

5.1 电气安全

5.1.1电气事故的危害

电气安全是为防止各种电气事故危害而采取一些列的技术措施。电气事故的危害有直接危害和间接危害两种。直接危害包括触电和电弧烧伤；间接危害包括电气故障造成的大面积停电、火灾等。电气安全技术的内容很多，人们最关心的是人体触电的生理反应、防触电措施、用电设备和电力系统安全运行等问题。

5.1.2电气事故的分类及处理方法

电气事故按发生灾害的形式，可以分为人身事故、设备事故、电气火灾和爆炸事故等；按发生事故时的电路状况，可以分为短路事故、断线事故、接地事故、漏电事故等；按事故的严重性，可以分为特大性事故、重大事故、一般事故等；按伤害的程

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度，可以分为死亡、重伤、轻伤三种。如果按事故的基本原因，电气事故可分为以下几类：

1．触电事故。人身触及带电体（或过分接近高压带电体）时，由于电流流过人体而造成的人身伤害事故。触电事故是由于电流能量施于人体而造成的。触电又可分为单相触电、两相触电和跨步电压触电三种。对于触电事故，我们避免与带电体接触，远离危险点，在自己未验电的情况下不得对带电体进行操作。

2．雷电和静电事故。局部范围内暂时失去平衡的正、负电荷，在一定条件下将电荷的能量释放出来，对人体造成的伤害或引发的其他事故。雷击常可摧毁建筑物，伤及人、畜，还可能引起火灾；静电放电的最大威胁是引起火灾或爆炸事故，也可能造成对人体的伤害。在这类事故中，我们在设备投入使用前做好防雷接地的工作，保证不会因雷电和静电而发生安全事故。

3．电路故障。电能在传递、分配、转换过程中或者由于线路老化、绝缘损坏等原因，而失去控制而造成的事故。线路和设备故障不但威胁人身安全，而且也会严重损坏电气设备。电路故障在实际的生产运行中必然会出现，要保证电路出现故障时不对人和设备造成危害，要做到以下几点：在电力线路中接入可靠的保护装置，如过电流继电器等；安装电力线路时，应选择质量过硬、正规厂家生产的导线、设备，避免在使用过程中绝缘损坏，发生事故；电力线路投入生产使用后，定期对设备、线路进行安全隐患检查，做到提前发现，提前处理，杜绝事故。

5.2 人体触电的生理反应

电流通过人体时，会产生各种反应，其中最危险的是电流通过心脏，产生心室颤动，导致死亡。反应的程度与电流种类、电流通过的路径、电流大小、电流通过的时间长短、人体状况等因素有关。25～300Hz的正弦交流电流引起的生理反应最严重，50Hz工频交流电流引起的生理反应是很重的；1000Hz以上的电流引起的生理反应明显减轻；直流和冲击电流引起的生理反应小于工频交流电流。电流从左手到胸部通过人体时危险性最大；从手到手、从手到脚，危险性也很大；从脚到脚，危险性较小。通过人体的电流愈大，生理反应愈严重。按通过人体的工频电流大小(有效值)，可分为感知电流、摆脱电流、致命电流三级。感知电流，是人能感觉的最小电流，成年男

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性约为1.1mA，成年女性约为O.7mA。摆脱电流，人能自主摆脱电源的最大电流，成年男性约为16mA，成年女性约为10.5mA。从安全考虑，宜取99.5％的人都能摆脱的电流作为依据，称为最小摆脱电流，成年男性约为9mA，成年女性约为6mA。致命电流，是在较短时间内就危及人的生命的最小电流。

一般认为，能产生心室颤动的电流是致命电流。电流通过人体的时间愈长，生理反应愈大。

1．感知电流，对应于概率50%的感知电流成年男子约1.1mA,成年女子约0.7mA,对于直流电约为0.5mA 2．最大摆脱电流，对应于概率50%的摆脱电流成年男子约16mA,成年女子约10.5mA,对于直流电约为50mA 3．致命电流，在较短时间内危及生命的最小电流称为致命电流，一般情况下通过人体的电流超过50mA时心脏就会停止跳动，出现致命的危险。

5.3 触电时的应急措施与急救

当发现有人触电后，应迅速使其脱离电源。总的原则是使电源离开人，或是使人离开电源。

如果触电是在低压系统上触电，可以拉开就近的开关；拔下就近的插头；取下就近的熔断器；剪断导线；使用相应的绝缘物挑开带电导线等措施。

如果在设备上触电，可采取安全措施将人拖离带电设备。如触电者衣服干燥可拉其衣服(但不得触及触电人身体)；用绝缘物(如围巾、尼龙绳、绝缘导线等)将触电人套住拖离电源。如触电人是在高压系统上触电，应设法尽快通知有关部门停电(拉开有关断路器或跌开式熔断器)。

在紧急情况下，如果是高压线路上触电，可采用投掷裸导体使线路短路，迫使上级断路器掉闸的方法解救。在使触电人脱离电源的同时，要防止自身触电还要防止触电人脱离电源后发生二次伤害。在高压系统发生触电事故时，救护者还应注意跨步电压的发生。

现场救护中一般是人工呼吸法和胸外挤压法两种急救方法并用，如图5-1。同时应打120到医院进行救冶。

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图5-1 触电急救

结 论

目前，供电系统的防雷、接地保护及电气安全是保证供电系统安全稳定运行必不可少的保护措施。在供电系统的防雷中，需将电源部分和配电部分分别作防雷保护，在电源部分安装防雷设备作防雷保护，配电终端部分的防雷主要是作等电位连接。对供电系统的接地保护设计为接地保护和接零保护，分为IT系统、TT系统、TN系统，不同的系统应用与不同的用电场所。在电气安全方面，阐述了电气事故的分类，以及对人体触电的急救方法和处理办法。只有做好了供电系统的防雷、接地保护等预防措施，学会对电气事故的正确处理方式，才能保证供电系统安全、可靠运行，避免电气事故的发生，保证人身和设备安全。

所以，现代的供电防雷、接地保护设计应该全面考虑电气危害的各种因素，应采用综合防雷系统设计，由外部防直击雷，内部防雷电电磁脉冲，接地、接零措施等各种措施来保护人员、建筑和设备的安全，同时还须对各类电气安全事故有一定的认识，第 17页

能正确处理各种事故和急救措施。

第 18页

致 谢

本论文是在导师的亲切关怀和悉心指导下完成的，他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。导师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀。从尊敬的导师身上，我不仅学到了扎实、宽广的专业知识，也学到了做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。最后感谢父母多年来在学业和生活上给予我的物质帮助，感谢所有支持过我的人，你们的关心和鼓励将使我在工作和学习中不断进取，不负大家对我的期望。

第 19页

参 考 文 献

[1] 杨金夕.防雷、接地及电气安全技术.机械工业出版社

[2] 编委会.新编防雷、避雷装置设计安装实用手册.中国知识出版社.2009 [3] 董振亚.电力系统的过电压保护.中国电力出版社,1997 [4] 张小石 罗佳俊 曾祥标.微型断路器在防雷中的应用.广东气象.2009 [5] 潘军 钟一帆 蒙剑.雷电防护技术在现代建筑中的应用,气象研究与应用.2008 [6] 颜伟忠.电工学.高等教育出版社 [7] 建筑物防雷设计规范 GB50057－94 [8] 供配电系统设计规范 GB50052－2009 [9] 通用用电设备配电设计规范 GB50055-93

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第二篇：关于防雷、接地和电气安全的研究

远程与继续教育学院

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题 目：关于防雷、接地和电气安全的研究

学习中心：奥鹏远程教育南京学习中心（直属）[27]VIP 层 次： 专升本 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 13 年 03 /春 季

学 号： 201301497941 学 生： 盛薛兵 指导教师： 周延艳 完成日期： 2014年12月23日

关于防雷、接地和电气安全的研究

内容摘要

在供电系统的的运行过程中,由于雷击、操作、短路等原因,产生危及电气设备绝缘的过电压,严重危害供电系统,需要进行电气设备的防雷、接地、防腐蚀。还需要注意静电的防护及防爆和防腐蚀。在供电系统运行时,人们得知道触电后该怎么样做才安全。必须认识电流对人体的危害,人体触电的形式和触电后脱离电源的方法,同时还得了解电后急救的知识。

关键词：防雷;防爆;防腐蚀;接地保护;用电安全

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目 录

第一章 概述--------------------------4 1.1雷电的形成及危害------------------4 1.2电流对人体的作用------------------5 第二章 建筑防雷设备和防雷措施7

2.1接地防雷设备----------------------7 2.2防雷措施--------------------------8 2.3接地的种类------------------------9 2.4防雷的等电位连接-----------------10 第三章 建筑防雷接地------------11 3.1防雷接地---------错误！未定义书签。3.2接地系统---------错误！未定义书签。第四章 接地和接零等全用电措施及使用范围-------------13 4.1接地安全---------错误！未定义书签。4.2接零安全---------错误！未定义书签。第五章 防雷接地装置结构------15 5.1雷电流反击电压与引下线间距的关系----------------错误！未定义书签。5.2引下线与人体之间的安全间距--------15 5.3跨步电压与接地装置埋地深度--------16 结束语------------------------------18 参考文献-----------------------------19

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引 言

20世纪之初，由于电讯业、电力业的发展，以及人们的日常生活和生产过程中，离不开电器、用电设备和电力设施，每年因为电击伤人甚至致人死亡和损毁电气设备所带来的经济损失数额巨大，因此电气安全问题成为关系到人身安全和设备安全的头等大事，雷电对其产生的危害越来越显著，探讨接地与电气安全问题意义重大。

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第一章 概述

当人类社会进入电子信息时代后，由于航天技术的发展，半导体集成技术和微电子技术普遍运用，以及大气环境污染，导致雷电的电磁干扰、闪电的脉冲危害越来越严重，因此雷灾出现的特点与以往有很大的不同。首先受灾面大大扩大，从电力、建筑这两个传统领域扩展到几乎所有行业，特点是与高新技术关系最密切的领域，如航天航空、国防、邮电通信、计算机、电子工业、石油化工、金融证券等，其次从二维空间入侵变为三维空间入侵。从闪电直击和过电压波沿线传输变为空间闪电的脉冲电磁场从三维空间入侵到任何角落，无空不入地造成灾害，因而防雷工程已从防直击雷、感应雷进入防雷电电磁脉冲（LEMP），再次雷灾的经济损失和危害程度大大增加了，它袭击的对象本身的直接经济损失有时并不太大，而由此产生的间接经济损失和影响就难以估计。

1.1雷电的形成及危害

雷电是雷暴天气的产物，而雷暴则是在垂直方向上剧烈发展的积雨云所形成的一种天气现象。雷雨云中电荷分布并非均匀的，而是形成堆积中心。因而不论是在云中或是在云对地之间，电磁强度不是到处一样。当云中电荷密集处的电场达到25～30KV/m时，就会有云向地开始先导放电。当先导通道的顶端接近地面时，可诱发迎面先导（通常起自地面的突出部分），当先导与迎面先导会合时即形成了从云到地面的强烈电离通道，这是出现极大的电流，这就是雷电的主放电阶段，雷鸣和电闪都伴随出现。主放电存在的时间极短，约50～100微秒，主放电的过程是逆着先导通道发展，速度约为光速的1/20～1/2，主放电的电流可达几十万安，是全部雷电流中最主要部分。主放电到达云端时就借宿了，然后云中的残余电荷经过主放电通道流下来，由于云中电阻较大，余光阶段对应的电流不大，约为几百安，持续时间较长，约为0.03～0.15秒。由于云中可能同时存在几个电荷中心，所以低一个电荷中心的上述放电完成之后，可能引起第二个、第三个中心向第一通道放电，因此雷电往往是多重性的，每次放电相隔约为600～800微秒，放电次数平均为2～3次。

随大气电场的进一步加强，进入起始击穿的后期，电子与空气的分子发生碰撞，形成天空中带电的雷雨云的云粒或水成物）向地面延伸，在雷雨云下形成从云层向下的流光，表现为一条暗淡的光柱，即先导注流。注流先导不断地向地面发展过程是一电离过程，在电离过程中生成成对的正、负离子，其正离子被云中向下输送的负电荷不断中和, 从而形成多枝状的充满负电 荷（对负地闪）的通道，关于防雷、接地和电气安全的研究

其中有一枝是充满负电荷（对负地闪）的主通道，称为电离通道或闪电通道，简称为通道。其特征是在雷击放电通道中，雷雨云与大地之间凝聚着大量的电荷，通过在放电先导所开辟的狭小电离通道（雷击放电通道）中发生猛烈的电荷中和，释放出大量的能量，以至在雷击放电通道中产生万度的高温并发出强烈的闪光和震耳欲聋的雷鸣，在雷击中，雷击点有的巨大雷电流流过。

雷雨云是否发生闪电，取决于雷雨云的电荷量和对地高度或者云地间的电场强度，对于云与云之间的放电，其破坏作用主要体现在对飞行物和无线通讯的影响，对地面的建筑物和人畜的安全基本没有影响。而云对地放电（包括对地面建筑物）对人类的影响是巨大的其破坏作用主要是雷电流引起的。直击雷破坏作用（热效应、机械效应、电效应），雷电电磁脉冲的破坏作用（雷电反击、雷电波侵入、电磁感应、雷击电磁脉冲等）。雷电以其高电压，大电流对财物、人员造成巨大伤害，其实质是雷击产生瞬态高压浪涌。浪涌通过电网或感应进入电源线，对设备产生破坏。一个强烈的雷击可能会对用户的设备立即造成灾害性后果，除直接的设备破坏、人身伤亡损失外，有些会产生间接的损失，如果银行服务停顿，交通指挥混乱。高压、大电流有时也会因人为的操作而产生，如高压变压器的切换、补偿调整电容系统的调节等，有时候，终端负载过流短路也会对用电系统造成冲击。中强度的雷击可能造成用户设备中的一些零部件被损害或致其性能提前老化，如电子设备的线路板及元件烧毁。轻度过频的雷击亦有可能对用户造成损失，如传输或存储的讯号或数据错乱，丢失服务器，电脑死机等。

1.2电流对人体的作用

当电流流过人体时，人身所察觉到的最小电流值被称为感觉阈值。对于15～100Hz交流电流为0.5mA。人握电极能摆脱的电流最大值被称为摆脱电流，对于15-100Hz交流电流为10mA。

心室纤维性颤动是电击致死的主要原因。一个心动周期由产生兴奋期、兴奋扩展期和兴奋复原期所组成。在兴奋复原期内有一个相对较小的部份称为易损期，在易损期内，心肌纤维处于兴奋的不均匀状态，如果受到足够幅度电流的刺激，心室纤维发生颤动和血压降低，如电流足够大将导致死亡。

在工业企业和民用建筑中，有不少电气设备的使用频率 超过100Hz，例如有些电动工具和电焊机，可用到450Hz；电疗设备大多数使用4000—5000Hz；开关方式供电的设备则 为20kHz-1MHz；微波及无线电设备还有使用更高的频率 的。

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对于这些100Hz以上交流电流，人体皮肤的阻抗，在数十伏数量级的接触电压下，大致与频率成反比，例如500Hz 时皮肤阻抗，仅约为50Hz时皮肤阻抗的1／10，在很多情况下，皮肤的阻抗可以忽略不计。但因为是高频电流，对人体的感觉和对心脏的影响都比100Hz以下交流电小。频率在 10kHz及100Hz之间时，阈值大致由10mA上升到100mA，频率在100kHz以上及电流强度在数百毫安数量级时，较低频率时有针刺的感觉，频率再高则有温暖的感觉。频率在100khz以上及电流在安培数量级时，可能出现烧伤，烧伤的严重程度随电流流通的持续时间而定。

电流对人体的效应，例如刺激神经和肌肉，引起心房或心室纤维性颤等，与电流大小的变化有关，特别是在接通或断开电流的时候。电流幅度不变的直流电流要产生同样的效应，要比交流电流大得多。握持直流电器，事故时较易摆脱；当电击持续时间长于心动周期时，心室纤维性颤动阈值比交流的阈值高得多。

直流电流感觉阈值取决于接触面积、接触状态(干湿度、压力、温度)、电流流过的持续时间和各自的生理特征等，与交流电不同的是：当电流以感觉阈值强度流过人体时，只是在接通和断开电流时有感觉，其他时间没有感觉。在与测 定交流电流感觉阈值相等条件下，直流电流的感觉阈值约为2mA。

直流的摆脱阈值与交流不同，约300mA以下的直流电流没有可以确定的摆脱阈值，只有在接通和断开电流时，才能引起疼痛性和痉挛似的肌肉收缩。当电流大干300mA时，可能摆脱不了，或仅在电击持续时间达几秒或几分种后才有可能摆脱不了。

通过人体的电流约为30mA时，人体四肢有暖热感觉。流经人体的电流为300mA及以下横向电流持续几分钟时，随着时间和电流增加，可能产生可逆性的心节律障碍。电流伤痕、烧伤、眩晕、有时失去知觉，超过300mA时，经常出现失去知觉的情况。

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第二章 建筑防雷设备和防雷措施

2.1接地防雷设备

防雷设备从类型上可以分为：电源防雷器、电源保护插座、天馈线保护器、信号防雷器、防雷测试工具、测量和控制系统防雷器、地极保护器。

电源防雷器分为B、C、D三级。依据IEC（国际电工委员会）标准的分区防雷、多级保护的理论，B级防雷属于第一级防雷器，可应用于建筑物内的主配电柜上；C级属第二级防雷器，应用于建筑物的分路配电柜中；D级属第三级防雷器，应用于重要设备的前端，对设备进行精细保护。

测量和控制装置有着广泛的应用，例如生产厂、建筑物管理、报警装置等。由于雷电或其他原因造成的过电压不仅会对控制系统造成危害，而且对昂贵的转换器、传感器也会造成危害。控制系统的故障通常会导致产品损失和对生产的影响。测量和控制单元通常比电源系统对浪涌过电压的反应更加敏感。在测量和控制系统选择和安装防雷器的时候，下面的几个因素必须要考虑：系统的最大工作电压，最大工作电流，最大数据传输频率，是否允许电阻值增大 导线是否从建筑物外部引进，建筑物是否有外部防雷装置等。

建筑物安全防雷主要有以下几种：首先宜采用装设在建筑物上的避雷网或避雷针或由其混合组成的接闪器，其次避雷网应按规范的规定沿屋角、屋脊、屋檐和檐角等易受雷击的部位敷设，并应在整个屋面组成不大于10m×10m或者12m×8m（网格密度按建筑物类别确定）的网格。再次所有避雷针应采用避雷带相互连接，引下线不应少于两根，并应沿建筑物四周均匀或对称布置，其间距不应大于18m（引下线间距按建筑物类别确定）。当仅利用建筑物四周的钢柱或柱子钢筋作为引下线时，可按跨度设引下线，但引下线的平均间距不应大于18m。每根引下线的冲击接地电阻不应大于10Ω。防直击雷接地宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等接地共用同一接地装置，并宜与埋地金属管道相连；当不共用、不相连时，两者间在地中的距离应符合下列表达式的要求，但不应小于2m。现代防雷产品种类繁多，大致可分为四大类

1、接闪器

避雷针是最早的接闪器，也是目前世界上公认的最成熟的防直击雷装置。避雷带、避雷网、避雷线是避雷针的变形，其接闪原理是一致的。对避雷针的接闪 7

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原理的认识是有一个发展过程的，现在的滚球法理论比较全面地解释了接闪器吸引雷电的各种现象，被国内外标准所采纳。

2、消雷器

消雷器是国内近年来有非常大影响的防雷产品。它是希望改变接闪器的材料和形状来产生电流综合雷云中的电荷，让雷云在消雷器的保护范围内无法建立起接闪所需的场强，以达到消雷的目的。

3、特殊避雷针

还有一些避雷针承认自己接闪雷电，但其保护范围特别大，而且不会因为加装了避雷针而增大雷击概率。这一类产品在市场上的份额不大，没多少人去深究其技术原理的可行性。但在标准中规定任何接闪器都只能按滚球法校核保护范围。

4、引下线

一些厂家不在接闪器上作文章，却在引下线上采取措施，他们认为接闪器接闪时大量的雷电流通过引下线入地，会在周围的导体中产生感应雷，因此推出有屏蔽作用的引下线。必须指出：感应雷主要是由雷云的静电感应引起的，只屏蔽引下线作用并不大，而是要加强所有导线的屏蔽效果，才能削弱感应雷。

其实，在国标《建筑物防雷设计规范》（GB50057—94）中，对金属引下线的规定就已采取了降低引下线电磁干扰的措施，如多根引下线的分流作用，均匀对称的布置在建筑物四周可相互抵消内部电磁场，利用建筑物的钢筋框架这个很好的屏蔽笼（法拉第笼）接闪引下雷电流等。因此，普通金属引下线的方法在技术经济上都是可行的。

2.2防雷措施

1）关于三级防雷：

为防止感应雷侧击雷沿电源线进入房内损坏重要设备，本方案在UPS输出配电柜加装一套防雷器，作为电源部分的三级保护。另外，因设备间大多为弱电设备，故应进行细保护。

1、选型：第三级SPD采用天盾雷电生产的MB40B3+N型SPD进行细保护。

2、安装位置：设备间配电箱内，保护器件之后。

3、技术要求：接线要牢固。地线应尽可能直布，不弯成直角或锐角。

4、用材规格：接电源线和接地线应采用≥4mm2铜芯线，接地线长度＜0.5m。总接地线应≥16mm2，可穿PVC管。

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信号防雷：

1、选型：采用天盾雷电生产的信号线SPD，用于RS485工业控制总经防雷，也可用于其它工业现场控制总线的防雷，安装于LPZOB-1区或是更高的界面，防止设备受到过电压的干扰。

2、安装位置：当金属信号线＞30m时，均应串联信号SPD安装于设备间设备输出端。

3、技术要求：压线排列正确，接口要相配，安装后应立即进行设备试运行，并保证正常工作。

4、用材规格：接地线采用多股软铜线，线径≥2.5mm。

22.3接地的种类

1）工作接地

在工作或事故情况下，保证电器设备可靠地运行，降低人体接触电压，迅速切除故障设备或线路 降低电器设备和输电线路的绝缘水平。2）保护接地

在中性点不接地系统中，如果电器设备没有保护接地，当该设备某处绝缘损坏时，外壳将带电，同时由于线路与大地间存在电容，人体触及此绝缘损坏的电器设备外壳，则电流流人人体形成通路，人将遭受触电的危险。设有接地装置后，接地电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，接地体电阻愈小，流过人体的电流也愈小，接地电阻极微小时，流经人体的电流可不致于造成危害，人体避免触电的危险。3）静电接地

设备移动或物体在管道中移动，因摩擦产生静电，它聚集在管道容器和贮罐或加工设备上，形成很高电位，对人身安全及对设备和建筑物都有危险。作了静电接地，静电一旦产生，就导入地中，以消除其聚集的可能。4）直流工作接地

计算机以及一切微电子设备，大部分采用中大规模集成电路，工作于较低的直流电压下，为使同一系统的电脑（计算机）微电子设备的工作电路具有同一电位参考点，将所有设备的“零”电位点接于一接地装置，它可以稳定电路的电位，防止外来干扰，这称为直流工作接地。5）防雷接地

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为使雷电浪涌电流泄入大地，使被保护物免遭直击雷或感应雷等浪涌过电压 过电流的危害，所有建筑物电气设备、线路、网络等不带电金属部分，金属护套，避雷器，以及一切水气管道等均应与防雷接地装置作金属性连接。防雷接地装置包括避雷针、带线网接地、引下线接地、引入线接地汇集线接地体等。

2.4防雷的等电位连接

等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属部件和各系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。应采用等电位连接线和螺栓紧固的线夹在等电位连接带处做等电位连接，而且当需要时，应采用地极保护防雷器（SPD）做等电位连接（见2-1图中的接地线也做等电位连接）。其作用为在不同地网之间安装地极保护器用来避免地网之间产生不同电位差的危险。

2-1图 导电物体或电气系统连到等电位连接带的等电位连接

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第三章 对建筑防雷接地的探讨

建筑物防雷永远是一个热门话题，它与人们的人身、财产安全息息相关。所以，建筑物在竣工验收时，防雷接地是一项必须的、重要的项目环节。但是，我们常听见有人总把防雷和接地混为一谈，其实不然，防雷一定要接地，而接地，不一定是为了防雷。总的来说，防雷接地是为了使建筑物在雷电打击避免被雷电造成损失，而接地系统则是为了防止用电器金属外壳带电伤人，它们最终需要用导体连接到接地装置，排除安全隐患。

3.1防雷接地

防雷就是建筑物通过预先设置的接闪器（突出屋面的金属物，如明装避雷带、避雷针），把雷电引入大地的一个过程，它可以有效地保护建筑物内部不受雷电打击造成损害。大家可能经常会看到，我们的建筑物屋面女儿墙，沿墙压顶有设置一道钢筋（通常是经热镀锌处理过的），这在建筑电气上称为明装避雷带，我们将刚性屋面或者结构层上的钢筋，和明装避雷带进行焊接连接，可以使屋面形成一定规格（一级防雷为5m×5m，二级防雷为10m×10m，三级防雷为20m×20m）的避雷网格，再将屋面避雷网与选定作为引线的柱筋进行焊接，再传入基础通过接地装置而引入大地。标高高于30m的建筑物，还应设置均压环（非屋面外围框梁或圈梁钢筋通焊一圈），可以有效地防侧击雷。直接设置避雷针的做法基本已经被淘汰，因为避雷针的防雷模型可以看做是伞状防护，它会存在避雷盲区，也不能防侧击雷，但由于其引雷电的功能强大，在一级防雷的地区的建筑物就会采用避雷针、避雷带加设均压环混合安装做法。通过以上安装施工，我们人为把建筑物构成了钢筋避雷笼子，可以全方位的避免建筑物遭雷击时受到损害。

3.2接地系统

接地系统是建筑电气的一个难点，可以分大接地和小接地，小接地主要是经阻抗、容抗或感抗接地，而大接地是直接接地。我们这里主要从大接地的三相四线制和三相五线制进行阐述。三相四线制，TN-C系统，是除必须有的三根相线（电工学称火线）外，将中性线（电工学称零线）和保护中性线（接地线）合二为一，这样的系统，一旦发生漏电事故，漏电不能直接传入大地，可能会造成人身触电事故。三相五线制，TN-S系统，是除必须有的三根相线外，中性线和保护中性线严格分开，保护中性线是要进行接地连接的，所有的用电器金属外壳有效地与保护中性线进行连接，可以有效地防止漏电触电事故。我们常见的三孔插座和插头，关于防雷、接地和电气安全的研究

其实并非三相380V电源，而是单相220V（两孔的其实也不是两相，是单相，两相是三相火线中选两根接入设备，因为线电压就是380V，就无需接入零线，如电焊机就是两相设备），插座最上端的孔是连接到保护中性线的，而用电器插头最上端的端头，是与用电器金属外壳进行连接的，这样，我们就可以把金属外壳所带的漏电，有效地传入大地，因为人体的电阻比电线电阻大出很多，电流基本不会从人体通过了。改进型的TN-C-S系统，省去了变电房至建筑物这一段的接地电缆，减少了造价。

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第四章 接地和接零等安全用电措施及使用范围

4.1保护接地

把电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架用接地装置与大地可靠地连接起来，以保证人身安全的保护方式，叫保护接地，简称接地。

保护接地一般用在1000V以下的中性点不接地的电网与1000V以上的电网中。在中性点不接地的系统中，假设电动机的A相绕组因绝缘损坏而碰金属外壳，外壳带电（参看图4－1），在没有保护接地的情况下，当人体接触外壳时，电流经过人体和另外两根火线的对地绝缘电阻Re、RC（如果导线很长，还要考虑导线与大地间的电容）而形成回路。如果另外两根火线对地绝缘不好，流过人体的电流会超过安全限度而发生危险。在有保护接地的情况下，当人体接触带电的外壳时，电流在A相碰壳处分为两路，一路经接地装置的电阻Rd，一路经人体电阻Rr，这两路汇合后再经另外两根火线的对地绝缘电阻Re和RC构成回路。由于Re<

根据电气安装规程规定，在1000V以下中性点接地系统中，用电设备不允许采用保护接地（图4－2）。这是因为当某一相绝缘破损与金属外壳接触时，电流Id便会经过大地回到变压器的中性点，而这时流过保险丝的电流很可能小于保险丝的熔断电流，保险丝不断，金属外壳仍与电源相连。金属外壳对地的电压Ud等于Id在Rd上的电压降，而Id＝U相／（R0＋Rd），Ud＝U相Rd／（R0＋Rd）。在一般三相四线制系统中，U相是220V，R0约4Ω，Rd通常都超过4Ω，即使Rd与R0一样，也按4Ω计，金属外壳的对地电压也为110V，超过安全电压。

图4-1 保护接地示意图

图 4-2 中性点接地系统不

允许采用保护接地

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4.2保护接零

把电气设备的金属外壳及与外壳相连的金属构架与中性点接地的电力系统的零线连接起来，以保护人身安全的保护方式，叫保护接零（也叫保护接中线），简称接零。

保护接零一般用在1000V以下的中性点接地的三相四线制电网中，目前供照明用的380／220V中性点接地的三相四线制电网中广泛采用保护接零措施。

在1000V以下中性点接地系统中，应该采取保护接零，一旦某一根绝缘破损与金属外壳接触，就会形成单相短路，电流很大，于是保险丝熔断（或自动开关自动切断电路），电动机脱离电源，从而避免了触电危险。

许多单相家用电器的电源线接到三脚插头上，三脚插头的粗脚连着家用电器的金属外壳。这种插头要插到单相三孔插座上，插座的粗孔应该用导线与电源的中线相连。绝不允许在插座内将粗孔与接工作中线的孔相连。因为一旦用电器的工作中线断线（参看图4－3），发生外壳带电时，保险丝不熔断，而会引起触电事故。

在三相四线制中性点接地的380／220V照明供电系统中，由于普遍采用保护接零。若保护接零的中线切断，可能造成触电事故，所以一般只在相线上装熔断器，不允许在中线上装熔断器。但是单相双线照明供电线路，由于接触的大多数是不熟悉电气的人，有时由于修理或延长线路而将相线和中线接错，所以中线和相线上都接保险丝（熔断器）。

图4-3 保护接零应接电源中线

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第五章 防雷接地装置结构

5.1雷电流反击电压与引下线间距的关系

当建筑物遭受雷击时，雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网，经接地引下线至接地装置流入地下，在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积，在接地引下线上某点离地面的高度为h的对地电位，则为： Uo=UR＋UL=IkRq＋ L ① 式中 Ik—雷电流幅值

kA

Ω Rq—防雷装置的接地电阻L—避雷引下线上某点离地面的高度的为h到接地装置的电感μH 雷电流的波头陡度 kA/μH

①式中右边第一项UR即IkRq为电位的电阻分量，第二项UL即为电位的电感分量，据GB50057－94有关规定，三类级防雷建筑物中，可取雷电流Ik=100kA，波头形状为斜角形，波头长度为10μs，则雷电流波头陡度 = =10kA /μs，取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m，则由①式可得出Uo=100Rq＋1.4×h×10=100Rq+14hkV

根据②式，在不同的接地电阻Rq及高度h时，可求出相应的Uo值，但引下线数量不同，则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流，且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降，由计算出的UR/UL值可知，接地电阻Rq即使为零，在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位电感分量也是相当高的，同样会产生反击网络。

5.2引下线与人体之间的安全间距

1.当引下线为4组时，人站在一层，h1=3m，Rq=30Ω，则URI=750kVUL1=10.5kV人体与引下线之间安全距离L安全。方可产生的反击。人站在5层，h2 =15m，Rq=30Ω，则：UR2=750kVU12=52.5kV则安全距离L安全2> 1.575m<1.83m.在上述两个房间内，保持如此的距离是很难做到的，因此存在很危险的雷电压反击。

2.当引下线为8组时，当站在一层房间内，h1=3m，Rq=30Ω，则UL1=5.25kVUR1=3.75kV 则安全间距L安全1> 0.757m.人站在5层时，h2=15m则UL2=26.25kVUR2=375kV则安全间距L安全2>可见，引下线数量增加一倍，安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后，应严格按照规范设置引下线的数量及间 15

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距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距，多设一定数量的引下线，可减少雷电压反击现象。这样处理，对增加工程造价微乎其微。

3.引下线与室内金属管道、金属物体的距离1当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时，按例一中数据：楼顶的引下线高度h=Lx=20m，Rq=30Ω时，据JCJ/T16－92第12.5.7条规定，Lx<5Rq=5×30=150m，则Sal≥0.2KcRi＋0.1Lx式中Kc—分流系数，因多根引下线，取0.44 Ri—防雷接地装置的冲击电阻，因是环路接地体，Ri=Rq=30ΩSal—引下线与金属物体之间的安全距离/m则Sal≥0.2×0.44×30＋0.1×20=2.816m.2当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时，按式12.3.6－3，Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66由以上计算的Sal≥2.816m，Sa2≥0.66m，在实际施工时，均很难保证以上距离，因为金属管道靠墙0.1m左右安装，又由于Sa2≤Sal，因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来，同时，在楼层内应将引下线与金属管道物体连接起来，防止雷电反击。

4.引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed据JCJ/T16－92第12.5.7条及公式12.3.6－4：Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m，而在实际施工中，地下水暖管道交错纵横，先于防雷及电气接地装置施工，等施工后者时，已经很难保证Sed≥3.96m了，也难于保证不应小于2m的规定，因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用，即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来，实行总等电位联结。综上所述，在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后，在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来，在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结，即引下线在经过各个楼层时，将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来，于是不论引下线的电位升到多高，同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位，方可消除雷电压反击。

5.3跨步电压与接地装置埋地深度

埋地深度跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差，一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。

世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压为90～110kV.从计算结果可知，该工程的防雷接地体埋深

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0.8m时，跨步电压已在安全范围内。JCJ/T16－92第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m，第12.9.7条规定：防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m，当小于3m时，接地体局部埋深不应小于1m，或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻，因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理，只增加少量工程造价，却将接地装置处理得更加安全可靠，起到事半功倍的效果。

若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体，但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础，毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右，较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。

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结束语

综上所述，针对的建筑防雷、设备接地接零等电器安全用电常识的简要介绍，通过对雷的形成和危害的认识和对建筑防雷设备和防雷措施的介绍。可以得知防雷与接地是统一的，二者缺一不可。只有防雷措施而无接地，无法迅速泄流放电，反之，设备将直接遭受强大电流的冲击，无论哪种情况系统都将受到破坏甚至瘫痪。只要通过合理配置，使之溶为一体，就能有效确保系统的稳定工作，从而发挥出系统防护工作的最佳效果。18

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参考文献

[1] 《电工学》（土建类）颜伟忠主编

高等教育出版社

[2] 《工厂供电》刘介才.工厂供电.机械工业出版社，1998.89-90.[3] 《建筑电气》作 者：建设部学院

华中科技大学出版社 2009年09月 [4] 《建筑电气》 作 者： 孙成群 中国建筑工业出版社 2009-11-1 [5] 《建筑物防雷设计规范》GB50057-94 作者： 中华人民共和国机械工业部 中国计划出版社

2001-02-01

第三篇：关于防雷、接地和电气安全的研究论文

网络高等教育

本 科 生 毕 业 论 文（设 计）

题

目：关于防雷、接地和电气安全的研究

学习中心： 奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 年 春/秋 季 学 号： ***3 学 生： 赵斌 指导教师： 完成日期： 年 月 日

关于防雷、接地和电气安全的研究

内容摘要

雷电现象是我们日常生活中较为常见的一种自然现象，但是雷电现象极具破坏性，对人民生命财产造成了严重的威胁。近几年，随着社会经济的发展，高层建筑物数量、建筑电气设备明显增多。此外，越来越多的用户对网络和室内电气设备过度依赖，这些原因导致建筑物雷电灾害发生机率逐渐上升。因此，加强对行电气设备的防雷、接地的研究尤为必要。

关键词：防雷；接地；电气安全

I

关于防雷、接地和电气安全的研究

目 录

内容摘要...........................................................................................................................I 1 绪论............................................................................................................................1

1.1 课题的背景及意义........................................................................................1 1.2 防雷接地保护的重要性................................................................................1 1.3 防雷接地保护的研究现状............................................................................2 1.4 本文的主要内容............................................................................................3 2 变电站高压电力装置防雷技术................................................................................4

2.1 引言................................................................................................................4 2.2 雷电参数特性................................................................................................4 2.3 变电站防雷技术措施....................................................................................5 3 接地与屏蔽................................................................................................................7

3.1 防雷接地........................................................................................................7 3.2 屏蔽和等电位连接........................................................................................8 4 结

论......................................................................................................................9 参考文献........................................................................................................................10 附

录..........................................................................................错误！未定义书签。

II

关于防雷、接地和电气安全的研究 绪论

1.1 课题的背景及意义

变电站是电力系统的重要组成部分，变电站发生雷击事故，将造成大面积停电，会对电网造成较大的危害。近年来，随着我国电力变电站实现综合自动化，不仅为变电站实现无人值守和配电网实现自动化奠定了基础，而且也为供电部门提供更安全、经济、可靠和高质量的电能创造了条件，这就更加要求防雷接地措施必须十分可靠。在变电站的设计过程中，保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷接地设计方案，加强变电站的防雷接地安全措施，最大程度的减少雷击事故发生，有着极其重要的意义。

1.2 防雷接地保护的重要性

遭受雷击的途径:一是雷直击于变电站的设备上;二是各类架空线路的雷电感应过电压和直击雷过电压形成的雷电波沿线路侵入到变电站。

根据入侵的途径，防雷措施对策一般可分为:(1)阻止雷电波的进入;(2)利用保护装置把雷电波导入到接地网中。

防雷保护措施要根据现场常见的雷击形式、频率、强度以及被保护设施的重要性、特点等，选择安装适宜的保护装置。现代防雷工程的防雷对象扩大了，防雷措施增加了，防雷设计的方法也在不断发展。

变电站实现综合自动化是传统变电站二次系统的重大变革，其装置形式、功能配置以及操作方法都发生了根本性变化。利用多台微机和大规模集成电路装置组成的自动化系统，可用于控制、监测、保护、通信等等。但是，由于这类装置使用了超大规模集成电路，运行电压只有数伏、信号电流仅为微安级的微机装置，相比于传统的电磁式的各类保护装置，设备的耐热性能要差，对尖峰脉冲的耐受 能力比较脆弱，特别是雷击过电压的暂态冲击会通过变电站的电源线引入，从而引起瞬态过电压，如果不经处理，就会引起二次设备的损坏。

同时，接地是避雷技术很重要的环节，变电站接地系统的合理与否，是直接采用关系到人身和设备安全的重要问题。不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷，采用何种类型的防雷设备，都要求将雷电流尽快通过接地装置导入大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。随着电力系统规模的不断扩大，接地系统的设计越来越复杂。变电站接地网安全除了对接地阻抗有要求外，还对

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地网的结构、使用寿命等提出了较高的要求。

1.3 防雷接地保护的研究现状

当雷电直接击中电力系统的导线部分时，会产生极高的雷电过电压，任何电压等级的设备绝缘都会难以耐受。变电站对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电站进线段一定距离内架设避雷线，吸引雷电击向自身，减低雷击点的过电压，通过良好接地的装置，将雷电流迅速泄入大地。

避雷针大大增加雷击概率，这使得依附于一次设备的，目前正在大量更新的保护、监控、通信等二次设备遭受雷击的概率大大增加，损坏方式也多种多样，从而给电力生产带来很大的损失。这些二次设备防感应雷基本上靠机壳和内部元件本身，可靠性较低。当雷击使高压线路引入雷电波时，往往影响到变电站的整个低压电源系统、通信系统，导致低压电源系统中绝缘薄弱设备的某些元件损坏，如设备的电源模块，计算机监控系统等，一旦被波及往往造成接口元件击穿或烧坏。接地起着维持正常运行、保护、防雷、防干扰等作用。当接地不规范时，雷电电磁脉冲容易引起接地点之间电位差，产生的电磁场干扰二次设备的运行，严重时会损坏设备内部的电子回路。接地电阻不合格，雷电引起的地电位升高，也会通过设备的接地线引入二次设备中，损坏设备的插件。所以，各接地网间必须通过合理布置接地线，等电位连接、屏蔽及装置本身的电磁兼容防护来解决设备的安全问题。

1.3.1 关于防雷接地和电器安全的国内外技术

近来年，国内进行了另一种人工影响雷电的实验。其做法是：在雷雨云到达成熟阶段之前，用高射炮、火箭等运载工具把大量的金属针粉或裹着铝箔的尼龙纤维（每条纤维长10厘米）投掷到云中去。这些导电性能良好的粉剂投入云中后，可以 大大地改善云的导电性能，从而起到分散云中电荷的作用。云中不能形成电荷中心，也就减少了产生雷电的可能性。

此外，人工影响对流云的方法也被用来抑制雷电的发生。如果能在雷雨云形成之初就往云中播撒大量的人工冰核（碘化银），使的云中的过冷水滴提前冻结成冰晶，并从云中掉下来，从而减少雷电的发生。大量的对比实验表明，播撒了碘化银的云，'云－地'闪电的次数比不播撒的云减少了66%。

关于防雷、接地和电气安全的研究

利用激光改变雷电走向，是日本专家们最近的又一新成果。它使引雷技术向实用化迈进了一大步。这种技术是通过反射镜将激光射向雷雨云，在空气中形成电流容易通过的高温等离子体通道，将雷电引向避雷塔。

美国科学家发明的'雷电消除器'则非常适用于多雷地区，现已获得专利。这种'雷电消除器'制作十分简单：几百根钢筋竖立在插进土壤中的空心大口径金属管上 面的切口中。它看上去很像避雷针，只是分散在一定的面积上，但它的作用机理与避雷针完全不同。它防止的不是雷电本身，而是不可见的雷电驱波，即所谓使大气击穿的静电放电。

俄罗斯专家则研制出一种能及时预报雷电的警报仪。这种仪器能自收集在半径25公里范围内大气层的电学数据，进而判断雷电发生的地点和强度。3-5公里的范围内及时发出警报。这对于正在高处施工的建筑工人和高压输电线的修理工人来说，不失为理想的'空中保护神'。

1.4 本文的主要内容

作为一个研究领域，有关防雷、接地和电气安全有很多需要研究的问题。全文共分为三章，各章内容简介如下：

第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；

第二章变电站高压电力装置防雷技术； 第三章接地与屏蔽；

在电力系统中大气过电压严重影响电力系统的正常运行，而大气过电压产生的根本原因，是雷云放电引起的。因此要注意电气设备的防雷。在日常生活中为了防止人体触电，电气设备必须有良好的接地装置，用以保护电气设备及防止人体触电事故的发生。化工厂生产的原料和产品大多数是易燃物的物质，如氢气、一氧化碳、氨气、甲烷和乙炔等，其生产过程一般是高温、高压操作，这些都是形成着火和爆炸的条件。因此防爆在化工企业具有特别重要的意义。必须采取措施，防止由化工厂共配电电气设备和线路引起爆炸或火灾事故或火灾事故。因此，供电系统的注意防雷接地及电气安全。

关于防雷、接地和电气安全的研究 变电站高压电力装置防雷技术

2.1 引言

建筑物的防雷设计要因地制宜地采取防雷措施，目标是要防止或减少雷击建筑物所发生的人身伤亡和财产损失，同时做到安全可靠、技术先进、经济合理。要在认真调查被保护物周围的地理、地质、土壤、气象、环境等条件，了解雷电活动规律及其特点的基础上，仔细研究防雷装置的形式及其布置。建筑物根据其重要性、使用性质、发生雷电事故的可能性和后果，按防雷要求分为三类。各类防雷建筑物都必须采取防直击雷和防雷电波侵入的措施，对于第一类防雷建筑物和部分第二类防雷建筑物还要采取防雷电感应的措施。变电站一般为第二类防雷建筑，本文以第二类防雷建筑要求，进行防雷设计。

2.2 雷电参数特性

雷电是一种自然现象，它释放出的巨大能量，有极强大的破坏能力。而且雷电发生的随机性很大，关于雷电特性的各个参数需要通过大量实测，数据统计后才能确定，防雷保护设计的依据来源于这些实测数据。2.2.1 雷电流幅值及分布概率

雷电流幅值是指物体遭到直接雷击时，经过接地电阻，被击物体中雷电流的最大值。它是表示雷电强度的指标，也是产生雷电过电压的根源，是最重要的雷电参数。

2.2.2 雷电流波形和极性

雷电流对电气设备绝缘的危险程度同雷电流波头(波前时间)陡度的大小有关。雷电流的幅值和波前时间决定了它的陡度，雷电流的陡度是指其波前随时间上升的变化率。根据实测统计，对于中等强度以上的雷电流，其波头(波前时间T。)大多为1一5拼s，平均为2.6尽s。雷电流是单极性的脉冲波，75%~90%的雷电流是负极性的。2.2.3 雷暴日

雷暴日是一年中有雷电的天数。可表征不同地区的雷电活动频繁程度，统计雷暴的严重程度。

地区雷暴日等级可根据年平均雷暴日数来划分。一般可划分为少雷区、多雷区、高雷区、强雷区。少雷区是指年平均雷暴日在20天及以下的地区;多雷区是指年平均雷暴日大于20天但不超过40天的地区;高雷区是年平均雷暴日大于40

关于防雷、接地和电气安全的研究

天，不超过60天的地区;强雷区是年平均雷暴日超过60天以上的地区。2.2.4 落雷密度

地面落雷密度是表征雷云对地放电的频繁程度。线路受雷密度是以线路受雷宽度为避雷线(有避雷线的线路)或导线(无避雷线的线路)的平均悬挂高度的4倍进行计算。

2.3 变电站防雷技术措施

当雷电直击在物体上，产生电磁效应、热效应和机械力对物体造成危害的现象，称为直击雷。直击雷产生的过电压幅值可高达数十万伏，有的达到数百万伏，这是任何电压等级的电力设备绝缘都不能耐受的。所以需要安装直击雷防护装置，而防护直击雷最常用的措施是装设避雷针或避雷线。2.3.1 直击雷的防护措施

避雷针(线)是接地的导电物，一般高于被保护物体，它们的作用就是将雷电吸引到自己身上，安全并迅速地导入地中。避雷针通过自身的高度，在其尖端的高突处形成电场的畸变，在雷云电场的作用下，当尖端的电场强度大于空气电离场强时，开始电离空气，形成迎面先导，并与雷云的雷电先驱相遇，完成雷击过程。为了使雷电流能够顺利下泄，必须有良好的导电通道。因此，避雷针(线)的基本组成部分是接闪器(引发雷击的部位)、引下线和接地体。2.3.2 防雷电波侵入的措施

避雷器实质上是一种放电器(或称限压器)，并联在被保护设备附近。避雷器的击穿电压要比被保护设备的低。当线路上传来的过电压超过避雷器的放电电压时，避雷器会先行放电，把入侵波导入大地，限制设备上的过电压，避免电气设备绝缘遭击穿损坏。当入侵波消失后，避雷器又能够自行恢复绝缘能力，防止工频接地短路事故的发生。

为了使避雷器达到预期的保护效果，必须正确选择和使用避雷器。避雷器的基本要求:

1、避雷器与被保护设备之间应有合理的伏秒特性的配合，在被保护物可能击穿以前，避雷器就已发生动作，将过电压波截断，从而起到可靠的保护作用。工程上常用冲击系数。来反映伏秒特性的形状。冲击系数a是指冲击放电电压与工频放电电压的比值，其比值越小，伏秒特性越平直，一般希望它接近于1。因此，应选用冲击系数小的避雷器作为电气设备的保护装置。

2、当瞬间的雷电过电压消失后，避雷器能自行截断工频续流、恢复绝缘强度，关于防雷、接地和电气安全的研究

保证电力系统能够继续正常运行。2.3.3电力装置的防雷技术

3、具有一定通流容量，且其残压应低于被保护设备的冲击耐压值。现行防雷技术特点。现行过电压保护规范GBJ64－83和电力行标准DL/T620－1997（以下简称规范和标准）对高压电力装置的防雷保护规定，线路上装设保护间隙或管型避雷器，对各类电气设备装设阀型避雷器。这表明现行防雷技术的特征是“在电力系统中各种防雷器件，不分优劣兼容并用，实际使用以碳化硅避雷器为主”。其保护模式是系统中保护间隙或管型避雷器、阀型避雷器并用，其技术水平是只注重雷电幅值限压保护，有防雷保护功不完全，保护性能不完善等缺点或隐患，技术水平落后，其技术政策是容许使用原始的落后的防雷器件。应认识到使用原始的落后的防雷器件就是容许和保护落后技术，必然会制约和阻碍系统的防雷技术发展提高。改革、发展、进步是新世纪时代科学技术发展趋向，历史时代前进主流。因此现行防雷技术有必要技术改革，改革其落后的防雷保护模式，提高其防雷技术水平，促进其防雷技术政策现代化。

关于防雷、接地和电气安全的研究 接地与屏蔽

接地是给电路或系统提供一个参考的等电位点或面，为电流流入大地提供一条低电阻(或低阻抗)路径。接地是防雷技术中最重要的环节，不管是直击雷、感应雷，或者是其他形式的雷击，最终都是把雷电流导入大地。因此没有合理而良好的接地措施是不可能可靠防雷的。

3.1 防雷接地

3.1.1 防雷接地的基本要求

防雷接地的主要作用是利用各类接地极把雷电流快速、顺利地泄放到大地 中，从而达到保护人身和电气设备安全，设备正常运行的目的。

防雷工程的一个重要的方面是接地以及引下线路的布线工程，整个工程的防雷效果甚至防雷设备是不是起作用，都取决于此，所以必须认真、系统地研究。3.1.2 接地电阻

大地是个导体，当其中没有电流流通时是等电位的，可以认为大地具有零电位。如果地面上的金属物体与大地牢固连接，在没有电流流通的情况下，金属物体与大地之间也是等电位的，该金属物体就具有了大地的零电位，这就是接地。

当雷电流通过接地极进入大地时，接地极附近土壤中的电流密度J很大，接地体周围的土壤就被击穿。在这种情况下，接地极附近的土壤导电性能明显增大，此部分的土壤电阻率就大大降低，成为良好的导体，接地电阻减小。又由于雷电流的等值频率较高，这就使接地体本身的电感影响增大，阻碍电流流向接地体远端，从而使接地体得不到充分利用，接地装置的电阻大于工频接地电阻值。所以，对于同一接地装置在冲击和工频电流作用下，将具有不同的电阻值。

在工程计算中，通过分析接地电阻，可了解雷击时地电位升高和反击情况，从而采取相应的防雷措施。3.1.3 接地装置

接地线和接地极的总和称为接地装置。接地装置一般包括自然接地体和人工接地体。变电站中可利用的自然接地体，可以是与大地可靠连接的建筑物及构筑物的金属结构和钢筋混凝土基础，或是埋设在地下的金属管道，还有穿线的钢管以及电缆金属外皮等。

独立避雷针(线)应设立独立的集中接地装置接地电阻不大于1on。而且避雷针(线)到被保护设施的空气中距离和地中距离，还要符合防止避雷针(线)对被保护设备反击的要求。

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避雷器引下线的接地装置要设置集中接地体。其接地线应以最短的距离与接地装置连接。

主控室、开关室的所有屏柜内应设置专用接地铜排，屏柜的门等活动部分应与屏柜体连接良好，屏柜的金属外壳应可靠接地。屏拒内不同的接地线(保护接地、工作接地、电源PE地、信号地等)分别采用独立的地线，引至主控室、开关室的总汇流排或接地母线，再将主控室、开关室的总汇流排接地引下线与主地网相连。

3.2 屏蔽和等电位连接

3.2.1 屏蔽

屏蔽是隔离电磁场干扰的措施。既可以防止外来电磁场的干扰，也可以防止本身电磁场辐射对外界的干扰。屏蔽通常利用铜或铝等低电阻材料或磁性材料，将需要隔离的部分全部包裹起来，并需要有良好的接地，从而可以防止某个指定的空间内，外部静电感应或电磁感应的影响。3.2.2 防雷等电位连接

避雷器的接闪装置在遭受雷击时，引下线立即升至高电位，会对防雷装置附近的、还处于地电位的导体产生旁路闪络，并使其电位升高，对人员和设备安全构成危害。为了减少这种闪络危险，最简单的办法是采用均压环，将处于地电位的导体等电位连接起来，一直到接地装置。

等电位连接的目的在于减小需要防雷的空间内各金属物和系统之间的电位差。穿过各防雷区交界的金属部件和系统，以及在一个防雷区内部的金属部件和系统，都应在防雷区交界处做等电位连接。3.3.3 变电站屏蔽和等电位措施

变电站控制室各楼层及机房最好选择在建筑物底层的中心位置，设备远离外墙的结构柱，并尽量设置在雷电防护区的高级别区域内。金属导体、电缆屏蔽层及金属线槽(架)等进入机房时，要做好等电位连接。变电站控制室各楼层及机房应设等电位连接网络。

如果设备对屏蔽要求较高时，设备所在地房间可以采用六面电磁屏蔽，也可采用金属屏蔽机柜。房间内抗静电地板的金属龙骨架，至少在整个龙骨架的一个对角线两端用不小于4mm，的铜线与环形接地母线良好连接。其他各面的屏蔽材料各块间电气连接后，每面至少有一处与地网良好连接。3.3.3 接地与屏蔽的措施

屏蔽就是利用金属网、箔、壳或管子等导体把需要保护的对象包围起来,使雷

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电电磁脉冲波入侵的通道全部截断.所有的屏蔽套、壳等均需要接地.接地就是让已经内入防雷系统的闪电电流顺利地流入大地,而不能让雷电能量集中在防雷系统的某处对被保护物体产生破坏作用,良好的接地才能有效地泄放雷电能量,降低引下线上的电压,避免发生反击过去有些规范要求电子设备单独接地,目的是防止电网中杂散电流或暂态电流干扰设备的正常工作.90年代以前,部队的通信导航装备以电子管器件为主,采用模拟通信方式,模拟通信对干扰特别敏感,为了抗干扰,所以都采取电源与通信接地分开的办法.现在,防雷工程领域不提倡单独接地.在iec标准和itu相关标准中都不提倡单独接地,美国标准ieeestd1100-1992更尖锐地指出：不建议采用任何一种所谓分开的、独立的、计算机的、电子的或其它这类不正确的大地接地体作为设备接地导体的一个连接点.防雷接地是防雷系统中最基础的环节,也是防雷安装验收规范中最基本的安全要求.接地不好,所有防雷措施的防雷效果都不能发挥出来.结 论

变电站对于直击雷的保护一般采取装设避雷针或采用沿变电站进线段一定距离内架设避雷线的方法解决。避雷针、避雷线由金属制成，高于被保护的物体，具有良好接地的装置，可以吸引雷电击向自身，减低雷击点的过电压，并将雷电流迅速泄入大地，从而使避雷针、避雷线附近比它们低的物体得到保护。在雷击发生时，电力系统二次设备的电源线路和通讯线路中会产生感应的电流电涌。电涌保护器SPD能在最短时间(纳秒级)内将被保护线路连入等电位系统中，使设备各端口等电位，同时释放电路上因雷击而产生的大量脉冲能量短路泄放到大地，降低设备各接口端的电位差，从而保护电路上用户的设备。防雷接地为防雷保护装置提供泄放雷电荷的途径，做好接地、屏蔽以及等电位连接是实施雷电防护措施的重要保障。为各种防雷保护装置配备可靠得引下线和良好的接地装置，保证其接地电阻应足够小，才能够有效地发挥其保护作用。

总之，在综合自动化变电站的设计过程中，为保护变电站的设备安全，提高其供电可靠性，优化防雷接地设计方案，加强变电站的防雷接地安全措施，最大程度的减少雷击事故地发生，有着极其重要的意义。

关于防雷、接地和电气安全的研究

参考文献

[1] 张万山，王小四.空气质量的研究.环境学报，2000，34(6):13-17.[2] 张完善.有色金属材料.第二版.大连：金属工业出版社，1998.89-90.[3] 张完善，刘六，等.第五届科学管理国际会议论文集.北京：管理工程出版社，2001.18-19.[4] 张完善，刘六.校园环境与学风建设.城市日报，2002年3月5日，第2版.[5] Borko H, Bernier C L.Indexing concepts and methods.New York: Academic Pr.,1978.关于防雷、接地和电气安全的研究

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第四篇：13 接地保护及防雷保护安全技术交底

接地保护及防雷保护安全技术交底

1、接地保护

当施工现场设有专供施工用的低压侧为380/220V中性点直接接地的变压器时，其低压侧应采用保护导体和中性导体分离接地系统（TN－S系统）或电源系统接地，保护导体就地接地系统。（TT系统）但由同一电源供电的低压系统，不宜同时采用上述两种系统。

2、防雷保护

1）位于山区或多雷地区的变电所、配电所应装设独立避雷针；高压架空线路及变压器高压侧应装设避雷器或放电间隙。2）施工现场和临时生活区的高度在20m及以上的井字架、脚手架、正在施工的建筑物以及塔式起重机、机具、烟囱、水塔等设施，均应装设防雷保护。

3）高度在20m以上的大钢模板，就位后应及时与建筑物的接地线连接。

第五篇：防雷接地安全管理制度

防雷接地安全管理制度

1、防雷防静电设施的设计管理必须严格执行《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2004）。

2、接地装置的安装必须按照已批准的设计进行施工。安装过程必须按照《 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》要求施工及验收。

3、防雷设置

3.1、与架空电力线路连接的电力变压器和开关装置等应采取防雷措施。3.2、变电站周围应设立避雷塔，防止对变电设置造成直接雷击。

4、静电防护

4.1、在氨库区、结晶硝铵库房、污水处理站进界区口安装防爆静电消除器。工作人员进入场所时必须进行静电消除。

4.2、在氨库区进行液氨、液硝充装时，充装车辆必须有效的接地。4.3、各类电气、仪表设备设施必须有效接地，其接地电阻值并在允许范围内。

5、检查和维护

5.1、对具有爆炸和火灾危险环境的防雷建筑物以及高塔设备防雷检查间隔时间为6个月，对其他防雷建筑物检测时间为一年。每年春、秋季在主管部门电仪车间对接地装置进行检查和接地电阻进行测量后，将检查测试报告报公司设备动力科备存档，并由设备动力科备委托有资质的防雷装置检测单位进行检测，电仪车间应积极配合。

5.2、电仪车间每天进行设备巡检时，要对厂区内防雷接地装置进行巡检，并做好记录。对公司重大危险源的防雷静电接地设备设施每月至少检查一次，雷雨季节应加强检查的力度。

5.3、电仪车间检查接闪器（避雷带、避雷网、避雷针）、引下线、接地装置、静电消除器等防雷、防静电装置的运行情况。出现腐蚀现象、焊点脱焊、螺栓松动、变形、断开等现象是，必须及时组织维修。

案和措施。

2、灾害严重时应及时启动公司事故应急预案。