如何防止流经地线的瞬时高压浪涌

在电气系统中，地线作为保障设备和人员安全的重要防线，承担着将电气设备的金属外壳、线路中的多余电荷以及故障电流引入大地的关键任务。然而，当系统遭遇瞬时高压浪涌时，地线可能会成为高压浪涌的通路，若不加以有效防范，会对电气设备甚至整个系统的安全稳定运行构成严重威胁。因此，探讨如何防止流经地线的瞬时高压浪涌，具有重要的现实意义。

一、优化接地系统设计

(一)合理选择接地方式

常见的接地方式有 TN 系统、TT 系统和 IT 系统。在 TN 系统中，电气设备的金属外壳通过保护线(PE 线)与电源中性点直接相连，这种接地方式适用于工业企业和民用建筑等大多数场所。在选择 TN 系统时，要确保 PE 线的截面积足够大，以承受可能出现的故障电流和瞬时高压浪涌。TT 系统则是电气设备的金属外壳直接接地，与电源中性点的接地相互独立，常用于农村和一些对供电连续性要求不高的场所。对于容易遭受雷击等产生瞬时高压浪涌的区域，TT 系统可以通过合理配置接地电阻，有效降低浪涌电压对设备的影响。IT 系统中，电源中性点不接地或经高阻抗接地，电气设备的金属外壳直接接地，适用于对供电连续性要求极高的场所，如医院的手术室、矿井等。在这些场所，IT 系统能够在发生单相接地故障时，维持系统的正常运行，同时减少瞬时高压浪涌对设备的损害。

(二)确保接地电阻达标

接地电阻是衡量接地系统性能的重要指标。一般来说，接地电阻越小，接地效果越好，能够更快地将瞬时高压浪涌引入大地，降低设备外壳的电位。在设计和施工接地系统时，要根据实际情况采取有效措施降低接地电阻。选择合适的接地材料，如采用导电性好、耐腐蚀的铜材作为接地极。合理布置接地极，增加接地极的数量和长度，扩大接地面积，提高接地系统的散流能力。在土壤电阻率较高的地区，可以采用降阻剂等辅助材料来降低接地电阻。定期对接地电阻进行检测，确保其始终符合设计要求。

(三)做好接地系统的等电位联结

等电位联结是将电气设备的金属外壳、金属管道、建筑物的金属结构等通过导体连接在一起，形成一个等电位体。这样可以在瞬时高压浪涌发生时，使各部分的电位保持一致，避免因电位差而产生的电火花和电击事故。在建筑物内，要将电气设备的金属外壳、配电箱的金属框架、水管、暖气管等进行等电位联结。在工业场所，对于大型设备、金属桥架等也要进行等电位联结。通过做好等电位联结，可以有效防止瞬时高压浪涌在不同设备之间产生的电位差，保障人员和设备的安全。

二、安装浪涌防护设备

(一)选用合适的浪涌保护器(SPD)

浪涌保护器是防止瞬时高压浪涌的关键设备。根据其工作原理和应用场景，浪涌保护器可分为电压开关型、限压型和组合型。电压开关型浪涌保护器在没有瞬时高压浪涌时，处于高阻状态，当电压超过一定值时，迅速变为低阻状态，将浪涌电流引入大地。限压型浪涌保护器则是通过非线性元件，如氧化锌压敏电阻，将浪涌电压限制在一定范围内。组合型浪涌保护器则结合了电压开关型和限压型的优点，具有更好的防护效果。在选择浪涌保护器时，要根据电气系统的电压等级、预期的浪涌电流大小、安装位置等因素，选择合适类型和规格的浪涌保护器。在电源进线处，应安装通流容量较大的浪涌保护器，以保护整个电气系统;在设备前端，可安装响应速度快、残压较低的浪涌保护器，对设备进行精细保护。

(二)正确安装浪涌防护设备

浪涌防护设备的安装位置和安装方式对其防护效果有着重要影响。浪涌保护器应尽量靠近被保护设备安装，以减少连接导线的长度，降低导线电阻和电感对防护效果的影响。在安装浪涌保护器时，要确保其接地良好，接地导线应短而粗，以保证浪涌电流能够迅速引入大地。对于多个浪涌保护器的级联安装，要合理选择各级浪涌保护器的参数，确保它们之间能够协调配合，共同发挥防护作用。在电源系统中，通常会采用三级浪涌保护，第一级安装在电源进线处，用于泄放大部分浪涌电流;第二级安装在配电箱内，进一步限制浪涌电压;第三级安装在设备前端，对设备进行最后的保护。

(三)定期维护和检测浪涌防护设备

浪涌防护设备在长期运行过程中，可能会因老化、过载等原因导致性能下降。因此，要定期对浪涌防护设备进行维护和检测。检查浪涌保护器的外观是否有损坏、变形等情况，查看连接导线是否松动、腐蚀。使用专业的检测设备，对浪涌保护器的性能参数进行检测，如漏电流、残压等。根据检测结果，及时更换性能下降或损坏的浪涌保护器，确保其始终处于良好的工作状态。

三、加强电气系统的日常维护与管理

(一)定期巡检电气系统

定期对电气系统进行巡检，及时发现和处理潜在的安全隐患。检查电气设备的运行状态，查看是否有异常发热、异味、噪音等情况。检查线路的连接是否牢固，是否有破损、老化等问题。在巡检过程中，要特别关注接地系统和浪涌防护设备的运行情况，确保它们能够正常工作。对于发现的问题，要及时进行记录，并安排专业人员进行维修和处理。

(二)提高操作人员的安全意识

操作人员的安全意识和操作技能对电气系统的安全运行至关重要。加强对操作人员的培训，使其了解电气系统的工作原理、操作规程以及防止瞬时高压浪涌的方法。在操作电气设备时，要严格按照操作规程进行，避免因误操作而引发瞬时高压浪涌。操作人员要定期参加安全培训和应急演练，提高应对突发情况的能力。

(三)制定应急预案

制定完善的应急预案，以应对瞬时高压浪涌等突发情况。应急预案应包括应急组织机构、应急响应程序、应急处置措施等内容。在发生瞬时高压浪涌时，能够迅速启动应急预案，采取有效的措施进行处理，减少损失。定期对应急预案进行演练和修订，确保其有效性和可操作性。

防止流经地线的瞬时高压浪涌需要从优化接地系统设计、安装浪涌防护设备以及加强电气系统的日常维护与管理等多个方面入手。通过采取综合措施，能够有效降低瞬时高压浪涌对电气设备和系统的危害，保障电气系统的安全稳定运行。随着电气技术的不断发展，还需要不断探索和应用新的技术和方法，进一步提高对瞬时高压浪涌的防范能力。