论文部分内容阅读
中图分类号：K826.16 文献标识码：A 文章编号：
1 概述
作为雷电防护系统的一个重要组成部分,接地系统的好坏直接影响到雷电流的有效泄放、对保护对象的及时保护。但实际工作中，对接地系统的认识和测试存在误解，直接影响设备运行甚至人身安全。一个良好的接地系统不仅与接地技术有关，还与许多自然、人为的因素有关。所以，必须首先对接地系统有一个明确的认识，才能在工程实践中，设计出合理、安全的接地系统。
2 接地技术
2.1 接地的概念
接地是指电气系统的某些节点或电气设施的某些导电部分与地之间的电气连接。
在防雷领域，地是一个抽象的概念，是指一种导电连接，该连接存在于电气电路或设备与大地或替代大地的某种导体之间，这里的地可以是大地，也可以是虚拟的零电位点。
2.2 接地的作用
接地的作用主要是防止人身遭受雷击，保证系统的正常运行，保护设备和线路免遭毁坏，防止电气损坏，预防雷击和静电损害。
2.3 接地的分类
2.3.1 保护接地
系统或设备正常工作运行时所需要进行的接地。目的是为了防止电气设备绝缘损坏或产生电涌，使平时不带电的外露导体部分导电，以致人触及产生电击。
2.3.2 防雷接地
是指为了将雷电流引入地中，并减少雷电流通过时地电位升高而采取的接地。目的在于遭受直接雷击时，为雷电流提供最快速的泄放通道，安全导入大地中。
2.3.3 逻辑接地
是指为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为参考零电位,需获得零电位的电子器件接在此金属上,这种接法称为逻辑接地。
2.4 接地的方式
2.4.1 独立接地
独立接地是指各设备独立进行接地的方式，其中一个接地体中不论怎样流过电流，另外接地电极均不受其影响，地电位上升很小。
优点：
（1）其中一个电极中不论怎样流过电流，其它接地电极都不易发生地电位抬升的情况。
（2）一个接地电极的干扰不会对其它接地电极产生干扰。
（3）可以实现不同功能和目的的接地。
缺点：
（1）当接地电极流过雷电流或故障电流时，一旦传导到其它接地电极上，极易引起设备损坏或损毁。
（2）存在低电位引入。
（3）对场地要求高，施工复杂。
2.4.2 共用接地
把几个设备集中连接在一个或几个共用接地电极的接地施工称为共用接地。
优点：
（1）接地线少，接地系统简单，维修检查容易。
（2）将各个接地电极并联连接，此时比独立接地的总电阻低。
（3）有一个接地电极失效，其它电极也能补充，提高了接地的可靠性。
（4）可以减少接地电极的总数，节省设备、施工的费用。
（5）可以使用过电流保护器实现地络的保护。
缺点：
（1）接地电流引起的电位上升会波及到共用接地的全部设备。
（2）共用接地存在强电对弱电的干扰。
共用接地时应注意问题：
（1）共用接地桩的阻值应满足各种接地中最小接地电阻要求。
（2）直流地、交流工作地、安全保护地要求严格绝缘。
(3) 为防止各种接地系统的相互干扰，各接地母线应采用屏蔽线。
（4）直流地和交流地一定不要短接。
此外，还可分为单点接地、多点接地；水平接地、垂直接地、联合接地等。
3 接地系统
3.1 接地系统的定义
接地引线、接地端子与接地体组成的电气连接通道统称为接地系统。接地引线指电气回路或电设备与接地体之间的电气连接。接地体指电气连接处与地相接触的导体。它们之间应有良好的电气导通，保证电气连接的连续性和永久性。
3.2 接地系统的组成
接地系统的结构包括接地线，接地母线（层接地端子）、接地干线、主接地母线（总接地端子）、接地引入线、接地体六部分：
3.2.1 接地线
接地线是指接地系统中各种设备与接地母线之间的连线。所有接地线均要求为铜质绝缘导线，其截面应不小于4ｍｍ2。当采用屏蔽电缆进行综合布线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜。若布线用的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续的电气连接，并应在两端具有良好的接地。
3.2.2 接地母线（层接地端子）
接地母线是水平布线于系统接地线的公用中心连接点。每一层的楼层配线柜均应与本楼层接地母线相焊接，与接地母线同一配线间的所有金属架及接地干线均应与该接地母线相焊接。接地母线均应为铜母线，其最的小尺寸应为6ｍｍ厚×50ｍｍ宽，长度视实际需要来确定。接地母线应尽量采用电镀锡以减小接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母线之前，须对母线进行处理。
3.2.3 接地干线
接地干線是由总接地母线引出，连接所有接地母线的接地导线。在进行接地干线的设计时，应充分考虑建筑物的结构形式，建筑物的大小，楼宇布线的路由及空间配置，并与其它布线系统的电缆干线的敷设相协调。接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处，建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时，垂直接地干线之间每隔三层及顶层需用与接地干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘铜芯导线，最小截面应不小于16ｍｍ2。当在接地干线上，其接地电位差过大时，楼层配线间应单独用接地干线接至主接地母线。
3.2.4 主接地母线（总接地端子）
一般情况下，每栋建筑物都有一个主接地母线。主接地母线作为综合布线接地系统中接地干线及设备接地线的转接点，其理想位置宜设于外线引入间或建筑配线间。主接地母线应布置在直线路径上，同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导线不宜过长。接地引入线、接地干线、直流配电屏接地线、外线引入间的所有接地线，以及与主接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母线良好焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保护管时，此屏蔽和金属管也应焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线，其最小截面尺寸为6ｍｍ厚X100ｍｍ宽，长度可视实际需要而定。和接地母线一样，主接地母线也应尽量采用电镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须进行处理。
3.2.5 接地引入线
接地引入线指主接地母线与接地体之间的连接线，宜采用40ｍｍ宽×4ｍｍ厚或50ｍｍ×5ｍｍ的镀锌扁钢。接地引入线应作绝缘防腐处理，在其出土部位应有防机械损伤措施，且不宜与暖气管道同沟布放。
3.2.6 接地体
接地体分自然接地体和人工接地体两种。
当防护系统采用单独接地系统时，接地体一般采用人工接地体，并应满足以下条件：
（1）距离工频低压交流供电系统的接地体不宜小于10m。
（2）距离建筑物防雷系统的接地体不应小于2m。
（3）接地电阻不应大于10Ω。
当防护系统采用联合接地系统时，接地体一般利用建筑物基础内钢筋网作为自然接地体，其接地电阻应小于1Ω。在实际应用中通常采用联合接地系统，这是因为与前者相比，联合接地方式具有以下几个显著的优点：
（1）当建筑物遭受雷击时，楼层内各点电位分布比较均匀，工作人员及设备的安全能得到较好的保障。同时，大楼的框架结构对中波电磁场能提供10～40dB的屏蔽效果。
（2）容易获得较小的接地电阻。
（3）可以节约金属材料，占地少。
4 应用接地技术时注意的几个问题：
(1) 直流地与交流地要分开，禁止利用建筑物自身结构作为直流接地电极。
(2)计算机系统中的数字地和模拟地要分开。因为数字电路属于低压级别的，很容易受干扰，而且外部异常电压一旦串入，将很大可能性地造成设备损坏。
(3)不允许地下金属煤气管和铝电极作为接地电极。
(4)禁止雷电防护系统与供电系统使用同一个接地电极。
(5)引外接地时，要注意引外线的最大引接长度，接地电极不能埋设在引外线最大引接长度之外，一般用两根或多根，以增加可靠性。
(6)综合环境因素，做好接地电极的防腐蚀和电化学处理。
5 结语：
对接地技术和接地系统的深刻理解和把握，是为了更好地服务于实践，并能根据实际情况和要求，设计出技术先进、经济合理、保护周全、安全可靠的雷电防护系统。接地系统离不开先进、成熟的接地技术的支持，反过来，接地系统又进一促进了接地技术的发展。在进行防雷工程设计时，要具有将其作为一个整体、系统来考虑的思想。
参考文献：
[1] 沙斐、吕飞燕、谭海峰等译：《电气工程接地技术》.北京：电子工业出版社，2004
[2] 川漱太郎主编、高桥健彦著：《接地技术》.北京：科学出版社，2003
[3] 王余常编著：《接地技术220问》.上海：上海科学技术出版社，2004
[4] 陈先禄、刘渝根、黄勇编注：《接地》.重庆：重庆大学出版社，2002
[5] 广东省防雷中心、广州市防雷减灾办公室编著：《国际防雷技术标准规范汇编》
[6]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
[7]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）
1 概述
作为雷电防护系统的一个重要组成部分,接地系统的好坏直接影响到雷电流的有效泄放、对保护对象的及时保护。但实际工作中，对接地系统的认识和测试存在误解，直接影响设备运行甚至人身安全。一个良好的接地系统不仅与接地技术有关，还与许多自然、人为的因素有关。所以，必须首先对接地系统有一个明确的认识，才能在工程实践中，设计出合理、安全的接地系统。
2 接地技术
2.1 接地的概念
接地是指电气系统的某些节点或电气设施的某些导电部分与地之间的电气连接。
在防雷领域，地是一个抽象的概念，是指一种导电连接，该连接存在于电气电路或设备与大地或替代大地的某种导体之间，这里的地可以是大地，也可以是虚拟的零电位点。
2.2 接地的作用
接地的作用主要是防止人身遭受雷击，保证系统的正常运行，保护设备和线路免遭毁坏，防止电气损坏，预防雷击和静电损害。
2.3 接地的分类
2.3.1 保护接地
系统或设备正常工作运行时所需要进行的接地。目的是为了防止电气设备绝缘损坏或产生电涌，使平时不带电的外露导体部分导电，以致人触及产生电击。
2.3.2 防雷接地
是指为了将雷电流引入地中，并减少雷电流通过时地电位升高而采取的接地。目的在于遭受直接雷击时，为雷电流提供最快速的泄放通道，安全导入大地中。
2.3.3 逻辑接地
是指为了获得稳定的参考电位，将电子设备中的适当金属件作为参考零电位,需获得零电位的电子器件接在此金属上,这种接法称为逻辑接地。
2.4 接地的方式
2.4.1 独立接地
独立接地是指各设备独立进行接地的方式，其中一个接地体中不论怎样流过电流，另外接地电极均不受其影响，地电位上升很小。
优点：
（1）其中一个电极中不论怎样流过电流，其它接地电极都不易发生地电位抬升的情况。
（2）一个接地电极的干扰不会对其它接地电极产生干扰。
（3）可以实现不同功能和目的的接地。
缺点：
（1）当接地电极流过雷电流或故障电流时，一旦传导到其它接地电极上，极易引起设备损坏或损毁。
（2）存在低电位引入。
（3）对场地要求高，施工复杂。
2.4.2 共用接地
把几个设备集中连接在一个或几个共用接地电极的接地施工称为共用接地。
优点：
（1）接地线少，接地系统简单，维修检查容易。
（2）将各个接地电极并联连接，此时比独立接地的总电阻低。
（3）有一个接地电极失效，其它电极也能补充，提高了接地的可靠性。
（4）可以减少接地电极的总数，节省设备、施工的费用。
（5）可以使用过电流保护器实现地络的保护。
缺点：
（1）接地电流引起的电位上升会波及到共用接地的全部设备。
（2）共用接地存在强电对弱电的干扰。
共用接地时应注意问题：
（1）共用接地桩的阻值应满足各种接地中最小接地电阻要求。
（2）直流地、交流工作地、安全保护地要求严格绝缘。
(3) 为防止各种接地系统的相互干扰，各接地母线应采用屏蔽线。
（4）直流地和交流地一定不要短接。
此外，还可分为单点接地、多点接地；水平接地、垂直接地、联合接地等。
3 接地系统
3.1 接地系统的定义
接地引线、接地端子与接地体组成的电气连接通道统称为接地系统。接地引线指电气回路或电设备与接地体之间的电气连接。接地体指电气连接处与地相接触的导体。它们之间应有良好的电气导通，保证电气连接的连续性和永久性。
3.2 接地系统的组成
接地系统的结构包括接地线，接地母线（层接地端子）、接地干线、主接地母线（总接地端子）、接地引入线、接地体六部分：
3.2.1 接地线
接地线是指接地系统中各种设备与接地母线之间的连线。所有接地线均要求为铜质绝缘导线，其截面应不小于4ｍｍ2。当采用屏蔽电缆进行综合布线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为接地线连至每层的配线柜。若布线用的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续的电气连接，并应在两端具有良好的接地。
3.2.2 接地母线（层接地端子）
接地母线是水平布线于系统接地线的公用中心连接点。每一层的楼层配线柜均应与本楼层接地母线相焊接，与接地母线同一配线间的所有金属架及接地干线均应与该接地母线相焊接。接地母线均应为铜母线，其最的小尺寸应为6ｍｍ厚×50ｍｍ宽，长度视实际需要来确定。接地母线应尽量采用电镀锡以减小接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母线之前，须对母线进行处理。
3.2.3 接地干线
接地干線是由总接地母线引出，连接所有接地母线的接地导线。在进行接地干线的设计时，应充分考虑建筑物的结构形式，建筑物的大小，楼宇布线的路由及空间配置，并与其它布线系统的电缆干线的敷设相协调。接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处，建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时，垂直接地干线之间每隔三层及顶层需用与接地干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘铜芯导线，最小截面应不小于16ｍｍ2。当在接地干线上，其接地电位差过大时，楼层配线间应单独用接地干线接至主接地母线。
3.2.4 主接地母线（总接地端子）
一般情况下，每栋建筑物都有一个主接地母线。主接地母线作为综合布线接地系统中接地干线及设备接地线的转接点，其理想位置宜设于外线引入间或建筑配线间。主接地母线应布置在直线路径上，同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导线不宜过长。接地引入线、接地干线、直流配电屏接地线、外线引入间的所有接地线，以及与主接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母线良好焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保护管时，此屏蔽和金属管也应焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线，其最小截面尺寸为6ｍｍ厚X100ｍｍ宽，长度可视实际需要而定。和接地母线一样，主接地母线也应尽量采用电镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须进行处理。
3.2.5 接地引入线
接地引入线指主接地母线与接地体之间的连接线，宜采用40ｍｍ宽×4ｍｍ厚或50ｍｍ×5ｍｍ的镀锌扁钢。接地引入线应作绝缘防腐处理，在其出土部位应有防机械损伤措施，且不宜与暖气管道同沟布放。
3.2.6 接地体
接地体分自然接地体和人工接地体两种。
当防护系统采用单独接地系统时，接地体一般采用人工接地体，并应满足以下条件：
（1）距离工频低压交流供电系统的接地体不宜小于10m。
（2）距离建筑物防雷系统的接地体不应小于2m。
（3）接地电阻不应大于10Ω。
当防护系统采用联合接地系统时，接地体一般利用建筑物基础内钢筋网作为自然接地体，其接地电阻应小于1Ω。在实际应用中通常采用联合接地系统，这是因为与前者相比，联合接地方式具有以下几个显著的优点：
（1）当建筑物遭受雷击时，楼层内各点电位分布比较均匀，工作人员及设备的安全能得到较好的保障。同时，大楼的框架结构对中波电磁场能提供10～40dB的屏蔽效果。
（2）容易获得较小的接地电阻。
（3）可以节约金属材料，占地少。
4 应用接地技术时注意的几个问题：
(1) 直流地与交流地要分开，禁止利用建筑物自身结构作为直流接地电极。
(2)计算机系统中的数字地和模拟地要分开。因为数字电路属于低压级别的，很容易受干扰，而且外部异常电压一旦串入，将很大可能性地造成设备损坏。
(3)不允许地下金属煤气管和铝电极作为接地电极。
(4)禁止雷电防护系统与供电系统使用同一个接地电极。
(5)引外接地时，要注意引外线的最大引接长度，接地电极不能埋设在引外线最大引接长度之外，一般用两根或多根，以增加可靠性。
(6)综合环境因素，做好接地电极的防腐蚀和电化学处理。
5 结语：
对接地技术和接地系统的深刻理解和把握，是为了更好地服务于实践，并能根据实际情况和要求，设计出技术先进、经济合理、保护周全、安全可靠的雷电防护系统。接地系统离不开先进、成熟的接地技术的支持，反过来，接地系统又进一促进了接地技术的发展。在进行防雷工程设计时，要具有将其作为一个整体、系统来考虑的思想。
参考文献：
[1] 沙斐、吕飞燕、谭海峰等译：《电气工程接地技术》.北京：电子工业出版社，2004
[2] 川漱太郎主编、高桥健彦著：《接地技术》.北京：科学出版社，2003
[3] 王余常编著：《接地技术220问》.上海：上海科学技术出版社，2004
[4] 陈先禄、刘渝根、黄勇编注：《接地》.重庆：重庆大学出版社，2002
[5] 广东省防雷中心、广州市防雷减灾办公室编著：《国际防雷技术标准规范汇编》
[6]《建筑物防雷设计规范》（GB50057-2010）
[7]《建筑物电子信息系统防雷技术规范》（GB50343-2012）