1、1獨(dú)立接地和共用接地獨(dú)立接地和共用接地 Independent earthing and common earthing徐義亨 20122012年年5 5月月27 7 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)需要接地的場合，應(yīng)該在許多信息、控制系統(tǒng)需要接地的場合，應(yīng)該是獨(dú)立是獨(dú)立接地還是共用接地接地還是共用接地，這個(gè)問題至今還在爭論，似乎沒有完，這個(gè)問題至今還在爭論，似乎沒有完全解決。全解決。 世界上一些一流的控制系統(tǒng)制造商還在要求用戶采用世界上一些一流的控制系統(tǒng)制造商還在要求用戶采用獨(dú)立接地獨(dú)立接地。 本部分對(duì)有關(guān)獨(dú)立接地與共用接地的本部分對(duì)有關(guān)獨(dú)立接地與共用接地的特點(diǎn)特點(diǎn)

2、以及對(duì)它們以及對(duì)它們的的評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)作一介紹。作一介紹。37.1 7.1 接地方式的形態(tài)接地方式的形態(tài) 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. .77.2 7.2 獨(dú)立接地獨(dú)立接地 控制系統(tǒng)采用了計(jì)算機(jī)等數(shù)

3、字電路技術(shù)，各部分電路需要有統(tǒng)控制系統(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)一的工作一的工作基準(zhǔn)電壓基準(zhǔn)電壓。即該工作基準(zhǔn)電壓起到。即該工作基準(zhǔn)電壓起到建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參建立一個(gè)統(tǒng)一的信號(hào)參考點(diǎn)考點(diǎn)的作用。如幾部分電路沒有統(tǒng)一的工作基準(zhǔn)電壓，就會(huì)造成系的作用。如幾部分電路沒有統(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：理想的獨(dú)立接地應(yīng)該是那樣：如果有兩個(gè)接地極，其中一個(gè)電極中如果有兩個(gè)接地極，其中一個(gè)電極中不論流過怎樣的電流，對(duì)另一個(gè)接地電極就不應(yīng)該發(fā)生電位上升的情不論流過怎樣的電流，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。況。 8 理想的獨(dú)

4、立接地理想的獨(dú)立接地電位分布電位分布接地極接地極電位上升電位上升V=0V=0VS(無窮遠(yuǎn)無窮遠(yuǎn))I9如果電位的分布用雙曲線函數(shù)的曲線來擬合如果電位的分布用雙曲線函數(shù)的曲線來擬合 V=k/sV=k/s ( (對(duì)半球狀電極，對(duì)半球狀電極，sr)sr)式中：式中：VV電位，電位，V V； V V0 0s=rs=r時(shí)的最高電位，時(shí)的最高電位，V V； s-s-距離，距離，m m； k k 常數(shù)常數(shù),Vm ,Vm ,對(duì)半球狀電極對(duì)半球狀電極k=rVk=rV0 0。 理論上，在理論上，在s=s=處，處，V=OV=O。 rsVV010如果允許有個(gè)電位升高如果允許有個(gè)電位升高V，S應(yīng)該多少？應(yīng)該多少？ I I

5、電位分布電位分布接地極接地極允 許 電 位允 許 電 位上升上升V VV VS SA AB B11 在這里介紹以在這里介紹以半球狀接地極半球狀接地極為例，研究因接地電流為例，研究因接地電流I I產(chǎn)生的電位產(chǎn)生的電位上升（上升（V V）與間隔距離）與間隔距離S S的關(guān)系。的關(guān)系。12 因?yàn)橥寥烙幸欢ǖ碾娮杪?，在泄散電流過程中，電流將在土壤因?yàn)橥寥烙幸欢ǖ碾娮杪?，在泄散電流過程中，電流將在土壤中建立起中建立起恒定電場恒定電場。由圖可知，土壤中的。由圖可知，土壤中的電流密度電流密度在接地體處很在接地體處很大，隨著離開接地體距離的增加，電流密度逐漸減小。根據(jù)恒定電大，隨著離開接地體距離的增加，電流密度

6、逐漸減小。根據(jù)恒定電場理論場理論, ,土壤中的土壤中的電場強(qiáng)度電場強(qiáng)度E E、電流密度電流密度和和土壤電阻率土壤電阻率的關(guān)系應(yīng)滿足：的關(guān)系應(yīng)滿足： E=E=jj式中：式中：土壤電阻率土壤電阻率m m； JJ土壤中的電流密度土壤中的電流密度A/mA/m2 2。13 接地體處的電位接地體處的電位等于電場強(qiáng)度沿長度方向的積分：等于電場強(qiáng)度沿長度方向的積分： 式中：式中：rr半球狀接地體的半徑半球狀接地體的半徑,m,m。 所以所以離接地體距離為離接地體距離為s s處的電位處的電位得：得： 式中：式中：II接地電流，接地電流，A A。 ( (對(duì)半球狀電極，對(duì)半球狀電極，sr)sr)rEdxVSIdxxI

7、dxxIJdxEdxVssss21222214 由上式可知，由上式可知，只有當(dāng)只有當(dāng)s s為無窮遠(yuǎn)處，電位才為零為無窮遠(yuǎn)處，電位才為零。根據(jù)式可得：。根據(jù)式可得： 由該式可計(jì)算出因接地電流由該式可計(jì)算出因接地電流I I產(chǎn)生的電位上升（產(chǎn)生的電位上升（V V）與間隔距）與間隔距離離S S的關(guān)系。的關(guān)系。VIS215 在工程中只要在工程中只要把電位上升限制在一定范圍內(nèi)把電位上升限制在一定范圍內(nèi)，就可以看成是相互獨(dú)立，就可以看成是相互獨(dú)立的。的。 此時(shí)的此時(shí)的接地極其間距接地極其間距S S決定以下三個(gè)重要因素：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

8、值I I；2 2）電位上升的容許值）電位上升的容許值V V；3 3）該地點(diǎn)的大地的電阻率）該地點(diǎn)的大地的電阻率。16獨(dú)立接地的間隔距離獨(dú)立接地的間隔距離S S（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V V 2V2V4V4V10V10V1 18 84 41.61.65 5404020208 8101080804040161650504004002002008080 注：本表相對(duì)于電阻率為注：本表相對(duì)于電阻率為=100m=100m。 17 如果大地的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。由表可知

9、，在實(shí)施獨(dú)立接地時(shí)，必須采取很大的極間間隔。由表可知，在實(shí)施獨(dú)立接地時(shí)，必須采取很大的極間間隔。在在有限的場地內(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有限的場地內(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。是很困難的。 所以說，所以說，在工業(yè)現(xiàn)場，不可能有真正放熱獨(dú)立接地。在工業(yè)現(xiàn)場，不可能有真正放熱獨(dú)立接地。 187.3 7.3 共用接地共用接地 7.3.1 7.3.1 共用接地的優(yōu)點(diǎn)共用接地的優(yōu)點(diǎn)1 1）接地系統(tǒng)簡單，）接地系統(tǒng)簡單，維修檢查容易；維修檢查容易；2 2）將各個(gè)）將各個(gè)接地電極并聯(lián)連接接地電極并聯(lián)連接，此時(shí)，此時(shí)比獨(dú)立接地的總電阻低比獨(dú)立接地的總電阻低。

10、如果利。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）即使有一個(gè)接地極失效，其它電極也能補(bǔ)充，提高了接地的可靠可靠性；性；4 4）因?yàn)榭梢詼p少接地電極的總數(shù)，）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)用節(jié)省設(shè)備施工的費(fèi)用；5 5）便于實(shí)現(xiàn)）便于實(shí)現(xiàn)等電位連接等電位連接有利于防雷和防爆；有利于防雷和防爆；6 6）由于）由于等電位等電位，減小了進(jìn)入控制系統(tǒng)電子線路的，減小了進(jìn)入控制系統(tǒng)電子線路的共模干擾，便于抗共模干擾，便于抗干擾干擾。197.3.2 7.3

11、.2 共用接地存在的一個(gè)問題共用接地存在的一個(gè)問題發(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 120 共用接地存在的一個(gè)主要問題就是共用接地存在的一個(gè)主要問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。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

12、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，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)備接地電流引起的電位上升會(huì)波及到共用接地的全部設(shè)備。21 所以在實(shí)施共用接地的場合，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)帶來的影電位上升給系統(tǒng)帶來的影響。響。 接地電流的性質(zhì)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)間的長短包括接地電流的大小和波形、持續(xù)

13、時(shí)間的長短以及發(fā)生的概率。例如，由以及發(fā)生的概率。例如，由直擊雷直擊雷在外部避雷裝置的接地系統(tǒng)上可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100kA100kA），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，會(huì)有漏電流長時(shí)間地流向如果大電流高電壓的工頻用電設(shè)備，會(huì)有漏電流長時(shí)間地流向大地等等。大地等等。 下面就該問題下面就該問題提出

14、幾個(gè)解決問題的方法提出幾個(gè)解決問題的方法。227.3.3 7.3.3 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)有太大的問題。由接地網(wǎng)的接地電阻的簡易公式可知：不會(huì)有太大的問題。由接地網(wǎng)的接地電阻的簡易公式可知： 要降低共用接地系統(tǒng)的接地電阻，是盡量將地網(wǎng)面積要降低共用接地系統(tǒng)的接地電阻，是盡量將地網(wǎng)面積S S做大。做大。 如果要把某共用接地網(wǎng)的接地電阻減小到原來的二分之一，則要如果要把某共用接地網(wǎng)的接

15、地電阻減小到原來的二分之一，則要將接地網(wǎng)面積增加到原來的四倍。將接地網(wǎng)面積增加到原來的四倍。 )(5.0SR232 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)和儀表的接地點(diǎn)，沿地在共用接地網(wǎng)上建筑物避雷針的接地點(diǎn)和儀表的接地點(diǎn)，沿地下接地體的長度必須大于下接地體的長度必須大于1515米。米。即經(jīng)過即經(jīng)過1515米的距離，一般能米的距離，一般能沿接地沿接地體體傳播的雷電過電壓衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。傳播的雷電過電壓衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。土壤的電阻率土壤的電阻率愈低，該距離就愈小。愈低，該距離就愈小。 在

16、共用接地網(wǎng)上大電流、高電壓的用電設(shè)備的接地點(diǎn)和儀表的在共用接地網(wǎng)上大電流、高電壓的用電設(shè)備的接地點(diǎn)和儀表的接地點(diǎn)，接地點(diǎn)，沿地下接地體沿地下接地體的長度必須的長度必須大于大于5 5米米。 243 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 在工業(yè)裝置中，有許多高的金屬塔器是直接利用金屬塔器在工業(yè)裝置中，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)大的雷電流通過金屬塔的接地高的金屬塔器一當(dāng)遭

17、到雷擊，由于強(qiáng)大的雷電流通過金屬塔的接地裝置，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)于儀裝置，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)于儀表系統(tǒng)之間會(huì)產(chǎn)生很大的地電位差，隨即會(huì)產(chǎn)生表系統(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)閃絡(luò)（反擊反擊）使變）使變送器、送器、DCSDCS損壞。損壞。 為了防止產(chǎn)生為了防止產(chǎn)生反擊反擊（反擊的原理見后圖），應(yīng)把避雷針和儀表（反擊的原理見后圖），應(yīng)把避雷針和儀表的接地裝置的接地裝置都連接到共用接地網(wǎng)上都連接到共用接地網(wǎng)上。25DCS地電位分地電位分布曲線布曲線地電位差地電位差接地干線接地干線信號(hào)線信號(hào)線100kA100kA的雷電流的雷電流金屬

18、塔器金屬塔器位于塔上位于塔上的變送器的變送器法拉第籠和反擊的概念法拉第籠和反擊的概念26電纜電纜RL=1法拉第孔法拉第孔100kA100kV法拉第籠法拉第籠（變送器）（變送器） 27 一個(gè)孤獨(dú)的設(shè)備如果和空間其它的設(shè)備和人沒有接觸聯(lián)系的一個(gè)孤獨(dú)的設(shè)備如果和空間其它的設(shè)備和人沒有接觸聯(lián)系的話，而所有的接地點(diǎn)僅通過一個(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)僅通過一個(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，這就像水水漲船高漲船高的原理一樣。的原理一樣。 問題就在問題就在DCSDCS系統(tǒng)除了系統(tǒng)除

19、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)生防雷系統(tǒng)接閃時(shí)，會(huì)因?yàn)榈仉娢坏纳叨a(chǎn)生反擊反擊。所以必須保證。所以必須保證整個(gè)整個(gè)DCSDCS系統(tǒng)（包括現(xiàn)場的變送器、執(zhí)行器）的所有接地點(diǎn)（包括自系統(tǒng)（包括現(xiàn)場的變送器、執(zhí)行器）的所有接地點(diǎn)（包括自然接地點(diǎn)）然接地點(diǎn)）都應(yīng)在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上。都應(yīng)

20、在同一個(gè)共用接地網(wǎng)上。287.4 7.4 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，也可利用水管等作可利用水管等作自然接地極自然接地極。以前所述的接地極都是。以前所述的接地極都是人工接地極人工接地極。 自然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)電性物體來代替接地極使用的。地接觸的導(dǎo)電性物體來代替接地極使用的。 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，但近幾年來水管用

21、合成樹脂制成，好多場合已經(jīng)不能作為代用接地電極了。于是有人就成樹脂制成，好多場合已經(jīng)不能作為代用接地電極了。于是有人就想利用想利用建筑結(jié)構(gòu)體建筑結(jié)構(gòu)體位地表下部分的鋼筋作自然接地極。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的最初提出該想法的是美國的H.G.Ufer,“H.G.Ufer,“UferUfer電極電極”的名稱由此的名稱由此而來。而來。29 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)體必須為是結(jié)構(gòu)體必須為鋼架、鋼筋混凝土鋼架、鋼筋混凝土制造制造，而不是砂漿或木造的。，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)建筑物并通過鋼架和鋼筋本身

22、有很好的導(dǎo)電性，而且貫穿到整個(gè)建筑物并通過混凝土與大地接觸。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。307.4.1 7.4.1 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中，其鋼筋混凝土造的建筑物中，其本體結(jié)構(gòu)無疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結(jié)合。但是本體結(jié)構(gòu)無疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結(jié)合。但是建筑建筑物結(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

23、呢？換言之，建著呢？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）？）？ 31 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，無疑是一，因鋼架之間是用鉚釘或螺栓連接的，無疑是一個(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

24、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)體的各部分也是以低電阻連接的，可以將它看成是電籠。 32 實(shí)測某實(shí)測某鋼架造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。用雙電橋測鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝

25、土結(jié)構(gòu)的三層樓結(jié)構(gòu)體的電的三層樓結(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，而且要造，而且要有相當(dāng)大的地下部分與大地接觸的面積有相當(dāng)大的地下部分與大地接觸的面積。 2 2）施工地點(diǎn)的）施工地點(diǎn)的土壤電阻率土壤電阻率要低到一定的程度。要低到一定的程度。337.4.2 7.4.2 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

26、建筑部分地下建筑部分地下建筑部分34 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（接觸面積（包括結(jié)構(gòu)體的底面積與側(cè)面積的總和包括結(jié)構(gòu)體的底面積與側(cè)面積的總和）為）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，由式可知，結(jié)構(gòu)體與大地的接觸面積結(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 35結(jié)構(gòu)體接地的實(shí)測例子（日本）結(jié)構(gòu)體接地的實(shí)測例子（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

27、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 3號(hào)樓號(hào)樓 地上地上1515層層地下地下3 3層層39,57939,5793,405

28、3,405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0.010.01367.4.3 7.4.3 建筑物防雷區(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

29、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。 37 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

30、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。3839 圖中，工作地總干線和各樓層的鋼筋實(shí)行了等電位連接，而保圖中，工作地總干線和各樓層的鋼筋實(shí)行了等電位連接，而保護(hù)地總干線卻沒有和各樓層的鋼筋進(jìn)行等電位連接。為此，有人提護(hù)地總干線卻沒有和各樓層的鋼筋進(jìn)行等電位連接。為此，有人提出出異議異議：n一種認(rèn)為，兩條總干線均應(yīng)和各樓層的鋼筋實(shí)行等電位連接；一種認(rèn)為，兩條總干線均應(yīng)和各樓層的鋼筋實(shí)行等電位連接；n還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，還有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，保護(hù)保護(hù)地總干線應(yīng)和各樓層的鋼筋實(shí)行等

31、電位地總干線應(yīng)和各樓層的鋼筋實(shí)行等電位連接，而工作地不應(yīng)該。連接，而工作地不應(yīng)該。 IEEEIEEE Std 1050-2004Std 1050-2004 電站儀表控制系統(tǒng)的接地規(guī)范電站儀表控制系統(tǒng)的接地規(guī)范40保護(hù)地匯總板保護(hù)地匯總板工作地匯總板工作地匯總板共用接地網(wǎng)共用接地網(wǎng)就近接地就近接地417.5 7.5 運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的接地技術(shù)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的接地技術(shù) 船舶、機(jī)器人乃至飛機(jī)船舶、機(jī)器人乃至飛機(jī)等物體都是以一定速度與陸地作相對(duì)運(yùn)動(dòng)等物體都是以一定速度與陸地作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，它的內(nèi)部又裝備著密集的電子、電氣設(shè)備。為保證人，它的內(nèi)部又裝備著密集的電子、電氣設(shè)備。為保證人體和設(shè)備的安全，也

32、為了滿足電子、電氣設(shè)備的電磁兼容性、特別體和設(shè)備的安全，也為了滿足電子、電氣設(shè)備的電磁兼容性、特別是抗干擾的要求，必須設(shè)置專門的接地系統(tǒng)。是抗干擾的要求，必須設(shè)置專門的接地系統(tǒng)。42 從電氣特性來看，作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)接地裝置的從電氣特性來看，作為運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)接地裝置的“地地”，它也應(yīng)該，它也應(yīng)該具備兩個(gè)條件：具備兩個(gè)條件： 1 1）導(dǎo)電導(dǎo)電。 2 2）具有相對(duì)大的容電量具有相對(duì)大的容電量。 對(duì)船舶和飛機(jī)，無疑應(yīng)該選擇對(duì)船舶和飛機(jī)，無疑應(yīng)該選擇金屬船體金屬船體或或飛機(jī)的殼體飛機(jī)的殼體作為作為“地地”；對(duì)機(jī)器人，一般選擇固定電子線路板的；對(duì)機(jī)器人，一般選擇固定電子線路板的金屬支架金屬支架作為作為“地地”。

33、 為了有別于常見于地面上的接地系統(tǒng)，我們把運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上的接為了有別于常見于地面上的接地系統(tǒng)，我們把運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上的接地系統(tǒng)稱作為地系統(tǒng)稱作為“懸浮接地系統(tǒng)懸浮接地系統(tǒng)”。43 懸浮接地系統(tǒng)的懸浮接地系統(tǒng)的特點(diǎn)特點(diǎn)： 1 1）是）是不可能與大地相連接不可能與大地相連接的。的。 2 2）在這種接地系統(tǒng)中，）在這種接地系統(tǒng)中，不存在不存在“電位為零的遠(yuǎn)方接地極電位為零的遠(yuǎn)方接地極”。所。所有的電子、電氣設(shè)備有的電子、電氣設(shè)備只有相對(duì)的零電位只有相對(duì)的零電位。 對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的接地裝置，對(duì)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的接地裝置，接地電阻的大小已不是那么重要接地電阻的大小已不是那么重要，所，所以在實(shí)施過程中，我們強(qiáng)調(diào)的是電子、電氣設(shè)

34、備的以在實(shí)施過程中，我們強(qiáng)調(diào)的是電子、電氣設(shè)備的“等電位連接等電位連接”。44懸浮接地系統(tǒng)的保護(hù)地懸浮接地系統(tǒng)的保護(hù)地 根據(jù)根據(jù)Q/SWS 46-003-2003Q/SWS 46-003-2003，船舶電氣設(shè)備和電纜接地工藝規(guī)范，船舶電氣設(shè)備和電纜接地工藝規(guī)范的的規(guī)定，規(guī)定，工作電壓超過工作電壓超過50V50V的電氣設(shè)備、電纜，均予以保護(hù)接地的電氣設(shè)備、電纜，均予以保護(hù)接地。 一般而言，一般而言，機(jī)器人內(nèi)部不存在上述的危險(xiǎn)電壓機(jī)器人內(nèi)部不存在上述的危險(xiǎn)電壓，故無須考慮保護(hù)地，故無須考慮保護(hù)地的設(shè)置。的設(shè)置。45 接地系統(tǒng)的接地系統(tǒng)的連接連接必須遵循的一個(gè)原則就是必須遵循的一個(gè)原則就是接地連線要

35、盡可能的接地連線要盡可能的短，避免形成回路，短，避免形成回路，以免將空間的電磁干擾通過接地連線引入到系以免將空間的電磁干擾通過接地連線引入到系統(tǒng)中去。所以，對(duì)船舶、飛機(jī)而言，統(tǒng)中去。所以，對(duì)船舶、飛機(jī)而言，保護(hù)接地線保護(hù)接地線可以可以就近掛接到就近掛接到船船體、飛機(jī)的永久結(jié)構(gòu)與船體、飛機(jī)相焊接的體、飛機(jī)的永久結(jié)構(gòu)與船體、飛機(jī)相焊接的金屬基座或支架上。金屬基座或支架上。46懸浮接地系統(tǒng)工作地的連接懸浮接地系統(tǒng)工作地的連接 懸浮接地系統(tǒng)的工作地不能像保護(hù)地那樣，和就近的金屬結(jié)構(gòu)懸浮接地系統(tǒng)的工作地不能像保護(hù)地那樣，和就近的金屬結(jié)構(gòu)相連就算了事相連就算了事。因?yàn)闊o論是機(jī)器人的金屬骨架，或者是金屬船體

36、、。因?yàn)闊o論是機(jī)器人的金屬骨架，或者是金屬船體、飛機(jī)，它們不是一塊完整的導(dǎo)電體，往往是有許多塊金屬通過鉚接、飛機(jī)，它們不是一塊完整的導(dǎo)電體，往往是有許多塊金屬通過鉚接、焊接以及螺絲等方法連接起來的，在這些金屬塊的連接處都存在一焊接以及螺絲等方法連接起來的，在這些金屬塊的連接處都存在一定的定的接觸電阻接觸電阻。再則，和。再則，和“地地”相連接的電子、電氣設(shè)備又有一定相連接的電子、電氣設(shè)備又有一定的接地電流流向的接地電流流向“地地”，故，故很難保證接地平面有一個(gè)穩(wěn)定的電位參很難保證接地平面有一個(gè)穩(wěn)定的電位參考點(diǎn)。考點(diǎn)。 曾經(jīng)有人對(duì)金屬板上的曾經(jīng)有人對(duì)金屬板上的“地地”的電位分布作過研究（見圖），的

37、電位分布作過研究（見圖），可見如何保證有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電位參考點(diǎn)是十分重要的?？梢娙绾伪ＷC有一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的電位參考點(diǎn)是十分重要的。47金屬材料上典型的地電位分布金屬材料上典型的地電位分布 48 所以，對(duì)懸浮接地系統(tǒng)的工作地，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)所以，對(duì)懸浮接地系統(tǒng)的工作地，應(yīng)該設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)接地面基準(zhǔn)接地面，它，它應(yīng)該像工業(yè)接地裝置中的應(yīng)該像工業(yè)接地裝置中的總接地板總接地板那樣，按不同種類的接地要求，那樣，按不同種類的接地要求，采用采用分類匯總分類匯總的方式進(jìn)行連接，這樣可的方式進(jìn)行連接，這樣可避免彼此間的耦合避免彼此間的耦合。工作地匯流排工作地匯流排工作地匯流排工作地匯流排工作地匯流排工作地匯流排工作

38、地匯流排工作地匯流排總接地板總接地板船體船體49 圖中的總接地板應(yīng)圖中的總接地板應(yīng)設(shè)置兩根接地干線和船體殼體相連設(shè)置兩根接地干線和船體殼體相連，以保證，以保證接地系統(tǒng)的可靠性。工作地匯流排和總接地板應(yīng)用接地系統(tǒng)的可靠性。工作地匯流排和總接地板應(yīng)用絕緣支架固定絕緣支架固定，以以避免重復(fù)接地避免重復(fù)接地。 在懸浮接地系統(tǒng)中在懸浮接地系統(tǒng)中，工作地不得與保護(hù)地共用。，工作地不得與保護(hù)地共用。 對(duì)對(duì)機(jī)器人機(jī)器人，可以直接，可以直接選擇一塊整體的金屬骨架選擇一塊整體的金屬骨架（最好是用銅制（最好是用銅制作）作為工作地的基準(zhǔn)接地面，需要接地的地方，通過接地連線和作）作為工作地的基準(zhǔn)接地面，需要接地的地方，

39、通過接地連線和基準(zhǔn)接地面相連。為了保證等電位的實(shí)現(xiàn)，基準(zhǔn)接地面相連。為了保證等電位的實(shí)現(xiàn)，金屬構(gòu)架上的任何兩點(diǎn)金屬構(gòu)架上的任何兩點(diǎn)間的連接電阻宜控制在間的連接電阻宜控制在0.10.1以下。以下。50基準(zhǔn)接地面和其它基準(zhǔn)接地面和其它“地地”之間的安全距離之間的安全距離 我們?cè)谔幚磉\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上控制系統(tǒng)工作地的安全距離時(shí)，可以參我們?cè)谔幚磉\(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上控制系統(tǒng)工作地的安全距離時(shí)，可以參考考電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范（電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范（GB 50169-2006GB 50169-2006）的規(guī)定。的規(guī)定。 在共用接地網(wǎng)上，在共用接地網(wǎng)上，外部防雷裝置的接地點(diǎn)和控制系統(tǒng)的接地

40、外部防雷裝置的接地點(diǎn)和控制系統(tǒng)的接地點(diǎn)，沿地下接地體的長度必須大于點(diǎn)，沿地下接地體的長度必須大于1515米，米，即經(jīng)過即經(jīng)過1515米的距離，一般米的距離，一般能沿接地體傳播的雷電過電壓能衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。能沿接地體傳播的雷電過電壓能衰減到不足以危及設(shè)備的絕緣。大大電流、高電壓用電設(shè)備的接地點(diǎn)和控制系統(tǒng)的接地點(diǎn)，沿接地體的電流、高電壓用電設(shè)備的接地點(diǎn)和控制系統(tǒng)的接地點(diǎn)，沿接地體的長度必須大于長度必須大于5 5米。米。518 8 接地技術(shù)面臨的挑戰(zhàn)接地技術(shù)面臨的挑戰(zhàn) 接地作為由中國人開創(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人開創(chuàng)的一種應(yīng)用技術(shù)，在電氣、電子、控制等行業(yè)里的

41、功能似乎是無可非議的。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)，在中國的接地工程界里卻出現(xiàn)了一些令眾家而爭鳴的大問題?，F(xiàn)不妨簡要地予以介紹。家而爭鳴的大問題?，F(xiàn)不妨簡要地予以介紹。 528.1 “8.1 “接地電阻不可測，應(yīng)予廢除接地電阻不可測，應(yīng)予廢除” 我們?cè)谇懊?，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?，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。在這個(gè)定義里，實(shí)際上存在著兩個(gè)值得思考的問題：定量的定義。在這個(gè)定義里，實(shí)際上存在著兩個(gè)值得思考的問題：1

42、 1）電阻的最初概念是來自歐姆定律，即）電阻的最初概念是來自歐姆定律，即R=U/IR=U/I。歐姆定律的適用范。歐姆定律的適用范圍是圍是金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體，而土壤并不是金屬導(dǎo)體，所以，而土壤并不是金屬導(dǎo)體，所以用歐姆定律來定義接用歐姆定律來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“場場”。53 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)人員用一臺(tái)從日本進(jìn)口的高級(jí)地阻測試儀對(duì)一個(gè)建筑物地網(wǎng)進(jìn)行了級(jí)地阻測試儀對(duì)一個(gè)建筑物地網(wǎng)進(jìn)行了2828次測量，

43、測得的數(shù)據(jù)共次測量，測得的數(shù)據(jù)共1414組，組，最小值為最小值為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)140140倍倍。對(duì)此，。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（見他認(rèn)為（見中國防雷中國防雷20062006年年NO.1NO.1）：）：541 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)：這樣的一個(gè)假設(shè)：接地電流從接地極進(jìn)

44、入地下深處，沿著半徑的輻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窮遠(yuǎn)。而迄今為止的任何測量，都是射方向均勻流向無窮遠(yuǎn)。而迄今為止的任何測量，都是測量兩個(gè)電測量兩個(gè)電極之間流過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“電磁場電磁場”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)狀況流動(dòng)狀況，接地電流中包括了高頻成分，高頻電流必有，接地電流中包括了高頻成分，高頻電流必有趨膚效應(yīng)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

45、地表面流動(dòng)。553 3）國際上目前之所以還沒有各國公認(rèn)的）國際上目前之所以還沒有各國公認(rèn)的“接地電阻接地電阻”標(biāo)準(zhǔn)件標(biāo)準(zhǔn)件，不僅，不僅現(xiàn)在沒有，而且永遠(yuǎn)也不可能有，其原因就是現(xiàn)在沒有，而且永遠(yuǎn)也不可能有，其原因就是“接地電阻接地電阻”是不可是不可測的。測的。4 4）只有用）只有用MaxwellMaxwell的電磁場理論才能夠真正檢驗(yàn)和解釋有關(guān)接地的的電磁場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。56 虞昊教授認(rèn)為，之所以出現(xiàn)上述黑龍江省防雷中心測量接地電阻虞昊教授認(rèn)為，之所以出現(xiàn)上述黑龍江省防雷中心測量接地電阻時(shí)讀數(shù)相差一百多倍的問題，其原因就在每次測量時(shí)，因時(shí)讀數(shù)相差一百多倍的

46、問題，其原因就在每次測量時(shí)，因輔助電極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，從而導(dǎo)致測量的不確定性，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，應(yīng)予廢除接地電阻不可測，應(yīng)予廢除?！?78.2 8.2 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 當(dāng)初人們基于土壤的導(dǎo)電性和具

47、有無限大的容電量，所以把土壤地當(dāng)初人們基于土壤的導(dǎo)電性和具有無限大的容電量，所以把土壤地層理解為等電位點(diǎn)或等電位面，把它作為電路或電子系統(tǒng)的層理解為等電位點(diǎn)或等電位面，把它作為電路或電子系統(tǒng)的基準(zhǔn)電位基準(zhǔn)電位，用來保護(hù)人身和設(shè)備的安全以及抑制干擾。用來保護(hù)人身和設(shè)備的安全以及抑制干擾。 之后，人們又發(fā)現(xiàn)，在接地系統(tǒng)本身，也存在著許多電磁干擾，之后，人們又發(fā)現(xiàn)，在接地系統(tǒng)本身，也存在著許多電磁干擾，它可以通過各種耦合途徑去影響電子系統(tǒng)的正常工作。于是就想到它可以通過各種耦合途徑去影響電子系統(tǒng)的正常工作。于是就想到“浮地浮地”。讓電子系統(tǒng)的地線在電氣上與建筑物的接地保持絕緣。讓電子系統(tǒng)的地線在電氣

48、上與建筑物的接地保持絕緣。這樣，建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾不會(huì)傳遞到電子設(shè)備上去；地這樣，建筑物接地系統(tǒng)中的電磁干擾不會(huì)傳遞到電子設(shè)備上去；地電位的浮動(dòng)對(duì)設(shè)備也沒有影響。電位的浮動(dòng)對(duì)設(shè)備也沒有影響。 但是但是浮地又帶來了新的問題浮地又帶來了新的問題，如容易產(chǎn)生，如容易產(chǎn)生靜電積累靜電積累；當(dāng)雷電感應(yīng)；當(dāng)雷電感應(yīng)較強(qiáng)時(shí)，外殼和其內(nèi)部電子電路間可能會(huì)出現(xiàn)很高的電壓將兩者之較強(qiáng)時(shí)，外殼和其內(nèi)部電子電路間可能會(huì)出現(xiàn)很高的電壓將兩者之間的絕緣擊穿，造成電子電路的損壞。間的絕緣擊穿，造成電子電路的損壞。 58 于是人們又在想，減少干擾的關(guān)鍵不僅是減小接地電阻值，更于是人們又在想，減少干擾的關(guān)鍵不僅是減小接

49、地電阻值，更重要的是設(shè)法減小系統(tǒng)漏向接地系統(tǒng)中去的電流。我國接地防雷界重要的是設(shè)法減小系統(tǒng)漏向接地系統(tǒng)中去的電流。我國接地防雷界的前輩，中科院電工所的馬宏達(dá)在的前輩，中科院電工所的馬宏達(dá)在關(guān)于防雷接地問題的探討關(guān)于防雷接地問題的探討（見（見“中國防雷中國防雷“20052005年第年第5 5期）一文中強(qiáng)調(diào)：期）一文中強(qiáng)調(diào)：“電子地穩(wěn)定的關(guān)鍵電子地穩(wěn)定的關(guān)鍵條件是使接地連線中的電流為零。條件是使接地連線中的電流為零?！?9 許多許多DCSDCS、PLCPLC產(chǎn)品，對(duì)接地電阻值大小的要求，相差甚遠(yuǎn)。要產(chǎn)品，對(duì)接地電阻值大小的要求，相差甚遠(yuǎn)。要求高的如求高的如1 1歐姆，要求低的只要?dú)W姆，要求低的只要

50、100100歐姆即可。其原因就是存在于系歐姆即可。其原因就是存在于系統(tǒng)的絕緣性能和漏電流上的差異。統(tǒng)的絕緣性能和漏電流上的差異。 任何一種電子信息產(chǎn)品，包括控制系統(tǒng)在內(nèi)，對(duì)正常工作條件任何一種電子信息產(chǎn)品，包括控制系統(tǒng)在內(nèi)，對(duì)正常工作條件（包括自然環(huán)境條件、電氣工作條件以及機(jī)械工作條件）的要求愈（包括自然環(huán)境條件、電氣工作條件以及機(jī)械工作條件）的要求愈高，就意味著產(chǎn)品本身的性能和可信性愈差。高，就意味著產(chǎn)品本身的性能和可信性愈差。60 科學(xué)的真理往往被少數(shù)人掌握科學(xué)的真理往往被少數(shù)人掌握，而檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)只，而檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)只能是實(shí)踐。接地技術(shù)雖然古老，但還沒有達(dá)到能是實(shí)踐。接地技術(shù)雖然古老，

51、但還沒有達(dá)到“自由王自由王國國”的地步。孰是孰非，讓我們拭目以待。的地步。孰是孰非，讓我們拭目以待。61附錄附錄3A 3A 接地裝置電氣連續(xù)性的測量電路接地裝置電氣連續(xù)性的測量電路VA測量端220VACLPENS1T（220/24）ES2R62圖中圖中:S1-:S1-空氣開關(guān)空氣開關(guān),250V,250V,脫扣器額定電流脫扣器額定電流3A3A； T -220/24VT -220/24V短路安全型變壓器，短路安全型變壓器，200VA200VA； V -V -電壓表，電壓表，30V30V，1.51.5級(jí)；級(jí)； A -A -電流表，電流表，10A10A，1.51.5級(jí)；級(jí)； E -E -熔斷器，熔斷器

52、，15A15A； R -R -可變繞線電阻器，可變繞線電阻器，4.74.7，120W120W； S2 -S2 -按鈕開關(guān)，按鈕開關(guān)，15A15A。63測量步驟：測量步驟：1 1）將測量端連接到被測鋼筋上的預(yù)埋件上；）將測量端連接到被測鋼筋上的預(yù)埋件上；2 2）斷開）斷開S2S2，將串入的可變繞線電阻器，將串入的可變繞線電阻器R R調(diào)至最大值；調(diào)至最大值；3 3）合上變壓器）合上變壓器T T一次側(cè)電源后，從電壓表一次側(cè)電源后，從電壓表V V上讀取上讀取U1U1；4 4）合上）合上S2S2后，調(diào)節(jié)后，調(diào)節(jié)R R使電流表使電流表A A上的讀數(shù)為上的讀數(shù)為1A1A左右，并讀取左右，并讀取I I和和U2

53、U2值；值；5 5）按下式計(jì)算測量電阻）按下式計(jì)算測量電阻r:r: r=(U1-U2)/I-RL r=(U1-U2)/I-RL（注：（注：RLRL為測量連接線的電阻。）為測量連接線的電阻。）64附錄附錄3B 3B 接地電阻的測量誤差接地電阻的測量誤差 3B.1 3B.1 測量誤差的形成測量誤差的形成120AV電源電源65 根據(jù)前述接地電阻的定義，需要在土壤中打入供測量電位與電根據(jù)前述接地電阻的定義，需要在土壤中打入供測量電位與電流用的電壓極和電流極，其原理布置如圖所示，其中流用的電壓極和電流極，其原理布置如圖所示，其中0為為接地極接地極，1為為電流極電流極，2為為電壓極電壓極。該三電極系統(tǒng)的各

54、電極之間存在著。該三電極系統(tǒng)的各電極之間存在著互電阻互電阻。以以I0、I1、I2和和U0、U1、U2分別代表接地極分別代表接地極0、電流極、電流極1和電壓和電壓極極2中的電流和電位。于是可寫出如下方程：中的電流和電位。于是可寫出如下方程： U U0 0=R=R0 0I I0 0+R+R1010I I1 1+R+R2020I I2 2 U U1 1=R=R1010I I0 0+R+R1 1I I1 1+R+R1212I I2 2 U U2 2= R= R2020I I0 0+R+R1212I I1 1+R+R2 2I I2 266式中：式中：R R0 0、R R1 1、R R2-2-接地極接地極

55、0 0，電流極，電流極1 1，電壓極，電壓極2 2各自的接地電各自的接地電 阻阻； R R1010、R R2020、R R1212-相應(yīng)電極之間相應(yīng)電極之間的的互電阻互電阻。 67 由圖可知，測量電流從接地級(jí)由圖可知，測量電流從接地級(jí)0 0注入，取該方向?yàn)殡娏鞯恼阶⑷?，取該方向?yàn)殡娏鞯恼较颍娏鲝碾娏鳂O向，電流從電流極1 1流出，此方向取為電流負(fù)方向。因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)流出，此方向取為電流負(fù)方向。因?yàn)殡妷罕淼膬?nèi)阻很大，流過的電流可以忽略，于是得：阻很大，流過的電流可以忽略，于是得： I I0 0=-I=-I1 1，I I2 2=0=0。代入可得：。代入可得： U U0 0=R=R0 0I I0

56、 0-R-R1010I I0 0 U U1 1=R=R1010I I0 0-R-R1 1I I0 0 U U2 2= R= R2020I I0 0-R-R1212I I0 068可得：可得： U U0202=U=U0 0-U-U2 2=I=I0 0（R R0 0+R+R2121-R-R1010-R-R2020）上式中的電壓上式中的電壓U U0202和電流和電流I I0 0分別由圖中的電壓表和電流表測出因此，分別由圖中的電壓表和電流表測出因此，按圖所示的電極布置方式測出的接地電阻的實(shí)際值應(yīng)為按圖所示的電極布置方式測出的接地電阻的實(shí)際值應(yīng)為 R= UR= U0202/I/I0 0= = R R0

57、0+R+R2121-R-R1010-R-R202069 上式給出的測量值上式給出的測量值R R與接地體真實(shí)接地電阻值與接地體真實(shí)接地電阻值R R0 0之間存在一個(gè)之間存在一個(gè)誤差，該誤差是由測量造成的，稱為誤差，該誤差是由測量造成的，稱為測量誤差測量誤差，記為，記為 R=R-RR=R-R0 0= R= R2121-R-R1010-R-R2020如用如用表示表示RR的的相對(duì)值相對(duì)值，則，則 =R/ R0=R/ R0=（R R2121-R-R1010-R-R2020）/ R/ R0 070 由上式可見，接地電阻的測量誤差直接來源于接地體與電流極和由上式可見，接地電阻的測量誤差直接來源于接地體與電流

58、極和電壓極之間的電壓極之間的互電阻互電阻，而這些互電阻又取決于，而這些互電阻又取決于三個(gè)電極之間的相對(duì)三個(gè)電極之間的相對(duì)位置位置。作為實(shí)用的接地電阻的測量方法，應(yīng)如何保證測量誤差。作為實(shí)用的接地電阻的測量方法，應(yīng)如何保證測量誤差接接近于零。下面介紹近于零。下面介紹直線布電極法直線布電極法和和三角形布電極法三角形布電極法。713B.2 3B.2 直線布電極法（直線布電極法（0.6180.618法）法）電源電源AVr0d02d12d0121I0I0072 直線布電極法就是將接地極直線布電極法就是將接地極0 0和電流極和電流極1 1、電壓極、電壓極2 2布置成一直線。布置成一直線。如果我們假定電極之間的距離比電極本身的長度要大得多，則我們可如果我們假定電極之間的距離比電極本身的長度要大得多，則我們可以把電極以把電極0 0看成是半球狀電極，而后就可利用前面在討論半球狀電極的看成是半球狀電極，而后就可利用前面在討論半球狀電極的接地電阻的公式來討論三電極之間的互電阻。接地電阻的公式來討