防雷接地电阻

2017-09-09 温州创捷防雷电器有限公司 9
  择要:接地能否作为雷电防护方案中不可缺乏的技术?接地电阻值理想多少才是标准的?接地应当是必须的,接地电阻的大小不应当成为评估防雷曲直短长的重要或惟一标准。避雷器经受雷电能量到释放雷电能量与接地有关却与接地电阻值的大小相干不十分亲切;等电位衔接不取决于接地电阻值;接地电阻值的大小与“还击”成正比。本文提出防雷理论中的接地电阻命题,旨在对接地和接地电阻的了解和促成学术界对接地电阻的切磋。
关键词: 接地 接地电阻 电位 地闪
1.接地与接地电阻
接地电阻是与接地彻底不同的物理观点,接地电阻本质上是电流经空中某点流向公开某确定点之间用欧姆定理盘算出来的一个物理值,定义为接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆定律电阻。
接地次如果为电路或系统供给一个等电位点或面,如将等电位点或面接在大地,则大地成为等电位点或面。咱们均知,一般定义大地为零电位点或面。其它,接地的目的是为电流供给流回源的低阻抗路子,或为没必要要的电流供给泄放的通道。这在GB/T17949.1-2000有定义,即:一种故意或非故意的导电衔接,因为这类衔接,可使电路或电气设备接到大地或接到代替大地的、某种较大的导电体[1]。
接地电阻是与接地彻底不同的物理观点,接地电阻本质上是电流经空中某点流向公开某确定点之间用欧姆定理盘算出来的一个物理值[1],定义为接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆定律电阻。在工程理论中,因为测定接地电阻时,打入公开的接地金属探针与流上天表某点的距离是人为决议的,是以,接地电阻值是不彻底确定的。在防雷接地电阻丈量时,是假设雷电流在公开飘泊至40米处根本为零的前提下举办的。虽则如此,公开泥土布局的不同以及电流探针与接地极的偏向不同、电压探针与电流探针之间的距离不同,接地电阻值无意偶尔有本质上的不同,数值悬殊也很大。
接地是必须的,而接地电阻不是惟一的。
笔者以为,在防雷方案和工程理论中,接地是必须的,而接地电阻不是惟一的。咱们能够想象一下,雷电从云中的能量堆集到释放,必须是天地的无机连络,等于说,大气静止形成雷暴云堆集了伟大的电能,电能着末的转化只要通过空气和大地来完成,从征兆学来阐述,气候征兆是天地之间的循环静止而至,雷电亦如此。连络雷电地闪的物理图象,电能在空气中的主路子是窄小的,在公开的路子是广宽的,要缩小雷电能量在云地间的释放,引入下地是最佳的办法,大地的容量是很大甚至是无量的;题目是,地表层太烦复,雷电能量在公开的释放将产生不同的物理效应,在公开的多个层面很难遵照惟一的物理定理,处置的办法不是靠接地电阻来完成,更多的还在于若何转化电能和使电能更快地融入泥土。
2.雷电认为事务的一个实例
2006年3月21日,韶山征兆站的网络机房遭遇雷击,雷电侵袭路子见图1:
图1 韶山征兆局3.21雷击路子透露施展阐发
这是典范榜样的认为雷击征兆,因为电话线、MODER的电源保险丝完全以及闪络遗址显而今各个接口,阐明途经的雷电强度不大。对照滑稽的是,主机内网卡和卫星卡被损,而夹在两卡之间的声卡和视频卡完全,主板也没有毁坏;与卫星卡相连的卫星天线距机房近20米,其上的高频头亦毁坏,但避雷器接口、主机的各个接口没有显现分明的雷击遗址。从周围住户的多台电视机被打坏以及该站其它网络设备驯顺象自动站运行杰出的征兆阐发,能够必定雷电是经电话线认为过来的,雷电定位信息也证实了内地产生地闪。
因为韶山征兆站在征兆自动站改善时,重点加强了自动站管线的接地和预埋,数据线、网络线均给与金属套管埋地,电源线与数据线等分隔樊篱铺设,也许是以幸免了雷电认为。在事务的阐发中,咱们以为偏偏是因为电话线架空而没有在入户时套金属管接地而诱发了雷电认为。在防雷理论中,各人通常思索对照多的等于避雷器理想阐扬了作用否?韶山站的全部接地系统绝对完满,接地电阻值小于2.0欧,零地电压小于1伏,卫星天线基座也接了地,尽管各类线网散布或距离不十分规范,但不应当影响避雷器的行径和卫星天线与防雷系统的等电位,也等于说,切合标准的接地电阻照旧没有全数处置雷电入侵的题目。
3.接地电阻在防雷中的作用
雷电的产生与否及避雷器行径与否,与接地电阻相干不十邃晓显,却与接地与否相干亲切。
这个题目对照隐晦,但回过火来细想,将发现咱们不断在迷糊着两个物理观点。从GB50057的条则说明注解阐发,接地电阻值的大小更多的是使用在雷电还击的盘算上;等电位办法更多地是夸张胁制还击哄动怒花。咱们都知道电流的大小真实等于单位时间内通过的荷电子数量,且单位时间通过荷电子数量的多少与电压的大小有关,电压的大小通常绝对大地而言。对付雷电,暂撇开烦复的观点,云中荷电子达到空中历程中的任何瞬间所产生的电压和电场大小都是以大地零电位为参考的;ZnO或空气间隙等都是因雷电的高电压而导通使得雷电流篡改偏向,这个电压如故是以大地零电位为参考的。是以,雷电的产生与否及避雷器行径与否,与接地电阻相干不十邃晓显,却与接地与否相干亲切。在切磋接地电阻时,咱们也许更在意接地引下线在经受雷电流时产生的还击、电磁认为等效应,以是规定引下线的材质、线径、是非必须达到规范的要求。仍以GB50057条则阐明为例,当雷电流I经过时,对付接地电阻Ri,防雷装配离空中高度h处的电位U = I·Ri Lo·h·di/dt[2], U是盘算还击的基础而不是SPD等响应的电压。若是再认真阐发,U应当还网罗防雷装配离空中高度h段金属件R1、R2组成的电位,Ri则是防雷装配自接地极到雷电流消散处那段的地电阻,这能够用图2阐明:
图2 雷电流上天飘泊透露施展阐发
能够这么以为,工程理论中的R1、R2绝对Ri很小(注:图2中的R1、R2、Ri 均为下标),在数学盘算时被忽略。连络图2,再来阐发SPD的响应,咱们都知道SPD在电压小的时侯电阻很大,只要当电压大到一个临界值时,电阻溘然变得很小而导通使电疏通过,在不思索引下线的其它效应时,这个电压临界值是与Ri有关的。至于为甚么要求SPD必须有个确定且小于4欧的接地电阻值,笔者至今没能找到相关的理论根据,GB5005七、GB50343等规范均无相关诠释。
等电位衔接的目的在于减小必要防雷的空间内各金属物与各系统之间的电位差,也等于说系统之间因处在同一电位,雷电不会在系统之间静止或不会产生放电火花,那么等电位的盘算照旧遵照雷电流I与接地电阻R的乘积,对付同一接地系统,只需做到系统之间的无效接地,同一高度的电位很容易达到类似,理论上与R的大小没有相干。
列国学者研讨的论断是:接地电阻的大小还与接地极的盘算模式、材料、布局以及埋地的深度相关;深奥的了解等于:好的接地方案可能使电流更快地飘泊消散。
上述阐发其实不能否定接地电阻的存在,照旧连络图2看,Ri的大小取决于电流从接地极度到电流消散端的泥土性子,列国学者研讨的论断是:接地电阻的大小还与接地极的盘算模式、材料、布局以及埋地的深度相关;深奥的了解等于:好的接地方案可能使电流更快地飘泊消散。因为雷电流的能量太大,通过公允的方案,在雷电流到来时,经指定的路子将其引入到公开恬适的处所,又为了尽也许缩小雷电能量所形成的倒运影响,使雷电流更迅速地泻放到公开是必须的。
若是说接地是一门较紧密的技术,那么接地电阻绝对付接地而言也许重大些。限于笔者的知识水平,只能大致地阐述。
4.甚么是接地电阻的标准
接地离不开必定的接地电阻,但接地电阻代替不了接地。
《建筑物防雷方案规范》规定了1、2、三类建筑物防雷装配的袭击接地电阻分袂不大于十、30欧,防认为雷的袭击接地电阻不大于20欧。因为在工程理论中,防雷通常与建筑物内的电子信息系统一路思索,因而就规定了共用接地系统的接地电阻值取各接地电阻的最小值,即在方案中常取接地电阻不大于4欧或1欧的要求。正因为在许多征兆下,空中下的地质前提很差,接地电阻暂且达不到规定的值,工程方案和施工的大局部精力就放到了若何低落接地电阻上。大量的实例阐明,根柢不会因接地电阻达标而不产生雷击事务;而正确的接地方案和公允的布管线,则能够大大地加重雷击损失。是以,接地方案更优于接地电阻方案,在本文第一局部曾经阐述,接地离不开必定的接地电阻,但接地电阻代替不了接地。白同云等编著的《电磁兼容方案》以为接地技术是至关烦复的[3],笔者有同感,基于对电流的了解,接地不应当是重大地用金属导线衔接金属棒埋地即可。为甚么要接地?参考地也好、樊篱、滤波也好,恬适放电也好,作用都是将没必要要的杂散电流或积累的电荷从设备里释放掉,释放历程所带来的题目则靠公允的布线处置。笔者以为,接地电阻的标准不应太奢求,特别在防雷方案中,1~2欧或更大的理论差值是准许的,能够通过适内地拉开管、线等距离处置,就算空间或场地遭到限定,也不能因稍大的接地电阻而否定公允的防雷方案。接地电阻的标准应当是基于接地方案的,以接地方案为目的而不是其它。
5.接地电阻废止与否
作为熟手,笔者没有资格评估清华大学物理虞昊教授对于废止接地电阻的阐述,但感触感染虞教授提出了防雷理论中的敏感又确凿的题目。笔者也阅历了从检测到方案施工以及雷电灾情视察等10多年的理论,又因为对雷暴云的察看、雷达资料的阐发和学习、了解人工影响气候局部原理等,越来越感伤防雷范畴至今仍有大量不为人们所意识的货品。雷电属于高电,天然与高压电力有很深的相干,但是,雷电的组成及雷电波的撒播不断是空间场的货品,处置防雷之道终极不是靠防雷接地或接地电阻的大小。雷电不能歼灭,人类也没法过于篡改雷电的组成和路子,人类只能了解和接近雷电,用正确的要领从空中、公开转化雷电能量,将雷电所组成的物理场掌握在必定范畴。雷暴云一般只要1~2小时生命史,是天地间连络的产物,云闪、地闪是雷暴云生命的狠恶展现,地闪是雷暴云发展到必定厚度时不可缺的体现,不论是云底荷电积累达到108伏对地放电照旧雪崩效应产生先导趋向空中诱发空中流光,雷电能量总是要释放的。落地的高压电线总会使地表溅动怒球,若是过后与上天的金属棒衔接,最多肉眼是看不到溅火的,郊外的雷电上天亦如此。回到老话题,接地不可少。既接地就须有杰出的接地电阻,是而不是,并非悖论,笔者以为只需将雷电引入深地则可,有接地电阻但并非十分确定的电阻值。
6.接地地线的稀罕性
作为一项奇迹或一门科学,没有否定就缺乏创新,没有创新就谈不上发展,更何况现阶段防雷存在的题目和未知范畴还许多,故步自封、墨守成规才真正会停滞一个财产的发展和招致失业。
虞昊教授以为“废止接地电阻”会影响防雷财产的发展甚至使得多量防雷工程师失业,真实否则。作为一项奇迹或一门科学,没有否定就缺乏创新,没有创新就谈不上发展,更何况现阶段防雷存在的题目和未知范畴还许多,故步自封、墨守成规才真正会停滞一个财产的发展和招致失业。咱们还能够继承想象,接地电阻不是防雷最重要的技术,那么,避雷针、避雷器等于最重要的技术?现在看来,避雷针、避雷器暂时没法扮演最重要的角色。笔者感性地以为,绝对前述防雷技术,相关的接地技术显得更重要,从电磁兼容的角度,地线的盘算就有稀罕的意义,一致理的布线是很难进攻雷电的,笔者在《自动征兆站防雷技术》[4]枚举了相关个例。安装过避雷器的工程师详情知道,信道上的避雷器一旦接地就有也许影响信号的传递,这一方面波及到避雷器本人的题目,另外一方面是接地线的布置题目。理想上,加载在通讯路线上的避雷器的电容性作用和地线的电感性作用很强,电子设备中的元器件对信号无比地敏感,以是,以为地线在与地平面或机壳衔接前沿着地平面或机壳走线时,相通一条传输线,地线长度应小于最小波长的1/20[3]。可想而知,雷电的侵袭是甚么成就?白同云、吕晓德提出地线方案步骤是:①阐发设备内各类部件的骚扰个性和敏感个性; ②搞邃晓设备内各类电路的任务电平、信号种类和电源电压; ③将地线分类、划组;画出整体盘算框图;④排出地线网[3]。防雷方案的地线有稀罕性,雷电是特别很是凶猛的骚扰源,消除这个骚扰,理想是远离照旧可能通过共地处置?这方面波及多方面的知识,既有深度又有广度,当咱们的技术人员从纯挚的接地电阻圈里跳出来,技术的范畴和天地加倍广宽。现实中,不论是电信工程师、盘算机网络工程照旧防雷中心工程师,都没有很好地辨别地线的作用和影响,通常各自为阵,终极与建筑物的电力、防雷等系统共处,仅仅属意到等电位而无视共地的其它影响。
7.论断
接地与接地电阻是不同的观点,接地与接地电阻的作用既有共性又有秉性,必须辨别对待;工程理论中没有必要将接地电阻当作确定的标准,接地电阻不是惟一,接地方案是值切认真研讨和深切的技术;防雷结果的曲直短长次如果被保护的系统与防雷系统的谐和共处。
参考文献:
1.国家品质技术监督局.接地系统的泥土电阻率.接地阻抗和空中电位丈量导则.北京.2000年
2.国家技术监督局,中华国民共和国建树部联合宣告.建筑物防雷方案规范.北京.2000年
3.白同云,吕晓德.电磁兼容方案.北京.北京邮电大学出版社, 2001
4.陈春元.自动征兆站防雷技术.恬适与电磁兼容.2005.4北京.中国电子技术标准研讨
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