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【摘 要】高度信息化社会的形成，必须确保由多种多样电子设备与传送回路构成装置长期正常的运行。为此，保护电子设备不受雷电产生异常电压的影响非常重要。为了满足这一目的，必须研究接地的方法以及接地极的雷电流的过渡现象，大电流作用下的雷电特性。
【关键词】接地；接地极；接地电阻；接地阻抗；过渡接地电阻
1.防雷对策与接地
近代的信息、通讯机器，其回路大都是半导体化，所以对雷电等异常电压侵入极其敏感与脆弱。为了保护这些信息、通讯机器免遭雷电异常电压的危害，均采用相匹配的保护装置。保护装置充分发挥作用，与被保护机器间的配线和配置状态，与接地的连接，接地极的特性等相关极强。
1.1保护装置与机器接地及配线
保护装置的接地与机器的接地，如图1所示，分别单独接地时，当异常电压侵入保护装置动作时，接地EP流过放电电流i，接地EP的接地电阻Rep与i的乘积相当于发生的接地电位Vep，机器则承受保护装置的端子电压与Vep之和的电压。这时的放电电流与接地电阻（正确说法应称为过渡接地电阻）大时，机器将承受极大的电压，其保护装置可能会引发机器遭受雷害。因而，应采用不会发生这种危害的两者采用一个接地的接地方法。由此，保护装置动作时，可以抑制保护装置的端子电压，进而也即抑制了加在机器上的电压。
保护装置外侧的配线，连接保护装置的接地端子与接地极的接地线，因为保护装置动作时发生大电流，所以，这些配线必须与其他配线分开敷设，通常设计隔离配线间隔，以便抑制两者间的感应干扰。实际现场进出保护装置的配线成束状排列敷设，所以这一点必须注意。
1.2分别接地与共同接地
接地，从来均以保安用、功能用为目的，所以满足这些目的的接地，其信息、通讯机器的装置，均分别安装。这种作法，有利于防止各装置的相互干扰。因此，既使各接地流过接地电流时，虽然也发生接地电位上升，但并不影响其他的接地。
1.3等电位保护方式
不仅信息、通讯机器的防雷保护对策，而且为了保护机器和人身安全，还可以采用等电位 化的等电位连接法。就防雷保护而言，有时会在极小的范围内发生异常电压，例如这种电压发生在机器的回路内和回路与外壳间，引起绝缘破坏等，这同样需要采取相应的对策，其中最好的方法是等电位保护法。
2.接地极的电气特性
在接地系统中，接地极的电气特性在发挥接地功能方面非常重要。因此，本章将说明与防雷保护关系密切的过渡接地电阻，接地阻抗，大电流与接地电阻降低等问题。
2.1过渡接地电阻
接地极在商用频率乃至接近商用频率与流动着正常的电流i，其接地极的电位上升为u时，由u/i=Re求得的值为接地电阻Re。然而，该值为流入恒定电流下的正常状态的值（而且，通常用小电流测定），当流入雷脉冲电流时，电流时时刻刻变化，所以，应用该值则不能表述真实情况。
根据对过渡接地电阻特性与接地极关系的理解，也即理解了设计什么样的接地极系统，才是最优化的防雷保护装置。
由该结果发现，与接地极长度无关，至0.3μs显示的过渡接地电流值相同。接地电极中传送的脉冲速度，影响主接地电极周边的电容率，则比空中的裸线传递速度慢，就是本测定例也约落后1/4～1/5。然而，随着时间变长，过渡接地电阻值几乎接近正常接地电阻值。其结果表明，正常接地电阻值低的接地极对于雷脉冲可以有效的接地。
由这些测定例判明，雷脉冲放流的接地极，经多方路径流动雷脉冲，但是，波前部分因为过渡接地电阻低，则有利于降低接地点电位上升。而且，正常接地电阻值低的接地处，雷脉冲施加后的极短时间（如0.2～0.3μs左右）以后，过渡接地电阻也呈降低趋势，所以，正常接地电阻低的接地极，既有利于降低雷脉冲侵入时接地电位上升，也有利于降低地表的电位梯度，极有利于发挥防雷效果。
2.2接地阻抗
接地极的频率特性，当作为大地的部分传输通道用于通讯，所以需要进行测定。从防雷保护对策看，从低频到高频的广大范围内接地阻抗低者，其接地有效性高。然而，评价雷电流流入接地时，主要考虑过渡的、实时的接地特性，所以利用过渡接地电阻可以评价接地装置的效果。
接地阻抗测定例不多，用2m的接地棒测定例如图8所示。
2.3大电流降低接地电阻的效果
通常，接地电阻值用接地电阻测定器、大地电阻测定器测定。此时的测定电流为10mA～100mA左右。既使用不同频率接地电阻测定器，测定电流也只为1A或2A左右。特别是，大规模的接地极的测定多采用电压降法，对应其规模测定电流也大，但是，从接地极平均表面积的电流值看，与流入大地的落雷电流，全部测定法测定电流也显著不同。
当接地极落雷流动大电流时，与正常的接地电阻相比接地电阻降低，对此进行了相关的实验与实测。用小电流测定的接地电阻为R0，因大电流降低的接地电阻为Ri时，其Ri/R0=δ，称为降低率[4]。
因为大电流接地电阻降低，由接地电极流出电流时，向电极四周土壤放电，恰似扩大了接地电极。实验与实测的结果表明，接地电极表面的电流密度越高，δ越降低。
然而，δ与放电电流的关系不仅不能表达根本意义，而且还受接地电极的构成、电极的大小、形状、四周的土壤特性（大地电阻系数、地质等）等影响。大地电阻系数越大δ越小。而且，R0高达100Ω时，δ可降至0.15左右，但是，R0低到20Ω，可降至0.6左右。此外，到发生降低作用需要时间，δ越小越长。
事实上，直至今日，接地设计仍没采用计算，但是标准图提供的方案均有充分的裕度。然而，降低率根据条件，因为结构值低，所以受直击雷接地流动大电流的状态，今后将从这方面加强研究，以推动δ的定量化评价，于是降低率则可用于接地设计。
如果充分利用降低率，则可以进行经济与安全方面的评价。δ与接地电流的关系如图9所示。该图表示δ与电流的定性关系。
以上论及了有关防雷保护的对策。接地，既使是基本的接地电阻测定，多数情况下也不容易获得正确的值。特别是，接地电极的规模大时和接地电阻低时，充分地测定知识尚不完美，记录值误差甚大。
另外，从保护装置和机器的接地端子到接地极的配线是否按设计施工也不确定，维护是否得当，有无损坏都不清楚，都是应当重视的问题。
【参考文献】
［１］李润先.谐振接地是我国配电网最理想的接地方式，高压电技术，1994.
［２］吴薛红.防雷与接地技术，化学工业出版社，2008.
［３］芮静康.建筑防雷与电气安全技术，中国建筑工业出版社，2004.
［４］杨仲江.防雷工程检测审核与验收，气象出版社，2005.
【关键词】接地；接地极；接地电阻；接地阻抗；过渡接地电阻
1.防雷对策与接地
近代的信息、通讯机器，其回路大都是半导体化，所以对雷电等异常电压侵入极其敏感与脆弱。为了保护这些信息、通讯机器免遭雷电异常电压的危害，均采用相匹配的保护装置。保护装置充分发挥作用，与被保护机器间的配线和配置状态，与接地的连接，接地极的特性等相关极强。
1.1保护装置与机器接地及配线
保护装置的接地与机器的接地，如图1所示，分别单独接地时，当异常电压侵入保护装置动作时，接地EP流过放电电流i，接地EP的接地电阻Rep与i的乘积相当于发生的接地电位Vep，机器则承受保护装置的端子电压与Vep之和的电压。这时的放电电流与接地电阻（正确说法应称为过渡接地电阻）大时，机器将承受极大的电压，其保护装置可能会引发机器遭受雷害。因而，应采用不会发生这种危害的两者采用一个接地的接地方法。由此，保护装置动作时，可以抑制保护装置的端子电压，进而也即抑制了加在机器上的电压。
保护装置外侧的配线，连接保护装置的接地端子与接地极的接地线，因为保护装置动作时发生大电流，所以，这些配线必须与其他配线分开敷设，通常设计隔离配线间隔，以便抑制两者间的感应干扰。实际现场进出保护装置的配线成束状排列敷设，所以这一点必须注意。
1.2分别接地与共同接地
接地，从来均以保安用、功能用为目的，所以满足这些目的的接地，其信息、通讯机器的装置，均分别安装。这种作法，有利于防止各装置的相互干扰。因此，既使各接地流过接地电流时，虽然也发生接地电位上升，但并不影响其他的接地。
1.3等电位保护方式
不仅信息、通讯机器的防雷保护对策，而且为了保护机器和人身安全，还可以采用等电位 化的等电位连接法。就防雷保护而言，有时会在极小的范围内发生异常电压，例如这种电压发生在机器的回路内和回路与外壳间，引起绝缘破坏等，这同样需要采取相应的对策，其中最好的方法是等电位保护法。
2.接地极的电气特性
在接地系统中，接地极的电气特性在发挥接地功能方面非常重要。因此，本章将说明与防雷保护关系密切的过渡接地电阻，接地阻抗，大电流与接地电阻降低等问题。
2.1过渡接地电阻
接地极在商用频率乃至接近商用频率与流动着正常的电流i，其接地极的电位上升为u时，由u/i=Re求得的值为接地电阻Re。然而，该值为流入恒定电流下的正常状态的值（而且，通常用小电流测定），当流入雷脉冲电流时，电流时时刻刻变化，所以，应用该值则不能表述真实情况。
根据对过渡接地电阻特性与接地极关系的理解，也即理解了设计什么样的接地极系统，才是最优化的防雷保护装置。
由该结果发现，与接地极长度无关，至0.3μs显示的过渡接地电流值相同。接地电极中传送的脉冲速度，影响主接地电极周边的电容率，则比空中的裸线传递速度慢，就是本测定例也约落后1/4～1/5。然而，随着时间变长，过渡接地电阻值几乎接近正常接地电阻值。其结果表明，正常接地电阻值低的接地极对于雷脉冲可以有效的接地。
由这些测定例判明，雷脉冲放流的接地极，经多方路径流动雷脉冲，但是，波前部分因为过渡接地电阻低，则有利于降低接地点电位上升。而且，正常接地电阻值低的接地处，雷脉冲施加后的极短时间（如0.2～0.3μs左右）以后，过渡接地电阻也呈降低趋势，所以，正常接地电阻低的接地极，既有利于降低雷脉冲侵入时接地电位上升，也有利于降低地表的电位梯度，极有利于发挥防雷效果。
2.2接地阻抗
接地极的频率特性，当作为大地的部分传输通道用于通讯，所以需要进行测定。从防雷保护对策看，从低频到高频的广大范围内接地阻抗低者，其接地有效性高。然而，评价雷电流流入接地时，主要考虑过渡的、实时的接地特性，所以利用过渡接地电阻可以评价接地装置的效果。
接地阻抗测定例不多，用2m的接地棒测定例如图8所示。
2.3大电流降低接地电阻的效果
通常，接地电阻值用接地电阻测定器、大地电阻测定器测定。此时的测定电流为10mA～100mA左右。既使用不同频率接地电阻测定器，测定电流也只为1A或2A左右。特别是，大规模的接地极的测定多采用电压降法，对应其规模测定电流也大，但是，从接地极平均表面积的电流值看，与流入大地的落雷电流，全部测定法测定电流也显著不同。
当接地极落雷流动大电流时，与正常的接地电阻相比接地电阻降低，对此进行了相关的实验与实测。用小电流测定的接地电阻为R0，因大电流降低的接地电阻为Ri时，其Ri/R0=δ，称为降低率[4]。
因为大电流接地电阻降低，由接地电极流出电流时，向电极四周土壤放电，恰似扩大了接地电极。实验与实测的结果表明，接地电极表面的电流密度越高，δ越降低。
然而，δ与放电电流的关系不仅不能表达根本意义，而且还受接地电极的构成、电极的大小、形状、四周的土壤特性（大地电阻系数、地质等）等影响。大地电阻系数越大δ越小。而且，R0高达100Ω时，δ可降至0.15左右，但是，R0低到20Ω，可降至0.6左右。此外，到发生降低作用需要时间，δ越小越长。
事实上，直至今日，接地设计仍没采用计算，但是标准图提供的方案均有充分的裕度。然而，降低率根据条件，因为结构值低，所以受直击雷接地流动大电流的状态，今后将从这方面加强研究，以推动δ的定量化评价，于是降低率则可用于接地设计。
如果充分利用降低率，则可以进行经济与安全方面的评价。δ与接地电流的关系如图9所示。该图表示δ与电流的定性关系。
以上论及了有关防雷保护的对策。接地，既使是基本的接地电阻测定，多数情况下也不容易获得正确的值。特别是，接地电极的规模大时和接地电阻低时，充分地测定知识尚不完美，记录值误差甚大。
另外，从保护装置和机器的接地端子到接地极的配线是否按设计施工也不确定，维护是否得当，有无损坏都不清楚，都是应当重视的问题。
【参考文献】
［１］李润先.谐振接地是我国配电网最理想的接地方式，高压电技术，1994.
［２］吴薛红.防雷与接地技术，化学工业出版社，2008.
［３］芮静康.建筑防雷与电气安全技术，中国建筑工业出版社，2004.
［４］杨仲江.防雷工程检测审核与验收，气象出版社，2005.