防雷器与其它各类接地共享与互联问题的探讨

发布时间:2018-11-08 18:39 　 浏览次数：

第35届中国气象学会年会 S19 雷电物理和防雷新技术——第十六届防雷减灾论坛交流论文；作者：黄克俭 邳莹 （湖北省防雷中心）

各类主要接地类型及其作用

接地的作用归纳来说，是基于下述两个基本功能而达到对人身和设备保护以及维持系统正常运作的目的。第一是引导电荷流入大地；第二是使连接到地的导体具有等于或近似于大地的电位，起基准电位的作用。

我们从接地这两个最基本的功能引申出接地的类别及其它的主要作用。

把静电电荷引入到大地的接地极系统，叫“静电接地”；把感应到屏蔽层上的电荷引入到大地的接地极系统，叫“屏蔽接地”；把雷电电荷（包括直击雷和雷电感应产生的电荷两类）引入到大地的接地极系统，叫“防雷接地”；让电子系统在信号传输中有一个基准电位，叫“信号接地”(或“逻辑接地”)；让电气装置的非载流金属部分保持在零电位，叫“设备保护接地”（或“保护接地”）。该“保护接地”的作用主要有如下三点：一是限压，二是限流(为故障电流建立有效的地回路)，三是抗干扰；让电力系统的中性点处在零电位，把电力系统中的不平衡电流、故障电流引入到大地的接地极系统，叫“工作接地”（或“系统接地”）。该“工作接地”的作用主要有如下三点：一是有利于系统稳定运行，二是降低电力设备和线路的绝缘水平，从而降低设备的制造成本和线路的建设费用，三是保证继电保护的“可靠性”(对于“接地保护”，相比于中性点不接地而言) 。

防雷地与其它各类接地共享与互联问题的探讨

在实际工作中，防雷接地与其他类型的接地的关系，即是独立接地，联合接地，还是共用接地。这是我们最关心的问题。要弄清这一个问题，我们首先分析各类接地的特点： 

“静电接地”、“屏蔽接地”、和“保护接地”等引上连接的都是非载流金属导体，在正常运行中，没有电流或只有较小的感应电荷流入地中，属于“干净的地”。而“工作接地”引上连接的有电力系统中的中性线，中性线将不平衡电流引入接地网，该电流相比于“静电接地”、“屏蔽接地”引入地中的电流要大得多，由于地中经常存在大电流，因此，属于“不干净的地”。“信号接地”虽然引上连接的是载流金属导体，但为弱电信号，信号电平低，电流小，因此，流入地中的电流非常小，不足以对其它的接地产生干扰。反而是因把地作为信号的基准电位，即容易受干扰，又害怕受干扰，因此，属于“脆弱的地”。

最后，我们分析一下“防雷接地”的特点。

“防雷接地”引上连接的是引下线和接闪器，在无雷电接闪时，无电流流入地中。当接闪器接闪雷电时，有强大的电流流入地中。虽然接闪器接闪雷电的次数少，时间短。但，由于雷电流幅值高，陡度大，在地中引起的电位升大，不仅仅是对连于该地的电气和电子设备产生干扰问题，而是要损坏连于该地的电气和电子设备，有的甚至对人身造成伤害。因此，应将“防雷接地”归入“不干净的地”，属于“极不干净的地”。

在分析了各类接地类型的特点之后，我们来讨论“防雷接地”与其他接地的共享与互联问题。

我们认为，各类接地共享与互联应考虑如下的原则：

第一是不能因地的共享与互联对电气和电子设备造成损害，对人身造成伤害；第二是不能因地的共享与互联产生电磁兼容问题从而影响电气和电子设备的正常运行。

首先，我们讨论防雷地及其它功能地的互联问题:

所谓的互联是指上述各功能接地都有自己的接地，并将这些地用导体连接起来，形成为一个联合的接地。一般情况下，由于“静电接地”、“屏蔽接地”、和“保护接地”不是作为基准电位，与“工作接地”相连后不存在电磁兼容问题，因此，这些地往往与“工作接地”共用一个地。这样，防雷地及其它功能地的互联问题就变成了防雷地、“信号接地”和“共用接地”（指“静电接地”、“屏蔽接地”、“保护接地”和“工作接地”共一个地）的互联问题了。由于，雷电流幅值高，陡度大，在地中引起的电位升大，存在对等电位措施不到位的电气和电子设备产生地电位反击的危害隐患。因此，防雷地与“共用接地”的互联是有条件的，其条件是：“共用接地”系统的等电位措施要到位，对于分流系数小的直击雷防护系统，还应加强防接触电压、跨步电压以及地电位反击措施。对于“信号接地”而言，信号一般指模拟信号或者能量较弱的数字信号，易受电源波动或者外界因素的干扰，导致信号的信噪比（SNR）下降。因此，对信号地的要求较高，也需要在系统中特殊处理，避免和大功率的电源地、数字地以及易产生干扰地线直接连接。尤其是微小信号，信号地通常需要采取隔离技术来避免干扰。因此，“信号接地”与“共用接地”相连存在电磁兼容问题，所以，“信号接地”与“共用接地”一般是不相连的，由于防雷地与“共用接地”互联，那么，防雷地与“共用接地”互联的联合接地是独立于“信号接地”的，为避免雷电接闪时对信号系统造成损害，其“信号接地”的信号系统与防雷地和引下线间隔距离要到位。

第二，我们讨论防雷地及其它功能地的共享问题:

所谓的共享是指防雷地与上述各功能接地共用一个接地。这种情况在城市高楼中比较普片存在，如一栋较高的智能大楼，包括防雷接地在内的各功能地共用大楼的基础地。这种防雷地及其它功能地的共享也是有条件的，其条件是各功能接地的系统的等电位连接措施要到位，与防雷引下线间距要到位。如若“信号接地”因电磁兼容问题而采用独立地时，信号接地须与共用地采用暂态连接。

最后，我们讨论防雷地及其它功能地的独立问题:

    所谓的独立是指防雷地相对于其它功能地为独立的接地，其独立也是有条件的，条件是：独立的防雷地与各功能接地之间（各功能接地系统与防雷引下线）间隔距离要到位。采购防雷器欢迎咨询社保电子：www.sbdz.com