對防雷接地裝置安全性能幾個問題的初步探討

摘 要：防雷接地裝置屬于埋地隱蔽工程，由于常年使用，難免存在一些問題，而這些問題又極不容易被發現而成為事故隱患。如何才能保證接地裝置安全可靠地運行呢？本文就針對在日常工作中所發現的問題進行了歸納和分析，并對接地裝置安全性能的評估作了初步的探討。
關鍵字：防雷接地；接地裝置；安全性能

0 引言
接地裝置是防雷技術中最重要的環節之一。不管是直擊雷，感應雷或其它形式的雷，都將通過接地裝置把雷電流導入大地，從而保護相關的建構筑物、人員和設備。因此，沒有合理而良好的接地裝置，就不能有效地進行雷電防護。
然而，接地裝置是埋在地下的隱蔽工程，不易發現其存在的問題；在日常的工作中，人們也往往習慣于追求接地裝置的接地電阻值，只要接地電阻合格就認為該接地裝置就合格，就可以安全可靠地保證系統運行了?？墒牵嗄甑慕涷灨嬖V我們，在接地裝置的穩定性、接地裝置的腐蝕度、接地引線的敷設狀況等方面若存在問題，而接地電阻往往是符合要求的，如接地引線的接線方式不對，線徑和材料不滿足規范要求，以及接地體嚴重銹蝕，呈現出多處斷裂等多種情況下，而接地電阻也可以滿足要求的。如果不認真仔細的分析，客觀地評價接地裝置性能，不但安全得不到保證，而且還會造成一種安全的假象，形成嚴重的事故隱患。
下面就實際問題進行初步歸納和總結，希望引起大家的注意。
1、接地裝置存在的問題分析
1.1、接地裝置的電阻問題
1.1.1、接地電阻要求
我們知道，當接地電阻值越小，雷電對地散流就越快，被雷擊物高電位保持時間越短，防雷裝置上出現的雷擊高電位越低，由此引發的高電壓反擊、跨步電壓和接觸電壓就會減少，人身及設備的危險性就越安全。由此可見，接地電阻的大小是衡量接地裝置優劣的重要指標之一，為此在《建筑物防雷設計規范》、《建筑物電子信息系統防雷技術規范》中就對不同用途的接地裝置的接地電阻作了明確的規定，為我們在實際工作中提供了評價防雷裝置效果好與壞的一個判斷依據。
1.1.2、實際存在問題
(1）對接地電阻的片面觀點
由于接地電阻越小，雷電流疏散得越快，被保護物就越安全，所以長期以來人們將全部的精力集中到接地電阻這一項指標上，無論施工難度多大，資金投入多少。
然而，在《建筑物防雷設計規范》中規定在土壤電阻率高的地區，考慮到施工的難度及經濟條件，可適當增大接地電阻，此時應重點檢查接地系統的結構屬性。如在高土壤電阻率地區建設的通信基站或變配電站，如果過分地追求低接地電阻，其施工難度非常大，從技術經濟角度看也不合理。若此時接地裝置滿足地電位分布均勻等特性時就能降低接觸電位和跨步電位等危險因素，從而也就保障設備和人員生命安全。
(2）接地電阻的準確性
由于接地電阻值是表征接地網性能的主要指標之一，所以準確測量接地裝置的電阻值對整個接地裝置的安全評價具有重要意義。
然而，在現代城市規劃中，由于相鄰建筑物、道路的阻礙，電流極和電壓極的位置很難以按照規定的方式布置，往往是哪里能打下兩輔助極就往哪里打，這樣做就很難能保證測量數據的準確性。
同時，在實際工作中由于地質構成、地形地貌、地下管網及其它因素造成的地中電位變化，測試引線的互感對地雜散電流造成的誤差等等，也難以對一個接地裝置測出一個準確的電阻值。
1.2、接地裝置的方式
1.2.1、接地形式的選擇
對于一座樓房內的工作接地、保護接地、防雷接地和防靜電及電磁干擾接地，都是各有各的要求，如果要求在同一范圍內分別做到幾個相互沒有電氣聯系的接地裝置是相當困難的，尤其在現代的大城市更是如此。因為當采用各自獨立接地時要求，就必須各接地裝置之間至少要有20m的距離，同時又要與各種地下金屬管道和各大金屬構件有足夠的距離，這些要求在實際設計和施工中都是難以做到的。即便做到了，在日后的系統維護和城市其它改造中這些要求也易受到破壞。



然而，在《建筑物防雷設計規范》、《建筑物電子信息系統防雷技術規范》等標準中做了明確規定將多種類別的接地都共用一組接地裝置。所以在實際工作中，除非特別要求作獨立接地系統外，均采用共用接地裝置。
1.2.2、實際存在問題
在設計施工、驗收中，由于各接地系統不是由一人或同部門負責管理等多種因素，使得同一建筑周圍分布著多個獨立的接地系統，而各獨立接地系統之間也未按照相關要求進行連接，這就造成多個系統的相互干擾和危害。
同時，由于許多設備制造商（如醫院的CT等）的片面認識，廠商認為什么都接在共用的接地裝置上，接地裝置上就會有干擾信號，為了能消除干擾，就要求建設方進行獨立的接地裝置。殊不知，這種做法對設備的安全留下了較大的隱患。
1.3、接地裝置的均壓問題
1.3.1、地電位分布及危害
由于土壤電阻的存在，當雷電流通過接地極向周圍土壤流散時，會在土壤中產生壓降并形成一定的地表電位分布。由于接地體周圍在不同方向上擴散電流的密度不一樣，所以在其周圍電位分布也不一樣，即越靠近接地體電位越高，電位梯度越大；離接地體越遠電位越低，電位梯度越小，直至變為零。
另外，當接地短路電流經地網的某一點入地時，還會造成接地裝置的局部電位升高。如果附近有弱電設施或控制、保護等弱電線路存在時，這高電位會向弱電設備產生反擊，對弱電設施構成危害產生事故。這樣的事故已不少見。
在實際工程中可以采取降低接地電阻、改善地面電位分布，提高地表層電阻率（如用破碎石、瀝青等高電阻率材料鋪在地表面）等方法來提高人身所允許的接觸電壓和跨步電壓。
1.3.2、實際工作問題
在對接地裝置進行檢測時，大多數地方都把接地電阻作為主要的技術指標，而忽略了接地裝置的電位分布不均勻所帶來的危險。
1.4、接地裝置的接地引線問題
1.4.1、接地引線的要求
在相關規范中對接地母線和接地引線的材質、截面和點數都進行了明確的規定。但是對于接地引線究竟從接地裝置的哪一點引出，規范并沒明確的規定。但作為接地裝置，從電氣通路的角度是相通的，不論何種用途的接地接引點，都應以最短最便利的途徑引入。
1.4.2、實際存在問題
(1）各種接地引線相互纏繞，比較混亂，相互容易產生干擾。
(2）接地引線材料不合乎規范要求。使用其它金屬線代替接地線。其它金屬線不具備通過事故大電流的能力，接觸也不牢固，故障電流會迅速熔化金屬線，斷開接地回路，危及人身安全，這是容易發生習慣性違章之處。
(3）接地引線的線徑與電氣設備的電壓等級不相匹配。如安裝SPD時，每一級的接地線的要求都不一樣。
(4）接地引線不正確。為了施工簡便，某些接地線掛在金屬管上，雖接地電阻達到要求，但是不符合技術要求，還有可能使金屬管帶電，給他人造成危害。在一個接地線中串接了幾個需要接地的電氣設備
(5）接地引線過長，使得線路上產生高電位；
(6）接地引線導通性能難確定?，F在很多建筑物都是利用建筑物主筋作為引下線，所以在地面無測試點，就把測量線接地屋面上來引下線的電阻值，然后以此值的大小來判斷引下線的導電情況。然而在整個避雷裝置已形成整體后，檢測結果只能反映所有引下線并聯時通斷狀態，不能正確檢測每根引下線通斷及電阻值的大小，也不能反映并聯引下線電阻值的大小。
1.5、接地裝置的腐蝕問題
1.5.1、腐蝕情況
接地裝置長期處在地下，特別是土壤電阻率低的地方，一般是比較潮濕并且還含有一些可溶的電解物質、酸、堿、鹽等成分這些水分和電解質對接地裝置產生腐蝕，會極大的影響裝置的使用壽命，造成接地網局部斷裂，接地線與接地網脫離，形成嚴重的接地隱患或構成事故。
1.5.2、腐蝕造成可能事故
(1）由于接地裝置的腐蝕會造成其截面的直接減少，結果使得接地裝置接地電阻超標；
(2）因腐蝕斷裂造成一些設備“失地”，使設備處于無接地狀態；
(3）因地下網腐蝕斷裂使地網分割成幾塊，從而形成多個“獨立”的接地裝置的局面，發生不同系統間的地電壓反擊等事故；
(4）由于不同程度的腐蝕，將對接地裝置的不均勻的地電位分布，從而造成跨步電壓和接觸電壓的危害。
1.5.3、接地裝置容易發生腐蝕的部位主要有：
（1）設備接地引下線及其連接處；
（2）各焊接頭；
（3）均壓帶；
（4）水平接地體。
2、結論
通過上面對接地裝置多方面的歸納和總結，為了能保證接地裝置的安全可靠地運行，我們要對接地裝置有一個全面的科學認識，要從多方面去了解接地裝置的運行情況，才能對其性能做出客觀的評價。

參考文獻
[1] GB50057-94，建筑物防雷設計規范[S].
[2] GB50343-2004，建筑物電子信息系統防雷技術規范[S].