防雷技术

对防雷接地装置安全性能几个问题的初步探讨

摘 要：防雷接地装置属于埋地隐蔽工程，由于常年使用，难免存在一些问题，而这些问题又极不容易被发现而成为事故隐患。如何才能保证接地装置安全可靠地运行呢？本文就针对在日常工作中所发现的问题进行了归纳和分析，并对接地装置安全性能的评估作了初步的探讨。
关键字：防雷接地；接地装置；安全性能

0 引言
接地装置是防雷技术中最重要的环节之一。不管是直击雷，感应雷或其它形式的雷，都将通过接地装置把雷电流导入大地，从而保护相关的建构筑物、人员和设备。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地进行雷电防护。
然而，接地装置是埋在地下的隐蔽工程，不易发现其存在的问题；在日常的工作中，人们也往往习惯于追求接地装置的接地电阻值，只要接地电阻合格就认为该接地装置就合格，就可以安全可靠地保证系统运行了。可是，多年的经验告诉我们，在接地装置的稳定性、接地装置的腐蚀度、接地引线的敷设状况等方面若存在问题，而接地电阻往往是符合要求的，如接地引线的接线方式不对，线径和材料不满足规范要求，以及接地体严重锈蚀，呈现出多处断裂等多种情况下，而接地电阻也可以满足要求的。如果不认真仔细的分析，客观地评价接地装置性能，不但安全得不到保证，而且还会造成一种安全的假象，形成严重的事故隐患。
下面就实际问题进行初步归纳和总结，希望引起大家的注意。
1、接地装置存在的问题分析
1.1、接地装置的电阻问题
1.1.1、接地电阻要求
我们知道，当接地电阻值越小，雷电对地散流就越快，被雷击物高电位保持时间越短，防雷装置上出现的雷击高电位越低，由此引发的高电压反击、跨步电压和接触电压就会减少，人身及设备的危险性就越安全。由此可见，接地电阻的大小是衡量接地装置优劣的重要指标之一，为此在《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》中就对不同用途的接地装置的接地电阻作了明确的规定，为我们在实际工作中提供了评价防雷装置效果好与坏的一个判断依据。
1.1.2、实际存在问题
(1）对接地电阻的片面观点
由于接地电阻越小，雷电流疏散得越快，被保护物就越安全，所以长期以来人们将全部的精力集中到接地电阻这一项指标上，无论施工难度多大，资金投入多少。
然而，在《建筑物防雷设计规范》中规定在土壤电阻率高的地区，考虑到施工的难度及经济条件，可适当增大接地电阻，此时应重点检查接地系统的结构属性。如在高土壤电阻率地区建设的通信基站或变配电站，如果过分地追求低接地电阻，其施工难度非常大，从技术经济角度看也不合理。若此时接地装置满足地电位分布均匀等特性时就能降低接触电位和跨步电位等危险因素，从而也就保障设备和人员生命安全。
(2）接地电阻的准确性
由于接地电阻值是表征接地网性能的主要指标之一，所以准确测量接地装置的电阻值对整个接地装置的安全评价具有重要意义。
然而，在现代城市规划中，由于相邻建筑物、道路的阻碍，电流极和电压极的位置很难以按照规定的方式布置，往往是哪里能打下两辅助极就往哪里打，这样做就很难能保证测量数据的准确性。
同时，在实际工作中由于地质构成、地形地貌、地下管网及其它因素造成的地中电位变化，测试引线的互感对地杂散电流造成的误差等等，也难以对一个接地装置测出一个准确的电阻值。
1.2、接地装置的方式
1.2.1、接地形式的选择
对于一座楼房内的工作接地、保护接地、防雷接地和防静电及电磁干扰接地，都是各有各的要求，如果要求在同一范围内分别做到几个相互没有电气联系的接地装置是相当困难的，尤其在现代的大城市更是如此。因为当采用各自独立接地时要求，就必须各接地装置之间至少要有20m的距离，同时又要与各种地下金属管道和各大金属构件有足够的距离，这些要求在实际设计和施工中都是难以做到的。即便做到了，在日后的系统维护和城市其它改造中这些要求也易受到破坏。



然而，在《建筑物防雷设计规范》、《建筑物电子信息系统防雷技术规范》等标准中做了明确规定将多种类别的接地都共用一组接地装置。所以在实际工作中，除非特别要求作独立接地系统外，均采用共用接地装置。
1.2.2、实际存在问题
在设计施工、验收中，由于各接地系统不是由一人或同部门负责管理等多种因素，使得同一建筑周围分布着多个独立的接地系统，而各独立接地系统之间也未按照相关要求进行连接，这就造成多个系统的相互干扰和危害。
同时，由于许多设备制造商（如医院的CT等）的片面认识，厂商认为什么都接在共用的接地装置上，接地装置上就会有干扰信号，为了能消除干扰，就要求建设方进行独立的接地装置。殊不知，这种做法对设备的安全留下了较大的隐患。
1.3、接地装置的均压问题
1.3.1、地电位分布及危害
由于土壤电阻的存在，当雷电流通过接地极向周围土壤流散时，会在土壤中产生压降并形成一定的地表电位分布。由于接地体周围在不同方向上扩散电流的密度不一样，所以在其周围电位分布也不一样，即越靠近接地体电位越高，电位梯度越大；离接地体越远电位越低，电位梯度越小，直至变为零。
另外，当接地短路电流经地网的某一点入地时，还会造成接地装置的局部电位升高。如果附近有弱电设施或控制、保护等弱电线路存在时，这高电位会向弱电设备产生反击，对弱电设施构成危害产生事故。这样的事故已不少见。
在实际工程中可以采取降低接地电阻、改善地面电位分布，提高地表层电阻率（如用破碎石、沥青等高电阻率材料铺在地表面）等方法来提高人身所允许的接触电压和跨步电压。
1.3.2、实际工作问题
在对接地装置进行检测时，大多数地方都把接地电阻作为主要的技术指标，而忽略了接地装置的电位分布不均匀所带来的危险。
1.4、接地装置的接地引线问题
1.4.1、接地引线的要求
在相关规范中对接地母线和接地引线的材质、截面和点数都进行了明确的规定。但是对于接地引线究竟从接地装置的哪一点引出，规范并没明确的规定。但作为接地装置，从电气通路的角度是相通的，不论何种用途的接地接引点，都应以最短最便利的途径引入。
1.4.2、实际存在问题
(1）各种接地引线相互缠绕，比较混乱，相互容易产生干扰。
(2）接地引线材料不合乎规范要求。使用其它金属线代替接地线。其它金属线不具备通过事故大电流的能力，接触也不牢固，故障电流会迅速熔化金属线，断开接地回路，危及人身安全，这是容易发生习惯性违章之处。
(3）接地引线的线径与电气设备的电压等级不相匹配。如安装SPD时，每一级的接地线的要求都不一样。
(4）接地引线不正确。为了施工简便，某些接地线挂在金属管上，虽接地电阻达到要求，但是不符合技术要求，还有可能使金属管带电，给他人造成危害。在一个接地线中串接了几个需要接地的电气设备
(5）接地引线过长，使得线路上产生高电位；
(6）接地引线导通性能难确定。现在很多建筑物都是利用建筑物主筋作为引下线，所以在地面无测试点，就把测量线接地屋面上来引下线的电阻值，然后以此值的大小来判断引下线的导电情况。然而在整个避雷装置已形成整体后，检测结果只能反映所有引下线并联时通断状态，不能正确检测每根引下线通断及电阻值的大小，也不能反映并联引下线电阻值的大小。
1.5、接地装置的腐蚀问题
1.5.1、腐蚀情况
接地装置长期处在地下，特别是土壤电阻率低的地方，一般是比较潮湿并且还含有一些可溶的电解物质、酸、碱、盐等成分这些水分和电解质对接地装置产生腐蚀，会极大的影响装置的使用寿命，造成接地网局部断裂，接地线与接地网脱离，形成严重的接地隐患或构成事故。
1.5.2、腐蚀造成可能事故
(1）由于接地装置的腐蚀会造成其截面的直接减少，结果使得接地装置接地电阻超标；
(2）因腐蚀断裂造成一些设备“失地”，使设备处于无接地状态；
(3）因地下网腐蚀断裂使地网分割成几块，从而形成多个“独立”的接地装置的局面，发生不同系统间的地电压反击等事故；
(4）由于不同程度的腐蚀，将对接地装置的不均匀的地电位分布，从而造成跨步电压和接触电压的危害。
1.5.3、接地装置容易发生腐蚀的部位主要有：
（1）设备接地引下线及其连接处；
（2）各焊接头；
（3）均压带；
（4）水平接地体。
2、结论
通过上面对接地装置多方面的归纳和总结，为了能保证接地装置的安全可靠地运行，我们要对接地装置有一个全面的科学认识，要从多方面去了解接地装置的运行情况，才能对其性能做出客观的评价。

参考文献
[1] GB50057-94，建筑物防雷设计规范[S].
[2] GB50343-2004，建筑物电子信息系统防雷技术规范[S].