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1、雷电防护及等电位接地的探讨与丿应川摘要：H前，防宙接地工程五花八门，计算机及电子设备受宙击损坏逐年増多。木文依据TECH关防宙标准（如IEC1312-I）和国家右关防雷标淮（如GB50057-94）,结合笔者多年來在防雷理论及防雷工程研究、实践经验，论述雷电防护等电位接地系统中迫切需要解决的有关问题。关键词：等电位接地接地汇集环宙电先导阻抗变换1线路过电压、过电流损坏设备的原因分析及防护方法1.1苗击避雷针、避雷带、电源线、信号线产生感应过电压（过电流）的现象是经常发生的。1.2图1中的电了设备A和B是两台互相传输数据的设备，假设电源线上传输进來
2、5kA雷电电流波U0/350US）,按图2所示的等效电路.设备是否会被损坏？图丨独立接地系统的设备电位羞图121假设：电源避雷器卩性能优良，其响应时间和导通后的残压不会损坏电子设备A,雷电流I^5kA全部流经避宙器卩进入接地点G入地；接地电I；且Ri=1Q、R3=1Q.li.，［.为独立接地。雷电流Ip流过接地电阻R时,接地点6的地电位将抬升为UG1=Ip•R,=5kVo1.2.2该电位5此时会加到电源的输入端「，而设备A的接地点S为零电位，则电源输入端与入地点G之间的电位差V曲=5kV。电子设备开关电源能耐受的最高电压为800〜1500W10/
3、350uS波）,若5kV的电压波加到a】一G,两端,则设备A的电源端将被过电压损坏。1.2.3为了避免设备A的电源端免受宙击损坏,应将接地点G与&相连接（如图2所示）。配电箱电子设备A电子设备B图2用避雷器防宙的等电位接地图.2.4从1.2.3项看,G?电位变为5kV,此时,信号传输线另一端设备B的接地点Gs为零电位,而信号接口a2与接地点G2之间的电位差g变成了5kV,从而使信号接口a?损坏。1.2.5要保护信号接口a2,应在信号接口a2和接地点G/之间安装残压小的信号避雷器Pa,且接地点必须与Gm相连。1.2.6山1.2.4项可以看叽设备信号
4、接【I被宙击损坏，该雷电不一定是山信号传输线产生的感应过电压所致。1.2.711J1.2.5项可以发现，虽然设备A的信号接IIa?并未损坏，但5kV的电压已加到a占Gs端，那么信号接口X会损坏吗?理论计算与实验结果表明:「至X的信号传输线,如果线径Wlmm,长度大于100m,则线阻加上导线的分布电感所形成的电抗分压，使得加到X与G：｛的电JRV翻小于100V,但如果传输线小-f100m,则冇可能使V^>100V而使设备B受到宙击损坏。1.2.8为使设备B得完好保护，应同设备A—样按1.2.3和1.2.5项的要求去做。假设宙电从信号线上产生，其分析
5、方法，防护手段同1.2.1至1.2.8o2直击雷损坏设备的原因分析和防护方法2.1图3是建筑物受育击宙后羞内设备受损坏的示意图•图屮A、B、C是处在不同楼层的电子设备;Sa、Sb、Sr为各设备之间互相通信的信号线；s是与建筑物外的设备通信信号线：G
6、、G“G伪不同楼层建筑物内部钢筋引下线；L、La、Lb.Lt为设备供电线路；Rs为设备工作接地，Rc为建筑物防宙接地,G,G『为设备丁作接地在主杆线上的接地点；P..巴分别为电源避雷器和信号避雷器。雷击建雷带图3建筑物内设备受宙击分析示意图2.2假设雷电直接打在建筑物楼顶避雷带上,入地雷电流I=100
7、kA,R<,=1Q、Rs=lQ。此时,G“G?、G3所处的各楼层的电位都将抬升lOOkV,如果6、G,G占防雷地不相连接，就会发生设备工作地线与建筑物楼板到处打火的现象(kill)，因为lOOkV的电位差可击穿的空气距离达300〜500mm(山当时的空气绝缘程度而定)。2.3如果Rg与Rs相距较远（如20m以上），设备工作接地线与楼板、墙壁绝缘较好,地电位的抬升不足以击穿设备工作地线。但宙击时，工作人员刚好与设备机壳相接触，人身体上的某一部位又与地板或墙壁相接触，宙电将会流过人体进入设备工作接地，人身安全必将受到伤害（作者本人亲眼看到此类事故的发
8、生）。2.4当2.2项和2.3项的事故发生后，高电位进入设备击穿设备的电源端或信号端口，宙电从电源线或信号线流出，构成了宙电流冋路，使设备受到损坏，适成宙电电流波的低电位引入现象。2.4.1为了避免2.2项和2.3项事故的发生，R（,与Rs必须是同一个接地体，即设备工作地和防宙地必须联合接地；联合接地后，人身安全了。2.4.2联合接地后，设备就安全了吗？不，雷击时，设备机壳通过工作地线流入接地体，山于地线的分布电感及线电阴产生的线电压降很大（分布电感产生的线电压将在下一节讨论），很难保证设备A与B与C之间的地电位是相等的，当电位差大于100V以上
9、就有可能使Sc、Sr、Sa和S的接口通过信号连接线将宙电流（或过电压）引入而损坏接口;当雷电产生的电位差大于800〜1500V,电源输入
