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共用接地之接地电阻值的探讨
摘要：从建筑防雷装置的结构来探讨接地电阻值的设计。 关键词：接地共用接地接地电阻 接地是建筑物防雷最重要的环节，以往人们总是喜欢探讨接地电阻值的要求，认为接地电阻越小避雷效果就越好。因为接地电阻值越小散流越快、高电位保持时间短，其跨步电压、接触电压也越小。特别是许多设计上要求共用的接地电阻在1Ω以下。笔者认为这不尽合理，而且认为接地装置的结构比接地电阻更为重要。 现代的建筑物内部有许多不同性质的电气设备，需要多个接地装置。早期采用的是独立接地系统，如图1。它的优点在于系统（特别是通信系统）之间不会造成互相干扰；但是由于各通信系统和交流电源系统的接地是为了获得一个零电位点，在各系统分别接地的情况下，一旦发生雷击，各系统的接地点的电位可能相差很大，如图1，假定1、2、3号系统对某一台设备中的不同系统提供接地，如电源、逻辑、外壳。当几万V 的雷电冲击波从1号送进来，那么在这台设备的线路板分别与这几号系统相接的部分就承担各地网之间的高电压而被击穿。 由于采用独立接地方式的计算机通信网络等特别容易被雷击，所以后期采用了共用接地方式，如图2。在雷电流冲击接地电阻上产生的高电压，将同时存在各系统的接地线上，各系统的接地线之间不存在高电位差，也不会发生同一台设备的各接地系统之间的击穿现象。 随着技术的发展，建筑物还使用了环行接地和等电位连接技术。环行接地网主要是使被接地界面内的电场分布均匀，来减少跨步电压和高压反击的危险。而等电位连接就是把建筑物内、附近的所有金属物全部采用可靠的电气连接，使建筑物成为一个很好的等电位体，从而保证在雷击时，内部的所有设备和金属体都近似等电位，减少高电位的反击和人被雷击的事故。 在建筑物内，雷击的破坏主要来源于雷击带来的高电位差，如果能消除这种高电位差，就可以减少这种破坏。正如法拉第笼揭示的原理，等电位能消除高压带来的危害。 由此，我们可以知道，建筑物和其内部的设备避雷能力与接地装置的结构密切相关，在采用等电位技术的连接时，使得建筑物和内部的设备避雷能力大大提高。 二、接地电阻 在很多设计和文献中提到，共用接地的接地电阻要在1Ω以下。这个数值的提出是不合理的，可以简单的计算一下： 建筑物内220/380V的用电设备，其绝缘冲击电压为6kV（国际电工委员会的规定）；当建筑物的避雷装置遭到直接雷击时，雷电流幅值取25kA（累计次数取50％）。 1Ω按工频接地电阻等于1Ω冲击接地电阻考虑 1Ω×25kA＝25 kV>6kV，约为耐冲击电压的4.2倍。 也就是说1Ω的接地电阻值也不能保护建筑物内的用电设备，单从接地电阻值方面考虑，必须要0.24Ω的接地电阻值，这是现场几乎不可能达到。 所以，共用接地的接地电阻值要在1Ω以下，是不合理的，经济上是浪费的。 三、综述 GB 50057-94《建筑物防雷设计规范》在第3．2．4条条文说明中也有以下陈述： “第六款，为了将雷电流流散入大地而不会产生危险的过电压，接地装置的布置和尺寸比接地电阻的特定值更重要。” “由于本条采用了若干等电位措施，本款的接地电阻值不是起主要作用，因此，没有提出接地电阻值的具体要求。” 所以，笔者认为接地系统的结构在一定意义上比接地电阻的欧姆数更为重要。在共用接地的条件下，如果装设了过电压保护器来防止用电设备绝缘击穿，那么共用接地装置接地电阻的大小对建筑物来说就是次要的，因为只要电压值大于过电压保护器的动作电压，该过电压均能在瞬间使过电压保护器动作，并使其两侧的设备在此瞬间短接而得到等电位。 |
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