1、有關(guān)概念

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

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

　�。�2）工作接地，指電力、通訊等系統中利用大地做導線(xiàn)或為保證其正常運行所進(jìn)行的接地。如供電系統中的三相四線(xiàn)制中的地線(xiàn)，某些變壓器中性點(diǎn)接地等。

　�。�3）防雷接地，指過(guò)電壓保護裝置或設備的金屬結構的接地。如避雷器的接地、避雷針構架的接地等，也稱(chēng)過(guò)電壓保護接地。

　　接地裝置由接地體和接地線(xiàn)組成。

　　接地電阻，指電流通過(guò)接地裝置流向大地受到的阻礙作用。在數值上，接地電阻是電氣設備的接地體對接地體無(wú)窮遠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(wú)窮遠處的電壓（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(xiàn)與接地體的連接等。

　　2、防雷接地裝置的結構

　　無(wú)論是防直擊雷或感應雷，最終都是通過(guò)接地裝置將雷電流送入大地。所以，沒(méi)有完善的接地裝置是無(wú)法完成避雷任務(wù)的。

　　在防雷工程設計、施工、驗收中，人們往往習慣單方面追求接地電阻的數值，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，認為接地電阻越小，防雷效果越好，被保護的對象就越安全。對避雷系統接地裝置的接地電阻值有一定的要求是無(wú)可非議的，因為接地電阻越小，散流越快，落雷物體高電位保持時(shí)間就越短，危險越小，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)的結構較接地電阻更應受到重視。

　　隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們對現代建筑物這一名詞已不陌生。所謂現代建筑物，即標志著(zhù)建筑物內有供電、計算機、通訊等系統在運行。為了這些系統的安全運行，往往需要多種類(lèi)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(wèn)題。

　　3、獨立接地已基本被取代

　　獨立接地是指需要接地的系統分別獨立地建立接地網(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，原因是各接地系統之間不會(huì )造成相互干擾，這一特點(diǎn)在通訊系統中顯得尤其重要。但近年來(lái)這種獨立的接地方式除非在特別危險的環(huán)境下必須采用外，在絕大多數情況下，均采用共同接地方式。這是因為：

　�。�1）各通訊系統、計算機系統和電源系統的接地是為了獲得一個(gè)零電位點(diǎn)。如果各系統分別接地，當發(fā)生雷擊的時(shí)候各系統接地點(diǎn)的電位可能相差很大。假定“1”為交流電源接地，“2”為計算機系統的邏輯接地，“3”為機殼安全保護接地。在假定電流沖擊波從“1”中引進(jìn)，由于雷瞬時(shí)電壓可達數十萬(wàn)伏，這就意味著(zhù)同一臺計算機上電源、通訊線(xiàn)和外殼相接的有關(guān)部分就要承擔各地網(wǎng)間的這一高電壓，因此造成有關(guān)部位的擊穿損壞。對于計算機網(wǎng)絡(luò )，調制解調器和網(wǎng)卡將首先被擊穿。據了解，在計算機通訊網(wǎng)絡(luò )中，各系統采用獨立接地被雷擊損壞的概率遠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，分別做幾個(gè)互相沒(méi)有電氣聯(lián)系的地網(wǎng)是相當困難的，尤其在現代的大城市更是如此。因此采用獨立接地方式時(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件有足夠的距離。這些要求在實(shí)際設計和施工中是難以做到的。即便在新建系統時(shí)做到了，在日后的系統維護和城市其它改造中這些要求也極易受到破壞。

　　以上是獨立接地逐漸被取代的根本原因。

　　4、一點(diǎn)接地及干擾分析

　　設置獨立接地系統的一個(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，不采用獨立接地方式，上述問(wèn)題也是可以得到圓滿(mǎn)解決的。

　　60、70年代，“干擾”也被稱(chēng)為無(wú)線(xiàn)電干擾，因為絕大多數電子噪音和干擾信號均在無(wú)線(xiàn)電頻段內。隨著(zhù)科技發(fā)展，大量的電子計算機、數字技術(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”。

　　電磁干擾可分為導電性電磁干擾和輻射性電磁干擾，前者的干擾能量是通過(guò)線(xiàn)材或電纜從一個(gè)電路傳送到另一個(gè)電路的。減少導電性電磁干擾的途徑是通過(guò)電路的合理設計、采用濾波器和電路的合理接地來(lái)實(shí)現；輻射性電磁干擾的干擾能量是通過(guò)空氣中的電磁場(chǎng)傳送的。通常在設計電子設備外殼、箱體以及布置設備的線(xiàn)路、接地線(xiàn)時(shí)，通過(guò)選用理想的屏蔽材料、構造技術(shù)和合理布置設備的線(xiàn)路、接地線(xiàn)，以及采用科學(xué)的接地技術(shù)來(lái)減少輻射性電磁干擾。由此可見(jiàn)，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(guò)線(xiàn)路互相耦合而來(lái)的，即所謂共阻耦合。當兩個(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(huì )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?chē)鷩�成一個(gè)閉合環(huán)。這樣的接地網(wǎng)可以使界面以?xún)鹊碾妶?chǎng)分布比較均勻，減少跨步電壓對人的危害，也可減少室內在被雷擊時(shí)，由于地面電位梯度大產(chǎn)生對設備高電壓反擊的危險。

　　等電位連接是把建筑物內所有金屬物，如混凝土內的鋼筋、自來(lái)水管、煤氣管，以及其它金屬管道、機器基礎金屬物和大型的埋地金屬物、電纜金屬屏蔽層、電力系統的零線(xiàn)、防雷建筑物的接地線(xiàn)，統統用電氣連結的方法連接起來(lái)（焊接或可靠的導電連接），使整個(gè)建筑物空間成為一個(gè)良好的等電位體。當雷電襲擊的時(shí)候，在這建筑物內部和附近大體上是等電位的，而不會(huì )發(fā)生內部設備被高電位反擊和人被電擊的事故。此外，在電力線(xiàn)、電話(huà)線(xiàn)、電視信號電纜、電子計算機訊號傳輸線(xiàn)等，一切與外界有聯(lián)系的金屬線(xiàn)都要接上合理的過(guò)電壓保護裝置（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，使之成為等電位（實(shí)際上是準等電位，因為正常時(shí)各導線(xiàn)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(chēng)為等電位連接）。

　　由于采用等電位連接，不但使建筑物及其內部的設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更為重要。

　　關(guān)于共用接地的接地電阻值，許多文獻建議共用的接地電阻要在1Ω以下。這是不合理的，經(jīng)濟上是浪費的，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220／380V用電設備，其絕緣耐沖擊電壓按國際電工委員會(huì )的規定為6kV.當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，防止用電設備絕緣擊穿的最主要措施是采用在絕緣導體與共用接地系統之間裝設過(guò)電壓保護器。在特殊條件下，某類(lèi)金屬物體不允許與共用接地系統直接連接時(shí)，也要在它們之間裝設過(guò)電壓保護器，以防發(fā)生跳擊而在大氣中產(chǎn)生火花。過(guò)電壓保護器是用來(lái)限制存在與某兩物體之間的沖擊過(guò)電壓的一種設備，如放電間隙避雷器或半導體器件。

　　6基礎接地體的應用

　　基礎接地體的應用存在各種不同的看法：有些人認為，在基礎內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的過(guò)程，硅酸鹽水泥和水互相作用，干涸后，混凝土中存在許多細小的分支毛細管�；�礎的混凝土保持與含水分的土壤接觸時(shí)，毛細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(jiàn)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)測數據可以看出，鋼筋混凝土基礎作為接地裝置是有利的。較大的樓宇采用基礎接地體后的接地電阻一般都能滿(mǎn)足要求。若較小的鋼筋混凝土建筑，使用它的柱梁結構的埋地鋼筋混凝土做接地網(wǎng)，即使它的接地電阻達不到足夠小，需要加埋人工接地體補充，這起碼也能夠起到減少人工接地體的數量，節約投資，是一件有益無(wú)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，不能做接地裝置。

　　這里有一點(diǎn)要強調，混凝土澆灌前，各鋼筋之間必須構成電氣連接。主要是作為接地體的樁筋與承臺的連接，選定作為引下線(xiàn)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(guān)點(diǎn)認為，建筑物由結構的鋼筋經(jīng)過(guò)綁扎即可達到電氣連接的要求，并可望經(jīng)過(guò)雷電流沖擊后把綁扎點(diǎn)熔接起來(lái)，相當于點(diǎn)焊一樣。事實(shí)上這種做法是不可靠的，據防雷設施檢測、驗收和災情調查實(shí)例分析，對以上說(shuō)法有三個(gè)疑問(wèn)：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(dòng)，使鋼筋綁扎接口成為不良接觸，使應該作為防雷接地系統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(guò)渡電阻值不同，影響了雷電流的平衡分布；其三，因為雷電沖擊使綁扎點(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”結果，已經(jīng)使建筑物經(jīng)歷了一次局部的災害，無(wú)論是墻柱體爆裂，或者是“點(diǎn)焊”處周邊產(chǎn)生的強烈電磁感應，對人體或設備的損害，特別是對高層建筑和現在所稱(chēng)的“智能大廈”，其危害是顯然的。據廣東省氣象局與廣東省公安廳多年對雷電災害調查發(fā)現；廣東省內不少高層建筑因為忽視了這個(gè)問(wèn)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”之下，還是發(fā)生了建筑物局部損壞的情況，在農村地區這種現象就更為常見(jiàn)。因此，在廣東省，對建筑物防雷設施建設質(zhì)量的驗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)設計時(shí)應遵循以下幾條：

　�。�1）盡量采用建筑物基礎的鋼筋和自然金屬接地物統一連接，作為接地網(wǎng)；

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

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

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

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