浅谈防雷接地系统的作用及应用

浅谈雷电的危害及硅铁炉防雷接地系统的改造作者：李旭（君正实业动力分厂）摘要雷电灾害是十大自然灾害之一，全球每天约发生800万次雷电，每年因雷击造成的人员伤亡、财产损失不计其数。我厂在2013年6月14日雷雨天气，感应雷造成部分电气设备的损坏，给公司安全生产带来严重威胁，经检测分析硅铁炉地下接地网存在锈蚀现象，性能降低。关键词雷电危害；雷电形成；铁合金防雷改造1．引言雷电是一种大气中放电现象，产生于积雨中，积雨云在形成过程中，某些云团带正电荷，某些云团带负电荷。它们对大地的静电感应，使地面或建（构）筑物表面产生异性电荷，当电荷积聚到一定程度时，不同电荷云团之间，或云与大地之间的电场强度可以击穿空气（一般为25-30KV/cm），开始游离放电，我们称之为先导放电。云对地的先导放电是云向地面跳跃式逐渐发展的，当到达地面时（地面上的建筑物，架空输电线等），便会产生由地面向云团的逆导主放电。在主放电阶段里，由于异性电荷的剧烈中和，会出现很大的雷电流（一般为几十千安至几百千安），并随之发生强烈的闪电和巨响，这就形成雷电。雷电具有很强的破坏性，主要有直击雷、雷电感应、雷电波侵入和地电压反击四种形式。其中又以感应雷和电压反击对弱电设备破坏能力最强。当天空的雷雨产生雷击时，其将携带高负荷雷电脉冲、电压及电流，以电磁波形式无规则释放，从而导致雷区域1～5公里范围内(视雷电波强度而定)所有带金属的导线(如高空架设天线、有线电视电缆、通信电缆、供电系统电缆等)，在瞬间内感应到相应强度的脉冲电压及电流，这些电流沿着电器设备上的各种电源电线或信号电缆进入电器设备内部，在雷击电压超过电器设备额定抗电压的瞬间击坏内部器件；主要原因是由于连接在电器上所有电线电缆所带的电压高低不等，高电压就会往低压冲去，形成电流，从而将电器设备局部击坏，造成整个设备系统瘫痪，严重时甚至把整机击毁，甚至触及到人身安全。雷电的电磁效应：雷云对地放电时，位于雷击点附近的导线上，将产生感应过电压，其幅值一般可达几十万伏，它会使电气设备绝缘发生闪络成击穿，甚至引起火灾和爆炸，造成人身伤亡。雷电在放电过程中，呈现出电磁效应、热效应以及机械效应。它对建筑物、电气设备及人身都有很大危害。雷电的热效应：雷电流通过导体时，会产生很大的热量。在雷电流的作用下，会使导体熔化。在实际运行中观察到避雷线烧断现象，都与雷电流的热效应有关。雷电的机械效应：强大的雷电流的机械效应表现为击毁杆塔和建筑物，劈裂线路的木电杆。2．存在的问题2.1硅铁炉沿建筑外围及配电系统共检测8个点，硅铁炉电仪值班室测量接地阻值为1000欧姆以上、10#炉烟囱基础的接地电阻20欧姆超出规定，其他点的阻值均在4欧姆以下，符合建筑物防雷设计规范规定，但整个接地网中有断路。2.2硅铁炉接地网接地线沿地面铺设，连接部位焊接面积不足，外漏在地面的接地线锈蚀严重。接地网不完善、性能减低。2.3硅铁炉电炉变阻容保护装置陈旧，保护性能降低。2.4硅铁炉屋面无防雷带。3.改造措施3.1在硅铁炉楼顶安装接地网，4根引下线接至接地网，高于屋顶的除尘排烟管与防雷网连接，在楼顶至高点制作10根引雷针。3.2硅铁炉新增室外地网，沿厂房的南北空地处各埋设地网，两个地网电位相等可靠连接，8台电容器室的设备与接地网可靠连接。3.4硅铁炉2个除尘配电室安装接地汇流排与地网可靠连接，控制仪表、PLC的总电源开关安装防雷击电涌保护器。4.具体实施通过完善对接地网断路的焊接及并联，制作接地网，减小设备间电位差，安装电源系统过压保护设施对雷电过压逐级限压，对铁合金屋面防雷网与接地网连接，防雷网与除尘排烟管的连接，达到雷击经接闪器从避雷引下线至接地系统。4.1防雷网4.1.1在硅铁炉厂房女儿墙顶部沿结构外侧向内量90mm弹出支架安装中心线，然后用电锤打孔，打孔水平间距1000mm，转角处300mm～500mm,打孔深度不小于80mm。统一使用¢10mm的镀锌圆钢敷设安装。4.1.2支架埋设先用气筒将孔内灰尘清理干净，然后将支架放入孔内，同时用清水淋湿空洞，再用水泥砂浆将支架埋牢，外露长度120mm。4.1.3焊接处的焊渣应敲掉，进行局部调直后刷防锈漆及银粉漆。4.1.4避雷线平直、牢固，高低无起伏和弯曲现象，距离建筑物一致。4.2接地网4.2.1地网开挖前做好地下检测，确认无电缆沟、水管等管线后施工，接地网地埋与地面-600mm以下，接地网距离建筑物宜不少于1.5m。4.2.2制作了35×6m的2个接地网，共计面积为420m2，使用4×40mm的镀锌扁钢与接地极焊接，地极之间距离为5米，扁钢搭接长度不小于扁钢的2倍宽度。4.2.3垂直接地极安装作业，将长度为2.5m的φ50钢管垫上厚木块轻敲将其打入设计深度，顶端露出150mm与水平接地体焊接。5.结语5.1雷电对建筑物的损害途径是多方面的。因此建筑物的防雷保护设计是一项既简单又繁琐的内容，但对建筑物的安全使用、电气设备的正常运行有着至关重要的作用，总之，防雷保护设计应综合考虑，才能获得良好的效果。5.2提高我厂防雷系统的性能，避免因夏季雷击和雷辐射对电气器件的损坏，保障设备的正常运行保障公司的财产避免损失。5.3防雷措施虽无直接经济效益，但间接保障设备的及人的安全，防止镭辐射危害的经济效益是无法估量的。