防雷接地電阻

擇要：接地能否作為雷電防護方案中不可缺乏的技術？接地電阻值理想多少才是標準的？接地應當是必須的，接地電阻的大小不應當成為評估防雷曲直短長的重要或惟一標準。避雷器經受雷電能量到釋放雷電能量與接地有關卻與接地電阻值的大小相干不十分親切；等電位銜接不取決于接地電阻值；接地電阻值的大小與“還擊”成正比。本文提出防雷理論中的接地電阻命題，旨在對接地和接地電阻的了解和促成學術界對接地電阻的切磋。關鍵詞： 接地 接地電阻 電位 地閃1.接地與接地電阻接地電阻是與接地徹底不同的物理觀點，接地電阻本質上是電流經空中某點流向公開某確定點之間用歐姆定理盤算出來的一個物理值，定義為接地極與電位為零的遠方接地極之間的歐姆定律電阻。接地次如果為電路或系統供給一個等電位點或面，如將等電位點或面接在大地，則大地成為等電位點或面。咱們均知，一般定義大地為零電位點或面。其它，接地的目的是為電流供給流回源的低阻抗路子，或為沒必要要的電流供給泄放的通道。這在gb/t17949.1-2000有定義，即：一種故意或非故意的導電銜接，因為這類銜接，可使電路或電氣設備接到大地或接到代替大地的、某種較大的導電體[1]。接地電阻是與接地徹底不同的物理觀點，接地電阻本質上是電流經空中某點流向公開某確定點之間用歐姆定理盤算出來的一個物理值[1]，定義為接地極與電位為零的遠方接地極之間的歐姆定律電阻。在工程理論中，因為測定接地電阻時，打入公開的接地金屬探針與流上天表某點的距離是人為決議的，是以，接地電阻值是不徹底確定的。在防雷接地電阻丈量時，是假設雷電流在公開飄泊至40米處根本為零的前提下舉辦的。雖則如此，公開泥土布局的不同以及電流探針與接地極的偏向不同、電壓探針與電流探針之間的距離不同，接地電阻值無意偶爾有本質上的不同，數值懸殊也很大。接地是必須的，而接地電阻不是惟一的。筆者以為，在防雷方案和工程理論中，接地是必須的，而接地電阻不是惟一的。咱們能夠想象一下，雷電從云中的能量堆集到釋放，必須是天地的無機連絡，等于說，大氣靜止形成雷暴云堆集了偉大的電能，電能著末的轉化只要通過空氣和大地來完成，從征兆學來闡述，氣候征兆是天地之間的循環靜止而至，雷電亦如此。連絡雷電地閃的物理圖象，電能在空氣中的主路子是窄小的，在公開的路子是廣寬的，要縮小雷電能量在云地間的釋放，引入下地是最佳的辦法，大地的容量是很大甚至是無量的；題目是，地表層太煩復，雷電能量在公開的釋放將產生不同的物理效應，在公開的多個層面很難遵照惟一的物理定理，處置的辦法不是靠接地電阻來完成，更多的還在于若何轉化電能和使電能更快地融入泥土。2.雷電認為事務的一個實例2006年3月21日，韶山征兆站的網絡機房遭遇雷擊，雷電侵襲路子見圖1：圖1 韶山征兆局3.21雷擊路子透露施展闡發這是典范榜樣的認為雷擊征兆，因為電話線、moder的電源保險絲完全以及閃絡遺址顯而今各個接口，闡明途經的雷電強度不大。對照滑稽的是，主機內網卡和衛星卡被損，而夾在兩卡之間的聲卡和視頻卡完全，主板也沒有毀壞；與衛星卡相連的衛星天線距機房近20米，其上的高頻頭亦毀壞，但避雷器接口、主機的各個接口沒有顯現分明的雷擊遺址。從周圍住戶的多臺電視機被打壞以及該站其它網絡設備馴順象自動站運行杰出的征兆闡發，能夠必定雷電是經電話線認為過來的，雷電定位信息也證實了內地產生地閃。因為韶山征兆站在征兆自動站改善時，重點加強了自動站管線的接地和預埋，數據線、網絡線均給與金屬套管埋地，電源線與數據線等分隔樊籬鋪設，也許是以幸免了雷電認為。在事務的闡發中，咱們以為偏偏是因為電話線架空而沒有在入戶時套金屬管接地而誘發了雷電認為。在防雷理論中，各人通常思索對照多的等于避雷器理想闡揚了作用否？韶山站的全部接地系統絕對完滿，接地電阻值小于2.0歐，零地電壓小于1伏，衛星天線基座也接了地，盡管各類線網散布或距離不十分規范，但不應當影響避雷器的行徑和衛星天線與防雷系統的等電位，也等于說，切合標準的接地電阻照舊沒有全數處置雷電入侵的題目。3.接地電阻在防雷中的作用雷電的產生與否及避雷器行徑與否，與接地電阻相干不十邃曉顯，卻與接地與否相干親切。這個題目對照隱晦，但回過火來細想，將發現咱們不斷在迷糊著兩個物理觀點。從gb50057的條則說明注解闡發，接地電阻值的大小更多的是使用在雷電還擊的盤算上；等電位辦法更多地是夸張脅制還擊哄動怒花。咱們都知道電流的大小真實等于單位時間內通過的荷電子數量，且單位時間通過荷電子數量的多少與電壓的大小有關，電壓的大小通常絕對大地而言。對付雷電，暫撇開煩復的觀點，云中荷電子達到空中歷程中的任何瞬間所產生的電壓和電場大小都是以大地零電位為參考的；zno或空氣間隙等都是因雷電的高電壓而導通使得雷電流篡改偏向，這個電壓如故是以大地零電位為參考的。是以，雷電的產生與否及避雷器行徑與否，與接地電阻相干不十邃曉顯，卻與接地與否相干親切。在切磋接地電阻時，咱們也許更在意接地引下線在經受雷電流時產生的還擊、電磁認為等效應，以是規定引下線的材質、線徑、是非必須達到規范的要求。仍以gb50057條則闡明為例，當雷電流i經過時，對付接地電阻ri，防雷裝配離空中高度h處的電位u = i·ri lo·h·di/dt[2], u是盤算還擊的基礎而不是spd等響應的電壓。若是再認真闡發，u應當還網羅防雷裝配離空中高度h段金屬件r1、r2組成的電位，ri則是防雷裝配自接地極到雷電流消散處那段的地電阻，這能夠用圖2闡明：圖2 雷電流上天飄泊透露施展闡發能夠這么以為，工程理論中的r1、r2絕對ri很小（注：圖2中的r1、r2、ri 均為下標），在數學盤算時被忽略。連絡圖2，再來闡發spd的響應，咱們都知道spd在電壓小的時侯電阻很大，只要當電壓大到一個臨界值時，電阻溘然變得很小而導通使電疏通過，在不思索引下線的其它效應時，這個電壓臨界值是與ri有關的。至于為甚么要求spd必須有個確定且小于4歐的接地電阻值，筆者至今沒能找到相關的理論根據，gb5005七、gb50343等規范均無相關詮釋。等電位銜接的目的在于減小必要防雷的空間內各金屬物與各系統之間的電位差，也等于說系統之間因處在同一電位，雷電不會在系統之間靜止或不會產生放電火花，那么等電位的盤算照舊遵照雷電流i與接地電阻r的乘積，對付同一接地系統，只需做到系統之間的無效接地，同一高度的電位很容易達到類似，理論上與r的大小沒有相干。列國學者研討的論斷是：接地電阻的大小還與接地極的盤算模式、材料、布局以及埋地的深度相關；深奧的了解等于：好的接地方案可能使電流更快地飄泊消散。上述闡發其實不能否定接地電阻的存在，照舊連絡圖2看，ri的大小取決于電流從接地極度到電流消散端的泥土性子，列國學者研討的論斷是：接地電阻的大小還與接地極的盤算模式、材料、布局以及埋地的深度相關；深奧的了解等于：好的接地方案可能使電流更快地飄泊消散。因為雷電流的能量太大，通過公允的方案，在雷電流到來時，經指定的路子將其引入到公開恬適的處所，又為了盡也許縮小雷電能量所形成的倒運影響，使雷電流更迅速地瀉放到公開是必須的。若是說接地是一門較緊密的技術，那么接地電阻絕對付接地而言也許重大些。限于筆者的知識水平，只能大致地闡述。4.甚么是接地電阻的標準接地離不開必定的接地電阻，但接地電阻代替不了接地。《建筑物防雷方案規范》規定了1、2、三類建筑物防雷裝配的襲擊接地電阻分袂不大于十、30歐，防認為雷的襲擊接地電阻不大于20歐。因為在工程理論中，防雷通常與建筑物內的電子信息系統一路思索，因而就規定了共用接地系統的接地電阻值取各接地電阻的最小值，即在方案中常取接地電阻不大于4歐或1歐的要求。正因為在許多征兆下，空中下的地質前提很差，接地電阻暫且達不到規定的值，工程方案和施工的大局部精力就放到了若何低落接地電阻上。大量的實例闡明，根柢不會因接地電阻達標而不產生雷擊事務；而正確的接地方案和公允的布管線，則能夠大大地加重雷擊損失。是以，接地方案更優于接地電阻方案，在本文第一局部曾經闡述，接地離不開必定的接地電阻，但接地電阻代替不了接地。白同云等編著的《電磁兼容方案》以為接地技術是至關煩復的[3]，筆者有同感，基于對電流的了解，接地不應當是重大地用金屬導線銜接金屬棒埋地即可。為甚么要接地？參考地也好、樊籬、濾波也好，恬適放電也好，作用都是將沒必要要的雜散電流或積累的電荷從設備里釋放掉，釋放歷程所帶來的題目則靠公允的布線處置。筆者以為，接地電阻的標準不應太奢求，特別在防雷方案中，1～2歐或更大的理論差值是準許的，能夠通過適內地拉開管、線等距離處置，就算空間或場地遭到限定，也不能因稍大的接地電阻而否定公允的防雷方案。接地電阻的標準應當是基于接地方案的，以接地方案為目的而不是其它。5.接地電阻廢止與否作為熟手，筆者沒有資格評估清華大學物理虞昊教授對于廢止接地電阻的闡述，但感觸感染虞教授提出了防雷理論中的敏感又確鑿的題目。筆者也閱歷了從檢測到方案施工以及雷電災情視察等10多年的理論，又因為對雷暴云的察看、雷達資料的闡發和學習、了解人工影響氣候局部原理等，越來越感傷防雷范疇至今仍有大量不為人們所意識的貨品。雷電屬于高電，天然與高壓電力有很深的相干，但是，雷電的組成及雷電波的撒播不斷是空間場的貨品，處置防雷之道終極不是靠防雷接地或接地電阻的大小。雷電不能殲滅，人類也沒法過于篡改雷電的組成和路子，人類只能了解和接近雷電，用正確的要領從空中、公開轉化雷電能量，將雷電所組成的物理場掌握在必定范疇。雷暴云一般只要1～2小時生命史，是天地間連絡的產物，云閃、地閃是雷暴云生命的狠惡展現，地閃是雷暴云發展到必定厚度時不可缺的體現，不論是云底荷電積累達到108伏對地放電照舊雪崩效應產生先導趨向空中誘發空中流光，雷電能量總是要釋放的。落地的高壓電線總會使地表濺動怒球，若是過后與上天的金屬棒銜接，最多肉眼是看不到濺火的，郊外的雷電上天亦如此。回到老話題，接地不可少。既接地就須有杰出的接地電阻，是而不是，并非悖論，筆者以為只需將雷電引入深地則可，有接地電阻但并非十分確定的電阻值。6.接地地線的稀罕性作為一項奇跡或一門科學，沒有否定就缺乏創新，沒有創新就談不上發展，更何況現階段防雷存在的題目和未知范疇還許多，故步自封、墨守成規才真正會停滯一個財產的發展和招致失業。虞昊教授以為“廢止接地電阻”會影響防雷財產的發展甚至使得多量防雷工程師失業，真實否則。作為一項奇跡或一門科學，沒有否定就缺乏創新，沒有創新就談不上發展，更何況現階段防雷存在的題目和未知范疇還許多，故步自封、墨守成規才真正會停滯一個財產的發展和招致失業。咱們還能夠繼承想象，接地電阻不是防雷最重要的技術，那么，避雷針、避雷器等于最重要的技術？現在看來，避雷針、避雷器暫時沒法扮演最重要的角色。筆者感性地以為，絕對前述防雷技術，相關的接地技術顯得更重要，從電磁兼容的角度，地線的盤算就有稀罕的意義，一致理的布線是很難進攻雷電的，筆者在《自動征兆站防雷技術》[4]枚舉了相關個例。安裝過避雷器的工程師詳情知道，信道上的避雷器一旦接地就有也許影響信號的傳遞，這一方面波及到避雷器本人的題目，另外一方面是接地線的布置題目。理想上，加載在通訊路線上的避雷器的電容性作用和地線的電感性作用很強，電子設備中的元器件對信號無比地敏感，以是，以為地線在與地平面或機殼銜接前沿著地平面或機殼走線時，相通一條傳輸線，地線長度應小于最小波長的1/20[3]。可想而知，雷電的侵襲是甚么成就？白同云、呂曉德提出地線方案步驟是：①闡發設備內各類部件的騷擾個性和敏感個性； ②搞邃曉設備內各類電路的任務電平、信號種類和電源電壓； ③將地線分類、劃組；畫出整體盤算框圖；④排出地線網[3]。防雷方案的地線有稀罕性，雷電是特別很是兇猛的騷擾源，消除這個騷擾，理想是遠離照舊可能通過共地處置？這方面波及多方面的知識，既有深度又有廣度，當咱們的技術人員從純摯的接地電阻圈里跳出來，技術的范疇和天地加倍廣寬。現實中，不論是電信工程師、盤算機網絡工程照舊防雷中心工程師，都沒有很好地辨別地線的作用和影響，通常各自為陣，終極與建筑物的電力、防雷等系統共處，僅僅屬意到等電位而無視共地的其它影響。7.論斷接地與接地電阻是不同的觀點，接地與接地電阻的作用既有共性又有秉性，必須辨別對待；工程理論中沒有必要將接地電阻當作確定的標準，接地電阻不是惟一，接地方案是值切認真研討和深切的技術；防雷結果的曲直短長次如果被保護的系統與防雷系統的諧和共處。參考文獻：1.國家品質技術監督局.接地系統的泥土電阻率.接地阻抗和空中電位丈量導則.北京.2000年2.國家技術監督局，中華國民共和國建樹部聯合宣告.建筑物防雷方案規范.北京.2000年3.白同云，呂曉德.電磁兼容方案.北京.北京郵電大學出版社， 20014.陳春元.自動征兆站防雷技術.恬適與電磁兼容.2005.4北京.中國電子技術標準研討