浅议电气工程防雷、接地装置的安装要求

宋爱霞 桑圣红

0.前言

雷电是一种大气放电现象。积雨云不同部位聚集着大量正电荷或负电荷，形成雷雨云，而地面因受到近地面雷雨云的电荷感应，也会带上与云底相反极性的电荷。当云层里的电荷越积越多，达到一定强度时，就会把空气击穿，打开一条狭窄的通道强行放电。当云层放电时，由于云中的电流很强，通道上的空气瞬间被烧得灼热，温度高达6000—20000℃，所以发出耀眼的强光，这就是闪电，而闪道上的高温会使空气急剧膨胀，同时也会使水滴汽化膨胀，从而产生冲击波，这种强烈的冲击波活动形成了雷声。

1.雷电的危害

1.1直击雷

建筑物或设备等对地放电所产生的电击现象，称之为直接雷击。此时雷电的主要破坏力在于电流特性而不在于放电产生的高电位。雷电击中人体、建筑物或设备时，强大的雷电流转变成热能，雷击点的发热量大约500～2000J，该能量可以熔化50～200mm3的钢材。因此雷电流的高温热效应将灼伤人体，引起建筑物燃烧，使设备部件熔化。另外在雷电流流过的通道上，物体水分受热汽化而剧烈膨胀，产生强大的冲击性机械力。该机械力可以达到5000～6000N，因而可使人体组织，建筑物结构、设备部件等断裂破碎，从而导致人员伤亡、建筑物破坏，以及设备毁坏等。

1.2感应雷

感应雷是雷电在雷云之间或雷云对地放电时，在附近的户外传输信号线路、埋地电力线、设备间连接线产生电磁感应并侵入设备，使串联在线路中间或终端的电子设备遭到损害。感应雷虽然没有直接雷猛烈，但其发生的几率比直击雷高得多。感应雷的破坏也称为二次破坏。雷电流变化梯度很大，会产生强大的交变磁场，使得周围的金属构件产生感应电流，这种电流可能向周围物体放电，如附近有可燃物就会引发火灾和爆炸，而感应到正在联机的导线上就会对设备具有强烈的破坏性。

1.3浪涌

雷电浪涌是近年来由于微电子设备的不断应用而引起人们极大重视的一种雷电危害形式。最常见的电子设备危害不是由于直接雷击引起的，而是由于雷击发生时在电源和通讯线路中感应的电流浪涌引起的。一方面由于电子设备内部结构高度集成化（VLSI芯片），从而造成设备耐压、耐过电流的水平下降，对雷电（包括感应雷及操作过电压浪涌）的承受能力下降，另一方面由于信号来源路径增多，系统较以前更容易遭受雷电波侵入。浪涌电压可以从电源线或信号线等途径窜入微电子设备设备造成设备损坏等事故。

2.防雷装置的安装要求

2.1避雷器安装要求

（1）避雷器安装前应检查避雷器有无在运输中造成瓷套破损。

（2）瓷套与法兰连接处是否紧密、牢固。

（3）法兰接触面是否清洁，无氧化物和其他杂物。

（4）铭牌与额定电压等级是否与设计要求一致。

（5）产品出厂合格证、出厂试验报告、说明书等技术资料是否齐全。

（6）对于高电压等级的避雷器（座式）应由技术员现场考察，如安装地点是否具备安装条件、中心线及高度是否符合要求、底座是否平稳和垂直、预留孔是否合适、预埋螺栓是否恰当等。考察完毕后，应编制出相应的安装措施。

（7）户外座装式避雷器一般是由4个与底板绝缘的螺栓与基础相固定的，所以基础一定要牢固。对于配电柜内的低压避雷器应保证安装牢固、接地可靠，并与相应部分有足够的绝缘距离。

2.2避雷器安装后的试验

避雷器试验应在安装后（或选择安装前）进行。对于配电柜内未安装好的避雷器，也应进行相应试验。避雷器的型式不同，选择的试验项目也有所区别。

避雷器的试验项目：

（1）测量绝缘电阻。

（2）测量电导或泄漏电流，并检查组合元件的非线性系数。

（3）测量磁吹避雷器的交流电导电流。

（4）测量金属氧化物避雷器的持续电流。

（5）测量金属氧化物避雷器的工频参考电压或直流参考电压。

（6）测量FS型阀式避雷器的工频放电电压。

（7）检查放电计数器动作情况及避雷器基座绝缘。

3.接地极的选用与质检

3.1接地极的选用

地极是接地的工作主体，接地工程中广泛使用的接地极有金属接地极、非金属接地极、离子接地极以及降阻剂。

3.1.1金属接地极

金属接地极是一种传统的接地极，它采用镀锌角钢、镀锌钢管、铜棒或铜板等金属材料，按照一定的技术要求，通过现场加工制作而成的。

3.1.2非金属接地极

非金属接地极又称接地模块，其基本成分是导电能力优越的非金属材料，经复合加工成型的。

3.1.3离子接地极

离子接地极又称电解离子接地系统或中空式接地系统。

3.1.4降阻剂

3.2接地材料的质量检查验收

接地极没有统一的产品验收标准，通常都采用厂家的制造标准进行验收，一般生产厂家已提供产品合格证，而且在运输及储存中外包装未受到明显的机械损伤，型号、数量均符合订货要求或设计要求即可。

4.接地装置的安装要求

接地装置包括接地极和接地线两部分，接地线又可分为接地干线和接地支线两部分。

4.1接地极的安装要求

4.1.1金属接地极的安装

（1）接地沟的挖掘。

挖接地沟时，应根据设计要求对接地装置的线路进行测量并弹线。沟要挖整齐、深浅一致，沟底如有石子应清除干净。

沟的中心线与建筑物或构筑物的基础距离不宜小于2m，独立避雷针的接地装置与重复接地之间的距离不应小于3m，接地极应远离由于高温影响（如烟道）使土壤电阻率升高的地方。

（2）接地极的制作与安装。

接地极分垂直接地极和水平接地极两种。制作接地极应符合规定，安装时应符合设计位置的要求，接地极间的距离按设计要求，一般规定的距离不小于5m。

水平接地极多用于环绕建筑四周的联合接地，当接地沟挖好后，应垂直敷设在地沟内（不应平放）水平接地极多根平行敷设时水平间距不小于5m.顶部埋设深度距地面不小于0.6m。

4.1.2接地模块的安装

接地模块的安装除满足有关规范的规定外，还应参阅制造商提供的有关技术说明。通常接地模块顶面埋深不应小于0.6m，接地模块间距不应小于模块长度的3～5倍。

4.1.3离子接地系统的安装

离子接地系统埋深一般为3～4m，当加长时相应加深，有条件的用钻机施工。孔径保证100～250mm。

4.1.4降阻剂的安装

使用降阻剂时，为了防止腐蚀，包裹厚度应在30mm以上。一般认为垂直极灌降阻剂直径以l30～-200mm为好，水平沟以150mrn×100mm为好（扁钢竖放）。

4.2接地线的敷设要求

4.2.1接地线的选用

接地线可用绝缘铜芯或铝芯导线、扁钢、圆钢等。

4.2.2室外接地线的安装

室外接地干线与支线一般安装在沟内。安装前应按设计规定的位置先挖沟，沟的深度不得小于0.5m，宽约为0.5m，然后将扁钢埋入。接地干线与接地极的连接、接地线与接地干线的连接应采用焊接。接地干线与支线末端应露出地面0.5m以上，以便接引地线。

4.2.3室内接地线的安装

室内的接地线多为明设，但一部分设备的连接支线需经过地面，也可埋设在混凝土内。明线安装的接地线大多是纵横敷设在墙壁上，或敷设在母线或电缆桥架的支架上。

4.2.4电气设备与接地支线的连接

电气设备与接地支线的连接一般采用焊接和螺纹连接两种。不需要移动的设备（如金属构架）或电气设备装在金属构架上而有可靠的金属接触时，接地支线可直接焊接在金属构架上。需要移动的电气设备宜采用螺纹连接接地支线。

4.2.5接地线的防腐涂漆

当接地装置安装完毕后，应对各接地干线和支线的外露部分，以及电气设备的接地部分进行外观检查，检查各接地线的焊接或螺钉连接是否接牢。检查完后应在接地螺钉的表面涂上防锈漆，在焊缝表面涂以沥青漆。

4.2.6接地电阻的测量

接地电阻一般可用电流表、电压表法或用接地电阻测量仪测量。