獨(dú)立接地和共用接地(2)

1、1獨(dú)立接地和共用接地 Independent earthing and common earthing徐義亨徐義亨 編編28 8 獨(dú)立接地和共用接地獨(dú)立接地和共用接地 在許多信息、控制系統(tǒng)需要接地的場(chǎng)合，應(yīng)該是獨(dú)在許多信息、控制系統(tǒng)需要接地的場(chǎng)合，應(yīng)該是獨(dú)立接地還是共用接地，這個(gè)問(wèn)題至今還在爭(zhēng)論，似乎沒(méi)立接地還是共用接地，這個(gè)問(wèn)題至今還在爭(zhēng)論，似乎沒(méi)有完全解決。本章對(duì)有關(guān)獨(dú)立接地與共用接地的特點(diǎn)以有完全解決。本章對(duì)有關(guān)獨(dú)立接地與共用接地的特點(diǎn)以及對(duì)它們的評(píng)價(jià)作一介紹。及對(duì)它們的評(píng)價(jià)作一介紹。38.1 8.1 接地方式的形態(tài)接地方式的形態(tài)8 8如果有幾個(gè)并存的系統(tǒng)或設(shè)備需要接地時(shí)，接地的方式可以

2、有如果有幾個(gè)并存的系統(tǒng)或設(shè)備需要接地時(shí)，接地的方式可以有如下圖所示的四種形態(tài)：如下圖所示的四種形態(tài)：1)1)各個(gè)設(shè)備獨(dú)立接地各個(gè)設(shè)備獨(dú)立接地 42 2）將獨(dú)立接地的接地線連接在一起）將獨(dú)立接地的接地線連接在一起 53 3）共用接地）共用接地 64 4）將接地線連接到共用接地網(wǎng)上）將接地線連接到共用接地網(wǎng)上 第一種為獨(dú)立接地第一種為獨(dú)立接地, ,后三種均為共用接地后三種均為共用接地. 78.2 8.2 獨(dú)立接地獨(dú)立接地 DCSDCS系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)等數(shù)字電路技術(shù)，各部分電路需要有統(tǒng)系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)等數(shù)字電路技術(shù)，各部分電路需要有統(tǒng)一的工作基準(zhǔn)電壓。即該工作基準(zhǔn)電壓起到建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參一的工作

3、基準(zhǔn)電壓。即該工作基準(zhǔn)電壓起到建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)的作用。如幾部分電路沒(méi)有統(tǒng)一的工作基準(zhǔn)電壓，就會(huì)造成系考點(diǎn)的作用。如幾部分電路沒(méi)有統(tǒng)一的工作基準(zhǔn)電壓，就會(huì)造成系統(tǒng)工作異常。統(tǒng)工作異常。 理想的獨(dú)立接地應(yīng)該是那樣，如果有接地極，其中一個(gè)電極中不理想的獨(dú)立接地應(yīng)該是那樣，如果有接地極，其中一個(gè)電極中不論怎流過(guò)電流，對(duì)另一個(gè)接地電極就不應(yīng)該發(fā)生電位上升的情況。論怎流過(guò)電流，對(duì)另一個(gè)接地電極就不應(yīng)該發(fā)生電位上升的情況。 8 I I電位分布電位分布接地極接地極電位上升電位上升V0V0V V9 當(dāng)然，在工程中只要把電位上升限制在一定范圍內(nèi)，就可以看成是相當(dāng)然，在工程中只要把電位上升限制在一定范圍內(nèi)，

4、就可以看成是相互獨(dú)立的?；オ?dú)立的。 此時(shí)的接地極其間距決定以下三個(gè)重要因素：此時(shí)的接地極其間距決定以下三個(gè)重要因素：1 1）發(fā)生的接地電流的波形和其最大值；）發(fā)生的接地電流的波形和其最大值；2 2）電位上升的容許值；）電位上升的容許值；3 3）該地點(diǎn)的大地的電阻率。）該地點(diǎn)的大地的電阻率。10 在這里介紹以棒狀接地極（半徑為在這里介紹以棒狀接地極（半徑為7mm,c7mm,c長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為3m3m）為例，研究）為例，研究因工頻接地電流因工頻接地電流I I產(chǎn)生的電位上升（產(chǎn)生的電位上升（VV）與間隔距離）與間隔距離S S的關(guān)系。表的關(guān)系。表為有工頻接地電流流入為有工頻接地電流流入A A電極時(shí)，計(jì)算出

5、電極時(shí)，計(jì)算出B B電極發(fā)生電位上升到容電極發(fā)生電位上升到容許值許值VV的間隔距離。的間隔距離。I I電位分布電位分布接地極接地極電位上升電位上升V0V0V VS SA AB B11獨(dú)立接地的間隔距離（獨(dú)立接地的間隔距離（m m）接地電流接地電流I I（A A） 電位上升的容許值電位上升的容許值VV 2.5V25V50V1063635031832161006376432 注：本表相對(duì)于電阻率為注：本表相對(duì)于電阻率為=100m=100m。 12 如果大地的電阻率很高，即使接地電流很小，間隔距離也會(huì)增如果大地的電阻率很高，即使接地電流很小，間隔距離也會(huì)增大。大。 由表所知，在實(shí)施獨(dú)立接地時(shí)，必須采

6、取大的電極間隔。在有由表所知，在實(shí)施獨(dú)立接地時(shí)，必須采取大的電極間隔。在有限的場(chǎng)地內(nèi)如有多個(gè)接地系統(tǒng)時(shí)，要找到足夠的接地施工的空間是限的場(chǎng)地內(nèi)如有多個(gè)接地系統(tǒng)時(shí)，要找到足夠的接地施工的空間是很困難的。很困難的。138.3 8.3 共用接地共用接地 所謂共用接地就是把幾個(gè)設(shè)備系統(tǒng)匯集在一起，連接到設(shè)置在所謂共用接地就是把幾個(gè)設(shè)備系統(tǒng)匯集在一起，連接到設(shè)置在一個(gè)或幾個(gè)地點(diǎn)的共用接地電極上的接地。其中，有連接接地線或一個(gè)或幾個(gè)地點(diǎn)的共用接地電極上的接地。其中，有連接接地線或把接地線匯集到一點(diǎn)。所以，在評(píng)價(jià)共用接地時(shí)，應(yīng)該把接地作為把接地線匯集到一點(diǎn)。所以，在評(píng)價(jià)共用接地時(shí)，應(yīng)該把接地作為系統(tǒng)來(lái)考慮。

7、系統(tǒng)來(lái)考慮。148.3.1 8.3.1 共用接地的優(yōu)點(diǎn)共用接地的優(yōu)點(diǎn)1 1）接地線少，接地系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修檢查容易；）接地線少，接地系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維修檢查容易；2 2）將各個(gè)接地電極并聯(lián)連接，此時(shí)比獨(dú)立接地的總電阻低。如果利）將各個(gè)接地電極并聯(lián)連接，此時(shí)比獨(dú)立接地的總電阻低。如果利用建筑結(jié)構(gòu)體，因接地電阻非常小，更能顯示出共用接地的優(yōu)點(diǎn)；用建筑結(jié)構(gòu)體，因接地電阻非常小，更能顯示出共用接地的優(yōu)點(diǎn)；3 3）即使有一個(gè)接地極失效，其它電極也能補(bǔ)充，提高了接地的可靠）即使有一個(gè)接地極失效，其它電極也能補(bǔ)充，提高了接地的可靠性；性；4 4）因?yàn)榭梢詼p少接地電極的總數(shù)，節(jié)省設(shè)備施工的費(fèi)用；）因?yàn)榭梢詼p少接地電極

8、的總數(shù)，節(jié)省設(shè)備施工的費(fèi)用；5 5）如在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，因電氣設(shè)備故障或雷擊會(huì)形成建筑物不同部位地電）如在爆炸危險(xiǎn)場(chǎng)所，因電氣設(shè)備故障或雷擊會(huì)形成建筑物不同部位地電位差的存在，這時(shí)如意外地連接不同地點(diǎn)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電火花引起爆炸或位差的存在，這時(shí)如意外地連接不同地點(diǎn)的設(shè)備會(huì)產(chǎn)生電火花引起爆炸或損壞設(shè)備，無(wú)法保障人身和控制系統(tǒng)的安全。如采用共用接地系統(tǒng)，由于損壞設(shè)備，無(wú)法保障人身和控制系統(tǒng)的安全。如采用共用接地系統(tǒng)，由于實(shí)現(xiàn)了等電位連接，建筑物各處均為等電位，從而就可減小或避免這種危實(shí)現(xiàn)了等電位連接，建筑物各處均為等電位，從而就可減小或避免這種危險(xiǎn)的發(fā)生。險(xiǎn)的發(fā)生。6 6）由于建筑物）由于建筑物各處

9、均為等電位，減小了進(jìn)入控制系統(tǒng)電子線路的共模干擾。各處均為等電位，減小了進(jìn)入控制系統(tǒng)電子線路的共模干擾。158.3.2 8.3.2 共用接地存在的一個(gè)問(wèn)題共用接地存在的一個(gè)問(wèn)題發(fā)生接地發(fā)生接地電流的設(shè)備電流的設(shè)備I I1 1I I2 2R R2 2I I2 2R R2 2I I1 1R R1 1R R1 16 共用接地存在的一個(gè)主要問(wèn)題就是共用接地存在的一個(gè)主要問(wèn)題就是電位上升而波及的危險(xiǎn)電位上升而波及的危險(xiǎn)。 在共用接地的場(chǎng)合，如果在共有接地設(shè)備中有一個(gè)發(fā)生接地電在共用接地的場(chǎng)合，如果在共有接地設(shè)備中有一個(gè)發(fā)生接地電流，就會(huì)流入大地。這時(shí)因各個(gè)接地電極總是有些接地電阻，就會(huì)流，就會(huì)流入大地。

10、這時(shí)因各個(gè)接地電極總是有些接地電阻，就會(huì)使接地點(diǎn)的電位上升。如果是獨(dú)立接地，由接地電極引起的電位上使接地點(diǎn)的電位上升。如果是獨(dú)立接地，由接地電極引起的電位上升僅限于本身而不波及它極（這是理想的接地）。而如圖所示共用升僅限于本身而不波及它極（這是理想的接地）。而如圖所示共用接地，由接地電流引起的電位上升會(huì)波及到共用接地的全部設(shè)備。接地，由接地電流引起的電位上升會(huì)波及到共用接地的全部設(shè)備。17 所以在實(shí)施共用接地的場(chǎng)合，對(duì)于因共用接地而連接的全部設(shè)所以在實(shí)施共用接地的場(chǎng)合，對(duì)于因共用接地而連接的全部設(shè)備必須要考慮發(fā)生的接地電流的性質(zhì)以及電位上升給系統(tǒng)帶來(lái)的影備必須要考慮發(fā)生的接地電流的性質(zhì)以及電位

11、上升給系統(tǒng)帶來(lái)的影響。響。 接地電流的性質(zhì)包括接地電流的大小和波形、持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短接地電流的性質(zhì)包括接地電流的大小和波形、持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短以及發(fā)生的概率。例如，由直擊雷在外部避雷裝置的接地系統(tǒng)上可以及發(fā)生的概率。例如，由直擊雷在外部避雷裝置的接地系統(tǒng)上可以產(chǎn)生的電流很大（如以產(chǎn)生的電流很大（如200kA200kA），頻率也很高（高至），頻率也很高（高至1MHz1MHz），但持續(xù)），但持續(xù)時(shí)間很短時(shí)間很短(s(s級(jí)級(jí)) )。 又如在設(shè)備電路和大地之間有大電容濾波器，會(huì)有相當(dāng)大的位又如在設(shè)備電路和大地之間有大電容濾波器，會(huì)有相當(dāng)大的位移電流流向大地。移電流流向大地。 如果大電流高電壓的工頻用電設(shè)備，

12、會(huì)有漏電流長(zhǎng)時(shí)間地流向如果大電流高電壓的工頻用電設(shè)備，會(huì)有漏電流長(zhǎng)時(shí)間地流向大地等等。大地等等。 下面就該問(wèn)題提出幾個(gè)解決問(wèn)題的方法。下面就該問(wèn)題提出幾個(gè)解決問(wèn)題的方法。188.3.3 8.3.3 如何解決共用接地系統(tǒng)的電位上升如何解決共用接地系統(tǒng)的電位上升1 1）降低共用接地系統(tǒng)的接地電阻）降低共用接地系統(tǒng)的接地電阻 如果共用接地系統(tǒng)的接地電阻很低，那么電位上升波及的危險(xiǎn)如果共用接地系統(tǒng)的接地電阻很低，那么電位上升波及的危險(xiǎn)不會(huì)有太大的問(wèn)題。由接地網(wǎng)的接地電阻的簡(jiǎn)易公式可知：不會(huì)有太大的問(wèn)題。由接地網(wǎng)的接地電阻的簡(jiǎn)易公式可知：要降低共用接地系統(tǒng)的接地電阻，一可增加地網(wǎng)總面積要降低共用接地系統(tǒng)

13、的接地電阻，一可增加地網(wǎng)總面積S S，二可，二可降低土壤的電阻率降低土壤的電阻率。 如果要把某共用接地網(wǎng)的接地電阻減小到原來(lái)的二分之一，則要如果要把某共用接地網(wǎng)的接地電阻減小到原來(lái)的二分之一，則要將接地網(wǎng)面積增加到原來(lái)的四倍，這在工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎是不可能的事。將接地網(wǎng)面積增加到原來(lái)的四倍，這在工程現(xiàn)場(chǎng)幾乎是不可能的事。所以更多的是通過(guò)采用降阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。如選用稀土防雷防腐所以更多的是通過(guò)采用降阻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。如選用稀土防雷防腐降阻降阻劑，其降阻有效率可在劑，其降阻有效率可在60%60%90%90%之間。之間。)(5.0SR192 2）保持離大的接地電流系統(tǒng)的接地點(diǎn)有一定的距離）保持離大的接地電流系統(tǒng)的接

14、地點(diǎn)有一定的距離 在共用接地網(wǎng)上建筑物避雷針的接地點(diǎn)和在共用接地網(wǎng)上建筑物避雷針的接地點(diǎn)和DCSDCS的接地點(diǎn)，沿地下的接地點(diǎn)，沿地下接地體的長(zhǎng)度必須大于接地體的長(zhǎng)度必須大于1515米。即經(jīng)過(guò)米。即經(jīng)過(guò)1515米的距離，一般能沿接地體米的距離，一般能沿接地體傳播的雷電過(guò)電壓衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。土壤的電阻率愈傳播的雷電過(guò)電壓衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。土壤的電阻率愈低，該距離就愈小。低，該距離就愈小。 在共用接地網(wǎng)上大電流、高電壓的用電設(shè)備的接地點(diǎn)和在共用接地網(wǎng)上大電流、高電壓的用電設(shè)備的接地點(diǎn)和DCSDCS的接的接地點(diǎn)，沿地下接地體的長(zhǎng)度必須大于地點(diǎn)，沿地下接地體的長(zhǎng)度必須大于5 5米

15、。米。 203 3）保證整個(gè)）保證整個(gè)DCSDCS系統(tǒng)的所有接地點(diǎn)都在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上系統(tǒng)的所有接地點(diǎn)都在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上 在石油化工企業(yè)里，有許多高的金屬塔器是直接利用金屬塔器在石油化工企業(yè)里，有許多高的金屬塔器是直接利用金屬塔器的金屬壁作引下線的，而金屬塔器上又有許多測(cè)量元件和變送器，的金屬壁作引下線的，而金屬塔器上又有許多測(cè)量元件和變送器，高的金屬塔器一當(dāng)遭到雷擊，由于強(qiáng)大的雷電流通過(guò)金屬塔的接地高的金屬塔器一當(dāng)遭到雷擊，由于強(qiáng)大的雷電流通過(guò)金屬塔的接地裝置，使位于金屬塔上的變送器隨整個(gè)塔產(chǎn)生電位浮動(dòng)，相對(duì)于裝置，使位于金屬塔上的變送器隨整個(gè)塔產(chǎn)生電位浮動(dòng)，相對(duì)于DCSDCS系統(tǒng)之間

16、會(huì)產(chǎn)生很大的地電位差，隨即會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)（反擊）使變送系統(tǒng)之間會(huì)產(chǎn)生很大的地電位差，隨即會(huì)產(chǎn)生閃絡(luò)（反擊）使變送器、器、DCSDCS損壞。損壞。 為了防止產(chǎn)生反擊（反擊的原理見(jiàn)后圖），應(yīng)把避雷針和為了防止產(chǎn)生反擊（反擊的原理見(jiàn)后圖），應(yīng)把避雷針和DCSDCS的的接地裝置都連接到共用接地網(wǎng)上。接地裝置都連接到共用接地網(wǎng)上。21DCS地電位分布曲線地電位差接地干線信號(hào)線可達(dá)200kA的雷電流金屬塔器位于塔上的變送器22 一個(gè)孤獨(dú)的設(shè)備如果和空間其它的設(shè)備和人沒(méi)有接觸聯(lián)系的一個(gè)孤獨(dú)的設(shè)備如果和空間其它的設(shè)備和人沒(méi)有接觸聯(lián)系的話，而所有的接地點(diǎn)僅通過(guò)一個(gè)接地參考點(diǎn)連接在共用接地網(wǎng)上，話，而所有的接地點(diǎn)僅通

17、過(guò)一個(gè)接地參考點(diǎn)連接在共用接地網(wǎng)上，那么接地系統(tǒng)的電位上升對(duì)該設(shè)備的損壞不會(huì)產(chǎn)生影響，這就像水那么接地系統(tǒng)的電位上升對(duì)該設(shè)備的損壞不會(huì)產(chǎn)生影響，這就像水漲船高的原理一樣。漲船高的原理一樣。 問(wèn)題就在問(wèn)題就在DCSDCS系統(tǒng)除了系統(tǒng)除了DCSDCS本身的接地點(diǎn)外，還有變送器、執(zhí)行本身的接地點(diǎn)外，還有變送器、執(zhí)行器等許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些設(shè)備大多都自然接地，如果這些自然接地器等許多現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，這些設(shè)備大多都自然接地，如果這些自然接地體和共用接地網(wǎng)沒(méi)有連接而且又在外部防雷系統(tǒng)的附近，則在外部體和共用接地網(wǎng)沒(méi)有連接而且又在外部防雷系統(tǒng)的附近，則在外部防雷系統(tǒng)接閃時(shí)，會(huì)因?yàn)榈仉娢坏纳叨a(chǎn)生反擊。所以必須保證

18、防雷系統(tǒng)接閃時(shí)，會(huì)因?yàn)榈仉娢坏纳叨a(chǎn)生反擊。所以必須保證整個(gè)整個(gè)DCSDCS系統(tǒng)（包括現(xiàn)場(chǎng)的變送器、執(zhí)行器）的所有接地點(diǎn)（包括自系統(tǒng)（包括現(xiàn)場(chǎng)的變送器、執(zhí)行器）的所有接地點(diǎn)（包括自然接地點(diǎn)）都應(yīng)在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上。然接地點(diǎn)）都應(yīng)在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上。238.4 8.4 建筑結(jié)構(gòu)體的接地方法建筑結(jié)構(gòu)體的接地方法 在接地電極中，可以采用棒狀、線狀、板狀等人工接地極，也在接地電極中，可以采用棒狀、線狀、板狀等人工接地極，也可利用水管等作自然接地極。以前所述的接地極都是人工接地極?？衫盟艿茸髯匀唤拥貥O。以前所述的接地極都是人工接地極。 自然接地極并不是那種以接地為目的的施工物體，而是將與大自然

19、接地極并不是那種以接地為目的的施工物體，而是將與大地接觸的導(dǎo)電性物體來(lái)代替接地極使用的。地接觸的導(dǎo)電性物體來(lái)代替接地極使用的。 這種物體以前使用的水管多半為金屬管，但近幾年來(lái)水管用合這種物體以前使用的水管多半為金屬管，但近幾年來(lái)水管用合成樹(shù)脂制成，好多場(chǎng)合已經(jīng)不能作為代用接地電極了。于是有人就成樹(shù)脂制成，好多場(chǎng)合已經(jīng)不能作為代用接地電極了。于是有人就想利用建筑結(jié)構(gòu)體位地表下部分的鋼筋作自然接地極。想利用建筑結(jié)構(gòu)體位地表下部分的鋼筋作自然接地極。 最初提出該想法的是美國(guó)的最初提出該想法的是美國(guó)的H.G.Ufer,“UferH.G.Ufer,“Ufer電極電極”的名稱由此的名稱由此而來(lái)。而來(lái)。24

20、 建筑結(jié)構(gòu)體接地的必要條件建筑結(jié)構(gòu)體接地的必要條件是結(jié)構(gòu)體必須為鋼架、鋼筋混凝土是結(jié)構(gòu)體必須為鋼架、鋼筋混凝土制造，而不是砂漿或木造的。制造，而不是砂漿或木造的。 鋼架和鋼筋本身有很好的導(dǎo)電性，而且貫穿到整個(gè)建筑物并通過(guò)鋼架和鋼筋本身有很好的導(dǎo)電性，而且貫穿到整個(gè)建筑物并通過(guò)混凝土與大地接觸。只要混凝土不是絕對(duì)的絕緣物，從宏觀上可以混凝土與大地接觸。只要混凝土不是絕對(duì)的絕緣物，從宏觀上可以認(rèn)為結(jié)構(gòu)體就是一個(gè)接地電極。認(rèn)為結(jié)構(gòu)體就是一個(gè)接地電極。258.4.1 8.4.1 建筑結(jié)構(gòu)體的電氣特性建筑結(jié)構(gòu)體的電氣特性 在鋼架造、鋼筋混凝土造和鋼架在鋼架造、鋼筋混凝土造和鋼架- -鋼筋混凝土造的建筑物

21、中，其鋼筋混凝土造的建筑物中，其本體結(jié)構(gòu)無(wú)疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結(jié)合。但是建筑本體結(jié)構(gòu)無(wú)疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結(jié)合。但是建筑物結(jié)構(gòu)體的各個(gè)部分是否以很低的電阻互相連接著呢？換言之，建物結(jié)構(gòu)體的各個(gè)部分是否以很低的電阻互相連接著呢？換言之，建筑物結(jié)構(gòu)體是否是一個(gè)以導(dǎo)體構(gòu)成的筑物結(jié)構(gòu)體是否是一個(gè)以導(dǎo)體構(gòu)成的“電籠電籠”（cagecage）？）？ 26 鋼架造的大廈鋼架造的大廈，因鋼架之間是用鉚釘或螺栓連接的，無(wú)疑是一，因鋼架之間是用鉚釘或螺栓連接的，無(wú)疑是一個(gè)電籠。個(gè)電籠。 而對(duì)于而對(duì)于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的大廈鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的大廈，混凝土中主筋和箍筋就未必是，混凝土中主筋和箍筋

22、就未必是連接的，所以有人就懷疑它不是電籠。連接的，所以有人就懷疑它不是電籠。 在混凝土中鋼筋和鋼筋之間雖然是分離的，但是鋼筋之間卻充在混凝土中鋼筋和鋼筋之間雖然是分離的，但是鋼筋之間卻充滿了混凝土。從外觀上看，混凝土如同堅(jiān)硬的石頭，但它比一般的滿了混凝土。從外觀上看，混凝土如同堅(jiān)硬的石頭，但它比一般的巖石吸水性大，因此，處于濕潤(rùn)狀態(tài)的混凝土的電阻率相當(dāng)?shù)?。在巖石吸水性大，因此，處于濕潤(rùn)狀態(tài)的混凝土的電阻率相當(dāng)?shù)?。在加上軀體或柱有很大的截面積，所以即使是加上軀體或柱有很大的截面積，所以即使是鋼筋混凝土造的大廈，鋼筋混凝土造的大廈，結(jié)構(gòu)體的各部分也是以低電阻連接的，可以將它看成是電籠結(jié)構(gòu)體的各部分

23、也是以低電阻連接的，可以將它看成是電籠。 27 實(shí)測(cè)某鋼架造的高層大廈結(jié)構(gòu)體電阻，從頂層到地下一層的直實(shí)測(cè)某鋼架造的高層大廈結(jié)構(gòu)體電阻，從頂層到地下一層的直流電阻是流電阻是1010-3-3。用雙電橋測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三層樓結(jié)構(gòu)體的電。用雙電橋測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的三層樓結(jié)構(gòu)體的電阻的直流電阻是阻的直流電阻是1010-2-2左右。左右。 所以所以“電籠電籠”必須滿足下列的兩個(gè)條件必須滿足下列的兩個(gè)條件: : 1) 1)建筑物必須是鋼架造、建筑物必須是鋼架造、 鋼筋混凝土造、鋼架造鋼筋混凝土造、鋼架造- -鋼筋混凝土鋼筋混凝土造，而且要有相當(dāng)大的地下部分與大地接觸的面積。造，而且要有相當(dāng)大的地下部分與

24、大地接觸的面積。 2 2）施工地點(diǎn)的土壤電阻率要低到一定的程度。）施工地點(diǎn)的土壤電阻率要低到一定的程度。288.4.2 8.4.2 建筑結(jié)構(gòu)體的接地電阻建筑結(jié)構(gòu)體的接地電阻 建筑結(jié)構(gòu)體如下圖所示。建筑結(jié)構(gòu)體如下圖所示。A地上建筑部分地上建筑部分地下建筑部分地下建筑部分29 建筑結(jié)構(gòu)體的地表下部分與大地接觸著，設(shè)結(jié)構(gòu)體與大地的建筑結(jié)構(gòu)體的地表下部分與大地接觸著，設(shè)結(jié)構(gòu)體與大地的接觸面積（包括結(jié)構(gòu)體的底面積與側(cè)面積的總和）為接觸面積（包括結(jié)構(gòu)體的底面積與側(cè)面積的總和）為A(mA(m2 2) )，土壤，土壤電阻率為電阻率為（mm），則其接地電阻為：），則其接地電阻為： 由式可知，結(jié)構(gòu)體與大地的接觸面

25、積由式可知，結(jié)構(gòu)體與大地的接觸面積A A愈大，接地電阻就愈小。愈大，接地電阻就愈小。 AR4.0 30結(jié)構(gòu)體接地的實(shí)測(cè)例子（日本）結(jié)構(gòu)體接地的實(shí)測(cè)例子（日本）大廈名大廈名層數(shù)層數(shù)總建筑總建筑面積面積m m2 2地下層的地地下層的地面面積面面積m m2 2 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)體的結(jié)構(gòu)體的接地電阻接地電阻 新大谷飯店新大谷飯店地上地上1717層層地下地下3 3層層 102,500102,5009,4709,470鋼架鋼筋混鋼架鋼筋混凝土造凝土造 0.310.31東京電業(yè)東京電業(yè)會(huì)館會(huì)館 地上地上4 4層層地下地下1 1層層1,7671,767480480鋼筋鋼筋混凝土造混凝土造0.60.6千葉大學(xué)工千

26、葉大學(xué)工學(xué)部學(xué)部 地上地上4 4層層地下地下1 1層層2,3542,354576576鋼筋鋼筋混凝土造混凝土造1.041.04大阪合同廳大阪合同廳舍舍3號(hào)樓號(hào)樓 地上地上1515層層地下地下3 3層層39,57939,5793,4053,405鋼架鋼筋混鋼架鋼筋混凝土造凝土造0.210.21迎賓館迎賓館地上地上2 2層層地下地下1 1層層15,35515,3555,2605,260鋼架磚砌鋼架磚砌0.350.35東亞不動(dòng)產(chǎn)東亞不動(dòng)產(chǎn)新僑大廈新僑大廈地上地上1515層層地下地下3 3層層52,01552,0154,7424,742鋼架鋼筋混鋼架鋼筋混凝土造凝土造318.4.3 8.4.3 建筑物

27、防雷區(qū)等電位連接及共用接地系統(tǒng)建筑物防雷區(qū)等電位連接及共用接地系統(tǒng) 下圖為下圖為GB50343-2004 GB50343-2004 建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)范規(guī)規(guī)定的建筑物防雷區(qū)等電位連接及共用接地系統(tǒng)。建筑物內(nèi)應(yīng)設(shè)總的定的建筑物防雷區(qū)等電位連接及共用接地系統(tǒng)。建筑物內(nèi)應(yīng)設(shè)總的等電位接地端子板，每層豎井內(nèi)設(shè)置樓層等電位接地端子板，各設(shè)等電位接地端子板，每層豎井內(nèi)設(shè)置樓層等電位接地端子板，各設(shè)備機(jī)房設(shè)置局部等電位接地端子板。備機(jī)房設(shè)置局部等電位接地端子板。 32 當(dāng)建筑物采取總等電位連接措施后，各等電位連接網(wǎng)絡(luò)均與共用當(dāng)建筑物采取總等電位連接措施后，各等電位連接

28、網(wǎng)絡(luò)均與共用接地系統(tǒng)有直通大地的可靠連接，每個(gè)電子信息系統(tǒng)的等電位連接接地系統(tǒng)有直通大地的可靠連接，每個(gè)電子信息系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡(luò)，不宜再設(shè)單獨(dú)的接地引下線接至總等電位接地端子板，而宜網(wǎng)絡(luò)，不宜再設(shè)單獨(dú)的接地引下線接至總等電位接地端子板，而宜將各個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)用接地線引至本樓層或電氣豎井內(nèi)的等電位將各個(gè)等電位連接網(wǎng)絡(luò)用接地線引至本樓層或電氣豎井內(nèi)的等電位接地端子板。接地端子板。33 等電位連接與共用接地系統(tǒng)是內(nèi)部防雷措施中兩種不同而又密切等電位連接與共用接地系統(tǒng)是內(nèi)部防雷措施中兩種不同而又密切相關(guān)的重要措施，其目的都是為了避免在需要防雷的空間內(nèi)發(fā)生生相關(guān)的重要措施，其目的都是為了避免在需要

29、防雷的空間內(nèi)發(fā)生生命危險(xiǎn)，減小電子信息系統(tǒng)因雷擊而中斷正常工作、發(fā)生火災(zāi)等事命危險(xiǎn)，減小電子信息系統(tǒng)因雷擊而中斷正常工作、發(fā)生火災(zāi)等事故。故。359 9 接地技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)接地技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 接地和接地和“引雷入地引雷入地”技術(shù)發(fā)明的真正鼻祖，應(yīng)追溯到技術(shù)發(fā)明的真正鼻祖，應(yīng)追溯到300300年前，年前，來(lái)華傳教士、葡萄牙人安文斯（來(lái)華傳教士、葡萄牙人安文斯（1609-16771609-1677）在）在中國(guó)的十二大奇跡中國(guó)的十二大奇跡一書(shū)中對(duì)中國(guó)建筑的特點(diǎn)和淵源的述說(shuō)。他在書(shū)中介紹，屋頂脊一書(shū)中對(duì)中國(guó)建筑的特點(diǎn)和淵源的述說(shuō)。他在書(shū)中介紹，屋頂脊吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當(dāng)閃電落在屋上或皇

30、宮時(shí)，吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當(dāng)閃電落在屋上或皇宮時(shí)，閃電就被龍舌引向金屬條通路，并且直奔地下消散，因而不致傷害閃電就被龍舌引向金屬條通路，并且直奔地下消散，因而不致傷害人（見(jiàn)人（見(jiàn)林清涼、戴念祖著的林清涼、戴念祖著的“電磁學(xué)電磁學(xué)”）。他的記述比起）。他的記述比起17531753年美年美國(guó)科學(xué)家富蘭克林在進(jìn)行雷電試驗(yàn)時(shí)，在大地上安裝了接線端子，國(guó)科學(xué)家富蘭克林在進(jìn)行雷電試驗(yàn)時(shí)，在大地上安裝了接線端子，即實(shí)施了所謂的接地，要即實(shí)施了所謂的接地，要早一個(gè)世紀(jì)早一個(gè)世紀(jì)。36 接地作為由中國(guó)人開(kāi)創(chuàng)的一種應(yīng)用技術(shù)，在電氣、電子、控制等接地作為由中國(guó)人開(kāi)創(chuàng)的一種應(yīng)用技術(shù)，在電氣、電子、控制等

31、行業(yè)里的功能似乎是無(wú)可非議的。但是近些年，在這個(gè)古老而又在行業(yè)里的功能似乎是無(wú)可非議的。但是近些年，在這個(gè)古老而又在不斷發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，在中國(guó)的接地工程界里卻出現(xiàn)了一些令眾不斷發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，在中國(guó)的接地工程界里卻出現(xiàn)了一些令眾家而爭(zhēng)鳴的大問(wèn)題?，F(xiàn)不妨簡(jiǎn)要地予以介紹。家而爭(zhēng)鳴的大問(wèn)題?，F(xiàn)不妨簡(jiǎn)要地予以介紹。 379.1 “9.1 “接地電阻不可測(cè)，應(yīng)予廢除接地電阻不可測(cè)，應(yīng)予廢除” 權(quán)威著作權(quán)威著作辭海辭海對(duì)接地電阻的定義是：對(duì)接地電阻的定義是：“接地體對(duì)地電阻和接接地體對(duì)地電阻和接地引線電阻的和，數(shù)值上等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接地體流入地引線電阻的和，數(shù)值上等于接地裝置對(duì)地電壓與通過(guò)接

32、地體流入地中電流的比值。地中電流的比值。”這個(gè)定義似乎很嚴(yán)謹(jǐn)，但在實(shí)踐中難以測(cè)量。這個(gè)定義似乎很嚴(yán)謹(jǐn)，但在實(shí)踐中難以測(cè)量。38 全國(guó)雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定的全國(guó)雷電防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)制定的信息系統(tǒng)雷電防護(hù)術(shù)信息系統(tǒng)雷電防護(hù)術(shù)語(yǔ)語(yǔ)對(duì)接地電阻的定義是：對(duì)接地電阻的定義是：“接地極與零的遠(yuǎn)方接地極之間的歐姆接地極與零的遠(yuǎn)方接地極之間的歐姆定律值。定律值?！?” 這個(gè)定義在措辭上比這個(gè)定義在措辭上比辭海辭海更嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)，更嚴(yán)謹(jǐn)一點(diǎn)，但仍然沒(méi)有但仍然沒(méi)有可操作性。可操作性。39 我們?cè)谇懊?，已?jīng)介紹了由日本高橋健彥對(duì)接地電阻所作出的我們?cè)谇懊?，已?jīng)介紹了由日本高橋健彥對(duì)接地電阻所作出的定量的定義。

33、在這個(gè)定義里，實(shí)際上存在著兩個(gè)值得思考的問(wèn)題：定量的定義。在這個(gè)定義里，實(shí)際上存在著兩個(gè)值得思考的問(wèn)題：1 1）電阻的最初概念是來(lái)自歐姆定律，即）電阻的最初概念是來(lái)自歐姆定律，即R=U/IR=U/I。歐姆定律的適用范。歐姆定律的適用范圍是金屬導(dǎo)體，而土壤并不是金屬導(dǎo)體，所以圍是金屬導(dǎo)體，而土壤并不是金屬導(dǎo)體，所以用歐姆定律來(lái)定義接用歐姆定律來(lái)定義接地電阻是不適宜的。地電阻是不適宜的。2 2）歐姆定律只用于電路，而）歐姆定律只用于電路，而土壤層不是土壤層不是“路路”，而應(yīng)該是，而應(yīng)該是“場(chǎng)場(chǎng)”。40 2002 2002年黑龍江省防雷中心六名技術(shù)人員用一臺(tái)從日本進(jìn)口的高年黑龍江省防雷中心六名技術(shù)人

34、員用一臺(tái)從日本進(jìn)口的高級(jí)地阻測(cè)試儀對(duì)一個(gè)建筑物地網(wǎng)進(jìn)行了級(jí)地阻測(cè)試儀對(duì)一個(gè)建筑物地網(wǎng)進(jìn)行了2828次測(cè)量，測(cè)得的數(shù)據(jù)共次測(cè)量，測(cè)得的數(shù)據(jù)共1414組，最小值為組，最小值為0.70.7，最大值為，最大值為100100，兩者相差竟達(dá)，兩者相差竟達(dá)160160倍。對(duì)此，倍。對(duì)此，有人對(duì)有人對(duì)“接地電阻接地電阻”這個(gè)已經(jīng)沿襲這個(gè)已經(jīng)沿襲100100多年的概念產(chǎn)生了懷疑。其代多年的概念產(chǎn)生了懷疑。其代表人物是清華大學(xué)的虞昊教授。表人物是清華大學(xué)的虞昊教授。 他認(rèn)為（見(jiàn)他認(rèn)為（見(jiàn)中國(guó)防雷中國(guó)防雷20062006年年NO.1NO.1）：）：411 1）文獻(xiàn)上對(duì)應(yīng)于不同形狀的接地極的接地電阻計(jì)算公式都是立足于

35、）文獻(xiàn)上對(duì)應(yīng)于不同形狀的接地極的接地電阻計(jì)算公式都是立足于這樣的一個(gè)假設(shè)：接地電流從接地極進(jìn)入地下深處，沿著半徑的輻這樣的一個(gè)假設(shè)：接地電流從接地極進(jìn)入地下深處，沿著半徑的輻射方向均勻流向無(wú)窮遠(yuǎn)。而迄今為止的任何測(cè)量，都是測(cè)量?jī)蓚€(gè)電射方向均勻流向無(wú)窮遠(yuǎn)。而迄今為止的任何測(cè)量，都是測(cè)量?jī)蓚€(gè)電極之間流過(guò)的有限范圍的地表介質(zhì)的電阻狀態(tài)，以至把對(duì)象給置換極之間流過(guò)的有限范圍的地表介質(zhì)的電阻狀態(tài)，以至把對(duì)象給置換了。了。2 2）“電路電路”的概念是不能代替的概念是不能代替“電磁場(chǎng)電磁場(chǎng)”的概念去解釋接地電流的的概念去解釋接地電流的流動(dòng)狀況，接地電流中包括了高頻成分，高頻電流必有趨膚效應(yīng)，流動(dòng)狀況，接地電

36、流中包括了高頻成分，高頻電流必有趨膚效應(yīng)，若認(rèn)定土壤為導(dǎo)體，則電流必沿地表面流動(dòng)。若認(rèn)定土壤為導(dǎo)體，則電流必沿地表面流動(dòng)。423 3）國(guó)際上目前之所以還沒(méi)有各國(guó)公認(rèn)的）國(guó)際上目前之所以還沒(méi)有各國(guó)公認(rèn)的“接地電阻接地電阻”標(biāo)準(zhǔn)件，不僅標(biāo)準(zhǔn)件，不僅現(xiàn)在沒(méi)有，而且永遠(yuǎn)也不可能有，其原因就是現(xiàn)在沒(méi)有，而且永遠(yuǎn)也不可能有，其原因就是“接地電阻接地電阻”是不可是不可測(cè)的。測(cè)的。4 4）只有用）只有用MaxwellMaxwell的電磁場(chǎng)理論才能夠真正檢驗(yàn)和解釋有關(guān)接地的的電磁場(chǎng)理論才能夠真正檢驗(yàn)和解釋有關(guān)接地的電磁現(xiàn)象。電磁現(xiàn)象。43 虞昊教授認(rèn)為，之所以出現(xiàn)上述黑龍江省防雷中心測(cè)量接地電阻虞昊教授認(rèn)為，之

37、所以出現(xiàn)上述黑龍江省防雷中心測(cè)量接地電阻時(shí)讀數(shù)相差一百多倍的問(wèn)題，其原因就在每次測(cè)量時(shí)，因輔助電極時(shí)讀數(shù)相差一百多倍的問(wèn)題，其原因就在每次測(cè)量時(shí)，因輔助電極在土壤中的深淺不一而導(dǎo)致電流流動(dòng)的分布發(fā)生重大的變化，從而在土壤中的深淺不一而導(dǎo)致電流流動(dòng)的分布發(fā)生重大的變化，從而導(dǎo)致測(cè)量的不確定性，除非將電流的回歸電極即輔助接地體導(dǎo)致測(cè)量的不確定性，除非將電流的回歸電極即輔助接地體A A做成大做成大面積并埋在幾十米以下的深度，但有哪家儀表廠肯如此規(guī)定呢？所面積并埋在幾十米以下的深度，但有哪家儀表廠肯如此規(guī)定呢？所以他認(rèn)為：以他認(rèn)為：“接地電阻不可測(cè)，應(yīng)予廢除接地電阻不可測(cè)，應(yīng)予廢除?！?49.2 9.2 人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升 人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升。當(dāng)初人們基于土壤人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升。當(dāng)初人們基于土壤的導(dǎo)電性和具有無(wú)限大的容電量