1、有關(guān)概念

　　把電氣設(shè)備與接地裝置連接起來，稱為接地。電氣設(shè)備的接地是保證人身安全及電氣設(shè)備正常工作的重要部分，也是防雷技術(shù)最重要的環(huán)節(jié)。接地按其作用可分為三類：

　�。�1）保護(hù)接地，指正常情況下將電氣設(shè)備外殼及不帶電金屬部分的接地。如發(fā)電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備外殼的接地。

　�。�2）工作接地，指電力、通訊等系統(tǒng)中利用大地做導(dǎo)線或?yàn)楸ＷC其正常運(yùn)行所進(jìn)行的接地。如供電系統(tǒng)中的三相四線制中的地線，某些變壓器中性點(diǎn)接地等。

　�。�3）防雷接地，指過電壓保護(hù)裝置或設(shè)備的金屬結(jié)構(gòu)的接地。如避雷器的接地、避雷針構(gòu)架的接地等，也稱過電壓保護(hù)接地。

　　接地裝置由接地體和接地線組成。

　　接地電阻，指電流通過接地裝置流向大地受到的阻礙作用。在數(shù)值上，接地電阻是電氣設(shè)備的接地體對接地體無窮遠(yuǎn)處的電壓與接地電流之比，即

　　Re＝Uj／Ie

　　式中：Re——接地電阻（Ω）

　　Ie——接地電流（A）

　　Uj——接地體對接地體無窮遠(yuǎn)處的電壓（V）

　　影響接地電阻的主要原因有土壤電阻率、接地體的尺寸、形狀及埋入深度、接地線與接地體的連接等。

　　2、防雷接地裝置的結(jié)構(gòu)

　　無論是防直擊雷或感應(yīng)雷，最終都是通過接地裝置將雷電流送入大地。所以，沒有完善的接地裝置是無法完成避雷任務(wù)的。

　　在防雷工程設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收中，人們往往習(xí)慣單方面追求接地電阻的數(shù)值，將接地電阻的大小，作為衡量防雷工程質(zhì)量的最重要指標(biāo)，認(rèn)為接地電阻越小，防雷效果越好，被保護(hù)的對象就越安全。對避雷系統(tǒng)接地裝置的接地電阻值有一定的要求是無可非議的，因?yàn)榻拥仉娮柙叫�，散流越快，落雷物體高電位保持時(shí)間就越短，危險(xiǎn)越小，以至于跨步電壓、接觸電壓也越小。然而，理論和實(shí)踐證明，接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)較接地電阻更應(yīng)受到重視。

　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對現(xiàn)代建筑物這一名詞已不陌生。所謂現(xiàn)代建筑物，即標(biāo)志著建筑物內(nèi)有供電、計(jì)算機(jī)、通訊等系統(tǒng)在運(yùn)行。為了這些系統(tǒng)的安全運(yùn)行，往往需要多種類別的接地裝置，怎樣合理、科學(xué)的處理其相互關(guān)系也就成為不可回避的問題。

　　3、獨(dú)立接地已基本被取代

　　獨(dú)立接地是指需要接地的系統(tǒng)分別獨(dú)立地建立接地網(wǎng)，且各接地網(wǎng)之間要求有足夠的距離。這種接地方式在50和60年代較多采用，原因是各接地系統(tǒng)之間不會造成相互干擾，這一特點(diǎn)在通訊系統(tǒng)中顯得尤其重要。但近年來這種獨(dú)立的接地方式除非在特別危險(xiǎn)的環(huán)境下必須采用外，在絕大多數(shù)情況下，均采用共同接地方式。這是因?yàn)椋?/p>

　�。�1）各通訊系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和電源系統(tǒng)的接地是為了獲得一個(gè)零電位點(diǎn)。如果各系統(tǒng)分別接地，當(dāng)發(fā)生雷擊的時(shí)候各系統(tǒng)接地點(diǎn)的電位可能相差很大。假定“1”為交流電源接地，“2”為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的邏輯接地，“3”為機(jī)殼安全保護(hù)接地。在假定電流沖擊波從“1”中引進(jìn)，由于雷瞬時(shí)電壓可達(dá)數(shù)十萬伏，這就意味著同一臺計(jì)算機(jī)上電源、通訊線和外殼相接的有關(guān)部分就要承擔(dān)各地網(wǎng)間的這一高電壓，因此造成有關(guān)部位的擊穿損壞。對于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，調(diào)制解調(diào)器和網(wǎng)卡將首先被擊穿。據(jù)了解，在計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò)中，各系統(tǒng)采用獨(dú)立接地被雷擊損壞的概率遠(yuǎn)高于共同接地的情況。

　　（2）在一座樓房或一個(gè)建筑群范圍內(nèi)，分別做幾個(gè)互相沒有電氣聯(lián)系的地網(wǎng)是相當(dāng)困難的，尤其在現(xiàn)代的大城市更是如此。因此采用獨(dú)立接地方式時(shí)要求各地網(wǎng)之間至少要有近20m的距離，同時(shí)又要與各種地下金屬管道、電纜金屬屏蔽層和各大金屬構(gòu)件有足夠的距離。這些要求在實(shí)際設(shè)計(jì)和施工中是難以做到的。即便在新建系統(tǒng)時(shí)做到了，在日后的系統(tǒng)維護(hù)和城市其它改造中這些要求也極易受到破壞。

　　以上是獨(dú)立接地逐漸被取代的根本原因。

　　4、一點(diǎn)接地及干擾分析

　　設(shè)置獨(dú)立接地系統(tǒng)的一個(gè)主要的原因，是為了避免信號干擾和消除“噪音”。理論和實(shí)踐證明，不采用獨(dú)立接地方式，上述問題也是可以得到圓滿解決的。

　　60、70年代，“干擾”也被稱為無線電干擾，因?yàn)榻^大多數(shù)電子噪音和干擾信號均在無線電頻段內(nèi)。隨著科技發(fā)展，大量的電子計(jì)算機(jī)、數(shù)字技術(shù)、邏輯電路在人們的日常生活和工作中被采用，干擾的定義也被引申為“電磁干擾”。

　　電磁干擾可分為導(dǎo)電性電磁干擾和輻射性電磁干擾，前者的干擾能量是通過線材或電纜從一個(gè)電路傳送到另一個(gè)電路的。減少導(dǎo)電性電磁干擾的途徑是通過電路的合理設(shè)計(jì)、采用濾波器和電路的合理接地來實(shí)現(xiàn)；輻射性電磁干擾的干擾能量是通過空氣中的電磁場傳送的。通常在設(shè)計(jì)電子設(shè)備外殼、箱體以及布置設(shè)備的線路、接地線時(shí)，通過選用理想的屏蔽材料、構(gòu)造技術(shù)和合理布置設(shè)備的線路、接地線，以及采用科學(xué)的接地技術(shù)來減少輻射性電磁干擾。由此可見，做好接地是有效防止電磁干擾的重要途徑。

　　低頻干擾絕大部分是通過線路互相耦合而來的，即所謂共阻耦合。當(dāng)兩個(gè)電路電流流經(jīng)一個(gè)公共阻抗時(shí)，一個(gè)電路上的電流在這個(gè)公共阻抗上形成的電壓會影響到另一個(gè)電路，這就是共阻抗耦合。

　　5、環(huán)形接地和等電位連接

　　環(huán)形接地網(wǎng)就是把接地體沿建筑物周圍圍成一個(gè)閉合環(huán)。這樣的接地網(wǎng)可以使界面以內(nèi)的電場分布比較均勻，減少跨步電壓對人的危害，也可減少室內(nèi)在被雷擊時(shí)，由于地面電位梯度大產(chǎn)生對設(shè)備高電壓反擊的危險(xiǎn)。

　　等電位連接是把建筑物內(nèi)所有金屬物，如混凝土內(nèi)的鋼筋、自來水管、煤氣管，以及其它金屬管道、機(jī)器基礎(chǔ)金屬物和大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統(tǒng)的零線、防雷建筑物的接地線，統(tǒng)統(tǒng)用電氣連結(jié)的方法連接起來（焊接或可靠的導(dǎo)電連接），使整個(gè)建筑物空間成為一個(gè)良好的等電位體。當(dāng)雷電襲擊的時(shí)候，在這建筑物內(nèi)部和附近大體上是等電位的，而不會發(fā)生內(nèi)部設(shè)備被高電位反擊和人被電擊的事故。此外，在電力線、電話線、電視信號電纜、電子計(jì)算機(jī)訊號傳輸線等，一切與外界有聯(lián)系的金屬線都要接上合理的過電壓保護(hù)裝置（避雷器），且裝置要與建筑物的防雷接地裝置直接進(jìn)行電氣連結(jié)，使之成為等電位（實(shí)際上是準(zhǔn)等電位，因?yàn)檎�常時(shí)各導(dǎo)線之間的電位差和雷擊時(shí)的殘壓與雷電壓比較是微不足道的，所以一般把這樣的連接也稱為等電位連接）。

　　由于采用等電位連接，不但使建筑物及其內(nèi)部的設(shè)備防雷能力大大提高，也可以放寬對建筑物接地電阻的要求。這樣可減少建設(shè)投資，減低施工難度，尤其是在干旱、沙漠和山地土壤電阻率高的地區(qū)更為重要。

　　關(guān)于共用接地的接地電阻值，許多文獻(xiàn)建議共用的接地電阻要在1Ω以下。這是不合理的，經(jīng)濟(jì)上是浪費(fèi)的，姑且不論這1Ω是工頻還是沖擊接地電阻。就按1Ω工頻接地電阻等于1Ω沖擊接地電阻考慮，建筑物內(nèi)220／380V用電設(shè)備，其絕緣耐沖擊電壓按國際電工委員會的規(guī)定為6kV.當(dāng)建筑物的防雷裝置遭直接雷擊時(shí)，雷電流幅值在積累次數(shù)取50％時(shí)其值為35kV，它與1Ω接地電阻的乘積為35kV，這是上述耐沖擊電壓6kV的5.8倍。在共用接地的條件下，防止用電設(shè)備絕緣擊穿的最主要措施是采用在絕緣導(dǎo)體與共用接地系統(tǒng)之間裝設(shè)過電壓保護(hù)器。在特殊條件下，某類金屬物體不允許與共用接地系統(tǒng)直接連接時(shí)，也要在它們之間裝設(shè)過電壓保護(hù)器，以防發(fā)生跳擊而在大氣中產(chǎn)生火花。過電壓保護(hù)器是用來限制存在與某兩物體之間的沖擊過電壓的一種設(shè)備，如放電間隙避雷器或半導(dǎo)體器件。

　　6基礎(chǔ)接地體的應(yīng)用

　　基礎(chǔ)接地體的應(yīng)用存在各種不同的看法：有些人認(rèn)為，在基礎(chǔ)內(nèi)的鋼筋被混凝土包住，就不可能與大地溝通，這樣怎樣起接地體的作用呢？事實(shí)上干燥的混凝土是很好的絕緣體。而含有水分的混凝土卻是另一種情況。在制造鋼筋混凝土基礎(chǔ)的過程，硅酸鹽水泥和水互相作用，干涸后，混凝土中存在許多細(xì)小的分支毛細(xì)管�；�礎(chǔ)的混凝土保持與含水分的土壤接觸時(shí)，毛細(xì)管將水分吸到混凝土里，因而降低了混凝土的電阻率�；炷�土的實(shí)際電阻率實(shí)測值見表1.

　　混凝土所處的條件電阻率（Ω*m）

　　放在水中40～50

　　埋在潮濕土壤中100～200

　　埋在干燥的土壤中500～1300

　　從上表實(shí)測數(shù)據(jù)可以看出，鋼筋混凝土基礎(chǔ)作為接地裝置是有利的。較大的樓宇采用基礎(chǔ)接地體后的接地電阻一般都能滿足要求。若較小的鋼筋混凝土建筑，使用它的柱梁結(jié)構(gòu)的埋地鋼筋混凝土做接地網(wǎng)，即使它的接地電阻達(dá)不到足夠小，需要加埋人工接地體補(bǔ)充，這起碼也能夠起到減少人工接地體的數(shù)量，節(jié)約投資，是一件有益無害的好事。但有些鋼筋混凝土確實(shí)不能作為接地裝置，如防水水泥，鋁酸鹽水泥，礬土水泥，以及異丁硅酸鹽水泥等，以人造材料水泥做成的鋼筋混凝基礎(chǔ)，不能做接地裝置。

　　這里有一點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)，混凝土澆灌前，各鋼筋之間必須構(gòu)成電氣連接。主要是作為接地體的樁筋與承臺的連接，選定作為引下線和均壓環(huán)屏蔽網(wǎng)的梁柱筋駁接處必須作牢固的焊接，使之成為可靠的電氣通道。有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，建筑物由結(jié)構(gòu)的鋼筋經(jīng)過綁扎即可達(dá)到電氣連接的要求，并可望經(jīng)過雷電流沖擊后把綁扎點(diǎn)熔接起來，相當(dāng)于點(diǎn)焊一樣。事實(shí)上這種做法是不可靠的，據(jù)防雷設(shè)施檢測、驗(yàn)收和災(zāi)情調(diào)查實(shí)例分析，對以上說法有三個(gè)疑問：其一是在潮濕多雨的南方，鋼筋的銹蝕，水泥澆注時(shí)的振動，使鋼筋綁扎接口成為不良接觸，使應(yīng)該作為防雷接地系統(tǒng)的各部分鋼筋連接體未能形成良好的電氣通路，不利于雷電流的泄放；其次，在選作接地裝置的樁、梁、柱筋的綁接，各接口的過渡電阻值不同，影響了雷電流的平衡分布；其三，因?yàn)槔纂姏_擊使綁扎點(diǎn)發(fā)生焊接的可能性是不均勻的，而每次雷電流的“點(diǎn)焊”結(jié)果，已經(jīng)使建筑物經(jīng)歷了一次局部的災(zāi)害，無論是墻柱體爆裂，或者是“點(diǎn)焊”處周邊產(chǎn)生的強(qiáng)烈電磁感應(yīng)，對人體或設(shè)備的損害，特別是對高層建筑和現(xiàn)在所稱的“智能大廈”，其危害是顯然的。據(jù)廣東省氣象局與廣東省公安廳多年對雷電災(zāi)害調(diào)查發(fā)現(xiàn)；廣東省內(nèi)不少高層建筑因?yàn)楹鲆暳诉@個(gè)問題，使建筑物防雷能力不足，從外表看似在完善的防雷針、網(wǎng)、帶的“保護(hù)”之下，還是發(fā)生了建筑物局部損壞的情況，在農(nóng)村地區(qū)這種現(xiàn)象就更為常見。因此，在廣東省，對建筑物防雷設(shè)施建設(shè)質(zhì)量的驗(yàn)收就包含了對隱蔽工程，主要是選作防雷裝置的樁、梁、柱、鋼筋的焊接及其焊接質(zhì)量的驗(yàn)收。事實(shí)證明，這種措施是非常必要的。

　　綜上所述，作為一座建筑物做地網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循以下幾條：

　　（1）盡量采用建筑物基礎(chǔ)的鋼筋和自然金屬接地物統(tǒng)一連接，作為接地網(wǎng)；

　�。�2）在建筑物中選作地網(wǎng)的樁基礎(chǔ)、承臺作引下線的柱筋，其駁接處應(yīng)采取焊接而不應(yīng)用綁扎代替；

　�。�3）盡量以自然接地體為基礎(chǔ)輔以人工接地體補(bǔ)充，外形盡可能采用閉合環(huán)形；

　�。�4）應(yīng)采用同一接地網(wǎng)，用一點(diǎn)接地的方式接地；

　�。�5）若使用高頻或超高頻設(shè)備時(shí)，應(yīng)采用機(jī)殼或就近用一金屬平面做最短接線的多點(diǎn)接地，以減少高頻干擾。