現(xiàn)代建筑物防雷接地裝置結(jié)構(gòu)的探討

韋小瓊 顧曉

摘要：在一個(gè)整體防雷系統(tǒng)中，接地電阻值的大小對整體防雷效果起著至關(guān)重要的作用，本文通過對獨(dú)立接地、一點(diǎn)接地、共用接地、等電位連接等接地結(jié)構(gòu)的分析，說明了接地方式、接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)受

到重視，他發(fā)揮著與接地電阻值同樣重要作用。

關(guān)鍵字；防雷接地裝置 共用接地接地結(jié)構(gòu)

簡介：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。⒘髟娇?，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。下面本人就對現(xiàn)代建筑物防雷接地裝置結(jié)構(gòu)作一個(gè)探討。

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。

1 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>

1.1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。

1.2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。

2一點(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。

3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r(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。

4結(jié)束語

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。

參考文獻(xiàn)：

【1】 建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范.GB50057—94，2000年版.

【2】 陳先祿.接地[M]。重慶：重慶大學(xué)出版社，2002..

【3】 .高猶剛.屏蔽與接地[M].北京：北京郵電大學(xué)出版社，2004.