刍议水泥厂电气自动化系统的接地防雷控制

【摘要】水泥厂电气自动化系统的接地防雷控制系统能够保证生产和人员安全，是整个工作系统不可或缺的一部分，通过介绍接地防雷控制系统的构成，以及不同条件和环境下的接地电阻计算，提出合理设计电气自动化系统的接地防雷控制，确保电气设备的正常工作，确保整个水泥厂的有效运行。

【关键字】水泥厂；电气自动化系统；接地防雷控制

中图分类号：F407.6 文献标识码：A 文章编号：

信息科技的创新和进步，促进了通信设备的不断发展进步，同时孕育了电气自动化系统。这种系统采用高精度、高集成的电路器件，能够将水泥厂的电气设备连接起来进行集中化管理，提高了企业生产的效率，也方便了企业的日常管理。然而，万事都有两面性，电气自动化系统为水泥厂带来便利的同时，也隐藏着众多潜在危机。其中雷电波的攻击和侵入，对整个水泥厂的人员和生产危害最大，故而需要安装专业的接地防雷控制系统，保证整个水泥厂的正常运行。

1、接地防雷系统

接地防雷系统通常由接地系统和电子防雷系统两部分组成。

接地系统通过一定的导体将埋在深层地下的众多金属接地极连接起来，使整个水泥厂电气设备的零电位点与大地的连接，从而保护水泥厂的安全。而电子防雷系统主要采用一体化系统通过拦截和疏导的方式，将雷电波释放入地，以此来保护设备及人员安全的系统。

接地防雷系统在整个水泥厂工作系统中地位举足轻重，故而工作人员要设计合理完善的接地防雷控制，保证水泥厂设备、人员的安全，保证水泥厂的正常有序运行。

2、接地防雷控制系统的构成

一个完整的接地防雷控制装置通常包括防雷装置和接地装置两部分。

防雷装置主要由雷电接收装置和下引线组成。常用的雷电接收装置有避雷针、架空地线、接闪器等，其主要作用就是直接或者间接收集雷电释放的冲击波。下引线实际上是一个连接雷电接收装置和接地装置的导体。防雷装置工作和运行的主要原理是：雷电发生时，会释放大量雷电流，威胁电气设备的正常运行。而通过防雷装置，雷电流会自动被接闪器接收，之后通过下引线接入大地中，众所周知，大地的电容量极大，且电阻较低，其任何一点的电位都为零，这样就能够降低雷电流对电气设备的危害。

接地装置是接地线和接地体（极）的总称。接地线和接地体都是金属导体，但接地线一般由电气设备的接地端子担任，主要连接的是零线和接地体；而接地体一般被埋在土壤中，与大地直接接触，同时按照敷设方式的不同，接地体还分为垂直、水平两种。接地装置的主要作用就是，通过接地线和接地体，将获得的雷电流引入大地中，之后这些电流会以梯状的方式扩散开来，降低雷电流的强度。

另外在接地装置中，无论接地体和接地线本身或者在与地面接触的过程中，都会有一定的电阻，它们通常被称为接地电阻。接地电阻有接地线电阻、接地体电阻、接地体与土壤接触时的电阻、散流电阻等组成，其中接地线和接地体的电阻占总电阻的1%~2%左右，接地体与土壤接触的电阻占总电阻的20%~60%左右。在接地装置中，降低接地电阻，是整个装置运行的关键。

3、接地电阻的计算分析

通常情况下，当引入地的电流I经过接地体之后，会沿着大地做半球散开运动，而接地电阻计算公式为，其中代表的是接地体的电位，而代表的是电流。这个公式只是理想环境中通用的接地电阻计算，在实际生活中，接地电阻的计算有考虑不同环境、不同影响因素。

3.1静电场环境下的电阻计算

接地电阻计算的基础是半球电极的接地。一般就将埋在地下的半球电极作为样点，将地面作为参考镜面，之后使用镜像法，构造一个球形的全空间电极模型。那么在静电场环境下的球体电容应该是，而接地导球体的电阻，其中r代表的是球体的半径，而代表的是介电常数，代表的是电阻率。又因为在球形的全空间电极中，电流的流出面积会增加一倍，故而要准确计算出半球地级的接地电流电阻，就要将接地电阻减少一半，则其散流电阻，其中代表半球电极半径。从公式中，我们应该看到静电场环境中的电阻计算与接地体的面积大小成反比例关系，要保证电阻最小，通常要使用水平接地级方式。

3.2单一接地体的电阻计算

通常单一的接地体有垂直接地和水平接地两种敷设方式，这两者的接地电阻计算方式为：(垂直接地方式)，(水平接地方式)。其中为土壤电阻率。有公式可知，单一接地体的电阻与土壤的电阻率密切相关。而土壤的电阻率并非一成不变，它会随着天气湿度、季节等的变化而变化，故而需要使用土壤电阻率的季节系数来探测实际土壤电阻率。其转换公式为，其中代表的是土壤的季节变化系数，其具体情况如下：

故而在计算单一接地体的接地电阻时，要根据不同埋深、不同敷设方式、不同土壤电阻率进行精确计算，保证接地电阻的合理性。

3.3水平或垂直材料接地体的电阻计算

接地体的材料不同，其接地电阻的计算方式也会有所不同。垂直接地体的接地电阻，其中代表的是垂直接地体的长度，而代表的是接地体的直径。

而水平接地体的接地电阻其中h代表的是接地体的埋深，而E代表的是其形状。从式中可以看出在接地体长度稳定的情况下，其形状系数越大，那么接地电阻就越大。可见接地电阻与接地体形状系数的关系密切，表2是不同形状的水平接地体形状系数值：

从图表中可知，当接地体的材料为直线水平形状时，形状系数是最小的，那么这时的接地电阻也是最小的。故而在进行计算的过程中，要充分其接地体的形状和特性，保证计算的准确性。

将接地防雷控制系统应用于水泥厂的电气化系统中，能够减少雷电发生时产生的巨大雷电流对电气设备的破坏，保证电气化系统的正常运行，保证水泥厂员工的人身安全，从而促进水泥厂有序有效地发展生产。

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