劉逞野　楊國強

【摘要】 通過近一段時間對現(xiàn)場設(shè)備及臨時電網(wǎng)的維修與維護，發(fā)現(xiàn)許多問題的發(fā)生及一些最終的解決方法都是與接地有密切的關(guān)系。針對接地的分類、作用，材料的選擇，施工的方法等進行了闡述。

【關(guān)鍵詞】 接地；分類；方法

一、接地的分類和目的

接地的作用總的來說可以分為兩個：保護人員和設(shè)備不受損害叫保護接地；保障設(shè)備的正常運行的叫工作接地。這里的分類是指接地工程設(shè)計施工中考慮的各種要求，并不表示每種“地”都需要獨立開來。相反，除了有地電信號抗干擾、設(shè)備本身專門要求等特殊原因之外，我們提倡盡量采用聯(lián)合接地的方案。

1、保護接地

防雷接地是受到雷電襲擊（直擊、感應(yīng)或線路引入）時，為防止造成損害的接地系統(tǒng)。常有信號（弱電）防雷地和電源（強電）防雷地之分，區(qū)分的原因不僅僅是因為要求接地電阻不同，而且在工程實踐中信號防雷地常附在信號獨立地上，和電源防雷地分開建設(shè)。

機殼安全接地是將系統(tǒng)中平時不帶電的金屬部分（機柜外殼，操作臺外殼等)與地之間形成良好的導(dǎo)電連接，以保護設(shè)備和人身安全。原因是系統(tǒng)的供電是強電供電（380、220或11OV），通常情況下機殼等是不帶電的，當(dāng)故障發(fā)生（如主機電源故障或其它故障）造成電源的供電火線與外殼等導(dǎo)電金屬部件短路時，這些金屬部件或外殼就形成了帶電體，如果沒有很好的接地，那么這帶電體和地之間就有很高的電位差，如果人不小心觸到這些帶電體，那么就會通過人身形成通路，產(chǎn)生危險。因此，必須將金屬外殼和地之間作很好的連接，使機殼和地等電位。此外，保護接地還可以防止靜電的積聚。

2、工作接地

工作接地是為了使系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運行并保證測量和控制精度而設(shè)的接地。它分為機器邏輯地、信號回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系統(tǒng)中還有本安接地。

機器邏輯地，也叫主機電源地，是計算機內(nèi)部的邏輯電平負(fù)端公共地，也是+5V等電源的輸出地。

信號回路接地，如各變送器的負(fù)端接地，開關(guān)量信號的負(fù)端接地等。

屏蔽接地（模人信號的屏蔽層的接地）。

本安接地，是本安儀表或安全柵的接地。這種接地除了抑制干擾外，還有使儀表和系統(tǒng)具有本質(zhì)安全性質(zhì)的措施之一。本安接地會因為采用的設(shè)備的本實措施不同而不同，下面以齊納式安全柵為例，說明其接地內(nèi)容。

安全柵的作用是保護危險現(xiàn)場端永遠處于安全電源和安全電壓范圍之內(nèi)。如果現(xiàn)場端短路，則由于負(fù)載電阻和安全柵電阻R的限流作用，會將導(dǎo)線上的電流限制在安全范圍內(nèi)，使現(xiàn)場端不至于產(chǎn)生很高的溫度，引起燃燒。第二種情況，如果計算機一端產(chǎn)生故障，則高壓電信號加入了信號回路，則由于齊納二級的嵌位作用，也使電壓位于安全范圍。

值得提醒的是，由于齊納安全柵的引入，使得信號回路上的電阻增大了許多，因此，在設(shè)計輸出回路的負(fù)載能力時，除了要考慮真正的負(fù)載要求以外，還要充分考慮安全柵的電阻，留有余地。

二、接地材料的選型

接地材料是接地的工作主體，材料的選擇很重要。下面對常用的接地材料的屬性做個簡單的介紹。

廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料（最常用的如扁鋼）、接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。金屬材料如扁鋼，也常用銅材替代，主要用于接地環(huán)的建設(shè)，這是大多接地工程都選用的；接地體有金屬接地體（角鋼、銅棒和銅板）這類接地體壽命較短，接地電阻上升快，地網(wǎng)改造頻繁（有的地區(qū)每年都需要改造），維護費用比較高，但是從傳統(tǒng)金屬接地極（體）中派生出類特殊結(jié)構(gòu)的接地體（帶電解質(zhì)材料），使用效果比較好，一般稱為離子或中空）接地系統(tǒng)；另外就是非金屬接地體，使用比較方便，幾乎沒有壽命的約束，各方面比較認(rèn)可。

在以下的討論中以降阻劑、非金屬接地塊和離子接地系統(tǒng)為代表進行探討。

降阻劑分為化學(xué)將阻劑和物理降阻劑，化學(xué)降阻劑自從發(fā)現(xiàn)有污染水源事故和腐蝕地網(wǎng)的缺陷以后基本上沒有使用了，現(xiàn)在廣泛接受的是物理降阻劑（也稱為長效型降阻劑）。物理降阻劑是接地工程廣泛接受的材料，屬于材料學(xué)中的不定性復(fù)合材料，可以根據(jù)使用環(huán)境形成不同形狀的包裹體，所以使用范圍廣，可以和接地環(huán)或接地體同時運用，包裹在接地環(huán)和接地體周圍，達到降低接觸電阻的作用。并且，降阻劑有可擴散成分，可以改善周邊土壤的導(dǎo)電屬性。現(xiàn)在的較先進降阻劑都有一定的防腐能力，可以加長地網(wǎng)的使用壽命，其防腐原理一般來說有幾種：犧牲陽極保護（電化學(xué)防護），致密覆蓋金屬隔絕空氣，加入改善界面腐蝕電位的外加劑成分等方法。物理降阻劑有超過二十年的工程運用歷史，經(jīng)過不斷的實踐和改進，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當(dāng)成熟的產(chǎn)品了。

非金屬接地體有是在通訊、廣電等部門廣泛使用的工程材料。

導(dǎo)電能力優(yōu)越的非金屬材料材料復(fù)合加工成型的，加工方法有澆注成型和機械壓模成型的，一般來說澆注成型的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)松散、強度低、導(dǎo)電性能差，而且質(zhì)量不穩(wěn)定，一些小型廠家少量生產(chǎn)使用這樣的辦法；機械壓模法，是使用設(shè)備在幾到十幾噸的壓力下成型的，不僅尺寸精度較高、外觀較好，更重要的是材料結(jié)構(gòu)致密、電學(xué)性能好、抗大電流沖擊能力強，質(zhì)量也相當(dāng)穩(wěn)定，但是生產(chǎn)成本較高，批量生產(chǎn)多采用。選型時，盡量采用后者，特別是接地體有抗大電流或大沖擊電流的要求（如電力工作地、防雷接地）時，不宜采用澆注成型的非金屬接地體。非金屬接地體的特點是穩(wěn)定性優(yōu)越，其氣候、季節(jié)、壽命都是現(xiàn)有接地材料中最好的，是不受腐蝕的接地體，所以，不需要地網(wǎng)維護，也不需要定期改造，但是，非金屬接地體施工需要的地網(wǎng)面積比傳統(tǒng)接地面積小很多，但是在不同地質(zhì)條件下也需要的保證足夠接地面積才可以達到良好的效果。

離子（中空）接地系統(tǒng)是傳統(tǒng)的金屬接地改進而來，從工作原理到材料選用都脫胎換骨的變化，形成各種形狀的結(jié)構(gòu)。這些接地系統(tǒng)的共同點是結(jié)構(gòu)部分采用防腐性更好的金屬，內(nèi)填充電解物質(zhì)及其載體組分的內(nèi)填料，外包裹導(dǎo)點性能良好的不定性導(dǎo)電復(fù)合材料，一般稱為外填料。接地系統(tǒng)的金屬材料已經(jīng)出現(xiàn)的有不銹鋼、銅包鋼和純銅材的。不銹鋼的防腐較鋼材好，但是在埋地環(huán)境中依然會多多少少的銹蝕，以不銹鋼為主體的接地系統(tǒng)不宜在腐蝕性嚴(yán)重的環(huán)境中使用。表面處理過的銅是很好的抗銹蝕材料，銅包鋼是銅-鋼復(fù)合材料，鋼材表面覆蓋銅，可以節(jié)約大量的貴金屬—銅材。套管法或電鍍法生產(chǎn)，表面銅層的厚度從0.01mm到0.50mm，厚度越厚防腐效果越好。純銅材料防腐性能最好，但是要耗用大量的貴金屬，在性能要求較高的工程中使用。由于接地系統(tǒng)大多向垂直方向伸展，所以接地面積大多要求很小，可以滿足地形嚴(yán)重局限的工程需要。特別是，補償類型的接地系統(tǒng)有加長的設(shè)計，筆者曾使用過加長至24米的接地系統(tǒng)，輔以深井法施工，可以達到非常好的效果。

介紹的接地材料各有優(yōu)勢，但是都有自身的局限。我們提倡各取所長，選擇適當(dāng)?shù)牟牧蠞M足不同的工況。

三、接地裝置的施工

在現(xiàn)行設(shè)計中，一般將基礎(chǔ)鋼筋作為自然接地體，用40X4的鍍鋅扁鋼將其連通，并施行總等電位聯(lián)結(jié)。這樣進行處理，接地電阻很小，一般容易達到設(shè)計要求。在施工中應(yīng)當(dāng)注意，應(yīng)在室外合適位置預(yù)留接地連接板，做法可以參考國家標(biāo)準(zhǔn)圖集《接地裝置安裝》(03D501-4)。這樣，當(dāng)接地電阻值達不到要求時，施工單位可以方便地連接人工接地體和測試接地電阻值。

1、埋于土壤中的人工垂直接地體宜采用角鋼、鋼管或圓鋼；埋于土壤中的人工水平接地體宜采用扁鋼或圓鋼。圓鋼直徑不應(yīng)小于10mm；扁鋼截面不應(yīng)小于100mm2，其厚度不應(yīng)小于4mm；角鋼厚度不應(yīng)小于4mm；鋼管壁厚不應(yīng)小于3.5mm。

在腐蝕性較強的土壤中，應(yīng)采取熱鍍鋅等防腐措施或加大截面。

接地線應(yīng)與水平接地體的截面相同。

2、人工垂直接地體的長度宜為2.5m。人工垂直接地體間的距離及人工水平接地體間的距離宜為5m，當(dāng)受地方限制時可適當(dāng)減小。

3、人工接地體在土壤中的埋設(shè)深度不應(yīng)小于0.5m。接地體應(yīng)遠離由于磚窯、煙道等高溫影響使土壤電阻率升高的地方。

4、在高土壤電阻率地區(qū)，降低防直擊雷接地裝置接地電阻宜采用下列方法：

（1）采用多支線外引接地裝置，外引長度不應(yīng)大于有效長度，有效長度應(yīng)符合１.1.2的規(guī)定。

（2）接地體埋于較深的低電阻率土壤中。

（3）采用降阻劑。

綜上所述，系統(tǒng)設(shè)備的供配電和接地應(yīng)做到安全可靠、經(jīng)濟合理。為了保證人身和設(shè)備安全及系統(tǒng)的正常運行，應(yīng)設(shè)置電氣、電子設(shè)備的防雷接地、工作接地、安全保護接地、屏蔽接地與防靜電接地，各種接地應(yīng)采用共用接地裝置和等電位連接。要真正做好等電位工作，第一必須認(rèn)真學(xué)習(xí)雷電防護標(biāo)準(zhǔn)。第二必須要消化被被保護設(shè)備的技術(shù)資料。第三要因地制宜的實施雷電防護等電位問題。第四要認(rèn)真總結(jié)自己和他人的經(jīng)驗。.