1、1獨立接地和共用接地 Independent earthing and common earthing徐義亨徐義亨 編編28 8 獨立接地和共用接地獨立接地和共用接地 在許多信息、控制系統(tǒng)需要接地的場合，應該是獨在許多信息、控制系統(tǒng)需要接地的場合，應該是獨立接地還是共用接地，這個問題至今還在爭論，似乎沒立接地還是共用接地，這個問題至今還在爭論，似乎沒有完全解決。本章對有關獨立接地與共用接地的特點以有完全解決。本章對有關獨立接地與共用接地的特點以及對它們的評價作一介紹。及對它們的評價作一介紹。38.1 8.1 接地方式的形態(tài)接地方式的形態(tài)8 8如果有幾個并存的系統(tǒng)或設備需要接地時，接地的方式可以

2、有如果有幾個并存的系統(tǒng)或設備需要接地時，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)各個設備獨立接地各個設備獨立接地 42 2）將獨立接地的接地線連接在一起）將獨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 第一種為獨立接地第一種為獨立接地, ,后三種均為共用接地后三種均為共用接地. 78.2 8.2 獨立接地獨立接地 DCSDCS系統(tǒng)采用了計算機等數(shù)字電路技術，各部分電路需要有統(tǒng)系統(tǒng)采用了計算機等數(shù)字電路技術，各部分電路需要有統(tǒng)一的工作基準電壓。即該工作基準電壓起到建立一個統(tǒng)一的信號參一的工作

3、基準電壓。即該工作基準電壓起到建立一個統(tǒng)一的信號參考點的作用。如幾部分電路沒有統(tǒng)一的工作基準電壓，就會造成系考點的作用。如幾部分電路沒有統(tǒng)一的工作基準電壓，就會造成系統(tǒng)工作異常。統(tǒng)工作異常。 理想的獨立接地應該是那樣，如果有接地極，其中一個電極中不理想的獨立接地應該是那樣，如果有接地極，其中一個電極中不論怎流過電流，對另一個接地電極就不應該發(fā)生電位上升的情況。論怎流過電流，對另一個接地電極就不應該發(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立的?；オ毩⒌?。 此時的接地極其間距決定以下三個重要因素：此時的接地極其間距決定以下三個重要因素：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）該地點的大地的電阻率。）該地點的大地的電阻率。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長度為長度為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的關系。表的關系。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，計算出

5、電極時，計算出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獨立接地的間隔距離（獨立接地的間隔距離（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：本表相對于電阻率為注：本表相對于電阻率為=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，間隔距離也會增大。大。 由表所知，在實施獨立接地時，必須采

6、取大的電極間隔。在有由表所知，在實施獨立接地時，必須采取大的電極間隔。在有限的場地內(nèi)如有多個接地系統(tǒng)時，要找到足夠的接地施工的空間是限的場地內(nèi)如有多個接地系統(tǒng)時，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設備系統(tǒng)匯集在一起，連接到設置在所謂共用接地就是把幾個設備系統(tǒng)匯集在一起，連接到設置在一個或幾個地點的共用接地電極上的接地。其中，有連接接地線或一個或幾個地點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。所以，在評價共用接地時，應該把接地作為把接地線匯集到一點。所以，在評價共用接地時，應該把接地作為系統(tǒng)來考慮。

7、系統(tǒng)來考慮。148.3.1 8.3.1 共用接地的優(yōu)點共用接地的優(yōu)點1 1）接地線少，接地系統(tǒng)簡單，維修檢查容易；）接地線少，接地系統(tǒng)簡單，維修檢查容易；2 2）將各個接地電極并聯(lián)連接，此時比獨立接地的總電阻低。如果利）將各個接地電極并聯(lián)連接，此時比獨立接地的總電阻低。如果利用建筑結構體，因接地電阻非常小，更能顯示出共用接地的優(yōu)點；用建筑結構體，因接地電阻非常小，更能顯示出共用接地的優(yōu)點；3 3）即使有一個接地極失效，其它電極也能補充，提高了接地的可靠）即使有一個接地極失效，其它電極也能補充，提高了接地的可靠性；性；4 4）因為可以減少接地電極的總數(shù)，節(jié)省設備施工的費用；）因為可以減少接地電極

8、的總數(shù)，節(jié)省設備施工的費用；5 5）如在爆炸危險場所，因電氣設備故障或雷擊會形成建筑物不同部位地電）如在爆炸危險場所，因電氣設備故障或雷擊會形成建筑物不同部位地電位差的存在，這時如意外地連接不同地點的設備會產(chǎn)生電火花引起爆炸或位差的存在，這時如意外地連接不同地點的設備會產(chǎn)生電火花引起爆炸或損壞設備，無法保障人身和控制系統(tǒng)的安全。如采用共用接地系統(tǒng)，由于損壞設備，無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的發(fā)生。險的發(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問題共用接地存在的一個問題發(fā)生接地發(fā)生接地電流的設備電流的設備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主要問題就是共用接地存在的一個主要問題就是電位上升而波及的危險電位上升而波及的危險。 在共用接地的場合，如果在共有接地設備中有一個發(fā)生接地電在共用接地的場合，如果在共有接地設備中有一個發(fā)生接地電流，就會流入大地。這時因各個接地電極總是有些接地電阻，就會流，就會流入大地。

10、這時因各個接地電極總是有些接地電阻，就會使接地點的電位上升。如果是獨立接地，由接地電極引起的電位上使接地點的電位上升。如果是獨立接地，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波及到共用接地的全部設備。接地，由接地電流引起的電位上升會波及到共用接地的全部設備。17 所以在實施共用接地的場合，對于因共用接地而連接的全部設所以在實施共用接地的場合，對于因共用接地而連接的全部設備必須要考慮發(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)時間的長短接地電流的性質(zhì)包括接地電流的大小和波形、持續(xù)時間的長短以及發(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)時間很短時間很短(s(s級級) )。 又如在設備電路和大地之間有大電容濾波器，會有相當大的位又如在設備電路和大地之間有大電容濾波器，會有相當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備，

12、會有漏電流長時間地流向如果大電流高電壓的工頻用電設備，會有漏電流長時間地流向大地等等。大地等等。 下面就該問題提出幾個解決問題的方法。下面就該問題提出幾個解決問題的方法。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不會有太大的問題。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，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的二分之一，則要將接地網(wǎng)面積增加到原來的四倍，這在工程現(xiàn)場幾乎是不可能的事。將接地網(wǎng)面積增加到原來的四倍，這在工程現(xiàn)場幾乎是不可能的事。所以更多的是通過采用降阻劑來實現(xiàn)。如選用稀土防雷防腐所以更多的是通過采用降阻劑來實現(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)的接地點有一定的距離）保持離大的接地電流系統(tǒng)的接

14、地點有一定的距離 在共用接地網(wǎng)上建筑物避雷針的接地點和在共用接地網(wǎng)上建筑物避雷針的接地點和DCSDCS的接地點，沿地下的接地點，沿地下接地體的長度必須大于接地體的長度必須大于1515米。即經(jīng)過米。即經(jīng)過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電壓衰減到不足以危及設備的絕緣。土壤的電阻率愈傳播的雷電過電壓衰減到不足以危及設備的絕緣。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、高電壓的用電設備的接地點和在共用接地網(wǎng)上大電流、高電壓的用電設備的接地點和DCSDCS的接的接地點，沿地下接地體的長度必須大于地點，沿地下接地體的長度必須大于5 5米

15、。米。 203 3）保證整個）保證整個DCSDCS系統(tǒng)的所有接地點都在同一個共用接地網(wǎng)上系統(tǒng)的所有接地點都在同一個共用接地網(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，高的金屬塔器一當遭到雷擊，由于強大的雷電流通過金屬塔的接地高的金屬塔器一當遭到雷擊，由于強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塔產(chǎn)生電位浮動，相對于裝置，使位于金屬塔上的變送器隨整個塔產(chǎn)生電位浮動，相對于DCSDCS系統(tǒng)之間

16、會產(chǎn)生很大的地電位差，隨即會產(chǎn)生閃絡（反擊）使變送系統(tǒng)之間會產(chǎn)生很大的地電位差，隨即會產(chǎn)生閃絡（反擊）使變送器、器、DCSDCS損壞。損壞。 為了防止產(chǎn)生反擊（反擊的原理見后圖），應把避雷針和為了防止產(chǎn)生反擊（反擊的原理見后圖），應把避雷針和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線可達200kA的雷電流金屬塔器位于塔上的變送器22 一個孤獨的設備如果和空間其它的設備和人沒有接觸聯(lián)系的一個孤獨的設備如果和空間其它的設備和人沒有接觸聯(lián)系的話，而所有的接地點僅通過一個接地參考點連接在共用接地網(wǎng)上，話，而所有的接地點僅通

17、過一個接地參考點連接在共用接地網(wǎng)上，那么接地系統(tǒng)的電位上升對該設備的損壞不會產(chǎn)生影響，這就像水那么接地系統(tǒng)的電位上升對該設備的損壞不會產(chǎn)生影響，這就像水漲船高的原理一樣。漲船高的原理一樣。 問題就在問題就在DCSDCS系統(tǒng)除了系統(tǒng)除了DCSDCS本身的接地點外，還有變送器、執(zhí)行本身的接地點外，還有變送器、執(zhí)行器等許多現(xiàn)場設備，這些設備大多都自然接地，如果這些自然接地器等許多現(xiàn)場設備，這些設備大多都自然接地，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，會因為地電位的升高而產(chǎn)生反擊。所以必須保證

18、防雷系統(tǒng)接閃時，會因為地電位的升高而產(chǎn)生反擊。所以必須保證整個整個DCSDCS系統(tǒng)（包括現(xiàn)場的變送器、執(zhí)行器）的所有接地點（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（包括自然接地點）都應在同一個共用接地網(wǎng)上。然接地點）都應在同一個共用接地網(wǎng)上。238.4 8.4 建筑結構體的接地方法建筑結構體的接地方法 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。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。 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電性物體來代替接地極使用的。地接觸的導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。于是有人就想利用建筑結構體位地表下部分的鋼筋作自然接地極。想利用建筑結構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的最初提出該想法的是美國的H.G.Ufer,“UferH.G.Ufer,“Ufer電極電極”的名稱由此的名稱由此而來。而來。24

20、 建筑結構體接地的必要條件建筑結構體接地的必要條件是結構體必須為鋼架、鋼筋混凝土是結構體必須為鋼架、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電性，而且貫穿到整個建筑物并通過鋼架和鋼筋本身有很好的導電性，而且貫穿到整個建筑物并通過混凝土與大地接觸。只要混凝土不是絕對的絕緣物，從宏觀上可以混凝土與大地接觸。只要混凝土不是絕對的絕緣物，從宏觀上可以認為結構體就是一個接地電極。認為結構體就是一個接地電極。258.4.1 8.4.1 建筑結構體的電氣特性建筑結構體的電氣特性 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，其本體結構無疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結合。但是建筑本體結構無疑是牢固的，即柱或梁等都是相互緊密結合。但是建筑物結構體的各個部分是否以很低的電阻互相連接著呢？換言之，建物結構體的各個部分是否以很低的電阻互相連接著呢？換言之，建筑物結構體是否是一個以導體構成的筑物結構體是否是一個以導體構成的“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，無疑是一，因鋼架之間是用鉚釘或螺栓連接的，無疑是一個電籠。個電籠。 而對于而對于鋼筋混凝土結構的大廈鋼筋混凝土結構的大廈，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?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?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，結構體的各部分也是以低電阻連接的，可以將它看成是電籠結構體的各部分

23、也是以低電阻連接的，可以將它看成是電籠。 27 實測某鋼架造的高層大廈結構體電阻，從頂層到地下一層的直實測某鋼架造的高層大廈結構體電阻，從頂層到地下一層的直流電阻是流電阻是1010-3-3。用雙電橋測鋼筋混凝土結構的三層樓結構體的電。用雙電橋測鋼筋混凝土結構的三層樓結構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條件必須滿足下列的兩個條件: : 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，而且要有相當大的地下部分與大地接觸的面積。造，而且要有相當大的地下部分與

24、大地接觸的面積。 2 2）施工地點的土壤電阻率要低到一定的程度。）施工地點的土壤電阻率要低到一定的程度。288.4.2 8.4.2 建筑結構體的接地電阻建筑結構體的接地電阻 建筑結構體如下圖所示。建筑結構體如下圖所示。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 建筑結構體的地表下部分與大地接觸著，設結構體與大地的建筑結構體的地表下部分與大地接觸著，設結構體與大地的接觸面積（包括結構體的底面積與側面積的總和）為接觸面積（包括結構體的底面積與側面積的總和）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，結構體與大地的接觸面

25、積由式可知，結構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結構體接地的實測例子（日本）結構體接地的實測例子（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面積m m2 2 結構結構 結構體的結構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)會館會館 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0.60.6千葉大學工千

26、葉大學工學部學部 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號樓號樓 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東亞不動產(chǎn)東亞不動產(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)防雷技術規(guī)范建筑物電子信息系統(tǒng)防雷技術規(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)應設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)應設總的等電位接地端子板，每層豎井內(nèi)設置樓層等電位接地端子板，各設等電位接地端子板，每層豎井內(nèi)設置樓層等電位接地端子板，各設備機房設置局部等電位接地端子板。備機房設置局部等電位接地端子板。 32 當建筑物采取總等電位連接措施后，各等電位連接網(wǎng)絡均與共用當建筑物采取總等電位連接措施后，各等電位連接

28、網(wǎng)絡均與共用接地系統(tǒng)有直通大地的可靠連接，每個電子信息系統(tǒng)的等電位連接接地系統(tǒng)有直通大地的可靠連接，每個電子信息系統(tǒng)的等電位連接網(wǎng)絡，不宜再設單獨的接地引下線接至總等電位接地端子板，而宜網(wǎng)絡，不宜再設單獨的接地引下線接至總等電位接地端子板，而宜將各個等電位連接網(wǎng)絡用接地線引至本樓層或電氣豎井內(nèi)的等電位將各個等電位連接網(wǎng)絡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，減小電子信息系統(tǒng)因雷擊而中斷正常工作、發(fā)生火災等事命危險，減小電子信息系統(tǒng)因雷擊而中斷正常工作、發(fā)生火災等事故。故。359 9 接地技術面臨的挑戰(zhàn)接地技術面臨的挑戰(zhàn) 接地和接地和“引雷入地引雷入地”技術發(fā)明的真正鼻祖，應追溯到技術發(fā)明的真正鼻祖，應追溯到300300年前，年前，來華傳教士、葡萄牙人安文斯（來華傳教士、葡萄牙人安文斯（1609-16771609-1677）在）在中國的十二大奇跡中國的十二大奇跡一書中對中國建筑的特點和淵源的述說。他在書中介紹，屋頂脊一書中對中國建筑的特點和淵源的述說。他在書中介紹，屋頂脊吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當閃電落在屋上或皇

30、宮時，吻龍上的金屬條一端插入地里，這樣，當閃電落在屋上或皇宮時，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（見人（見林清涼、戴念祖著的林清涼、戴念祖著的“電磁學電磁學”）。他的記述比起）。他的記述比起17531753年美年美國科學家富蘭克林在進行雷電試驗時，在大地上安裝了接線端子，國科學家富蘭克林在進行雷電試驗時，在大地上安裝了接線端子，即實施了所謂的接地，要即實施了所謂的接地，要早一個世紀早一個世紀。36 接地作為由中國人開創(chuàng)的一種應用技術，在電氣、電子、控制等接地作為由中國人開創(chuàng)的一種應用技術，在電氣、電子、控制等

31、行業(yè)里的功能似乎是無可非議的。但是近些年，在這個古老而又在行業(yè)里的功能似乎是無可非議的。但是近些年，在這個古老而又在不斷發(fā)展的技術領域內(nèi)，在中國的接地工程界里卻出現(xiàn)了一些令眾不斷發(fā)展的技術領域內(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。現(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。 379.1 “9.1 “接地電阻不可測，應予廢除接地電阻不可測，應予廢除” 權威著作權威著作辭海辭海對接地電阻的定義是：對接地電阻的定義是：“接地體對地電阻和接接地體對地電阻和接地引線電阻的和，數(shù)值上等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地引線電阻的和，數(shù)值上等于接地裝置對地電壓與通過接

32、地體流入地中電流的比值。地中電流的比值?！边@個定義似乎很嚴謹，但在實踐中難以測量。這個定義似乎很嚴謹，但在實踐中難以測量。38 全國雷電防護標準化技術委員會制定的全國雷電防護標準化技術委員會制定的信息系統(tǒng)雷電防護術信息系統(tǒng)雷電防護術語語對接地電阻的定義是：對接地電阻的定義是：“接地極與零的遠方接地極之間的歐姆接地極與零的遠方接地極之間的歐姆定律值。定律值。” ” 這個定義在措辭上比這個定義在措辭上比辭海辭海更嚴謹一點，更嚴謹一點，但仍然沒有但仍然沒有可操作性。可操作性。39 我們在前面，已經(jīng)介紹了由日本高橋健彥對接地電阻所作出的我們在前面，已經(jīng)介紹了由日本高橋健彥對接地電阻所作出的定量的定義。

33、在這個定義里，實際上存在著兩個值得思考的問題：定量的定義。在這個定義里，實際上存在著兩個值得思考的問題：1 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金屬導體，而土壤并不是金屬導體，所以圍是金屬導體，而土壤并不是金屬導體，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”，而應該是，而應該是“場場”。40 2002 2002年黑龍江省防雷中心六名技術人員用一臺從日本進口的高年黑龍江省防雷中心六名技術人

34、員用一臺從日本進口的高級地阻測試儀對一個建筑物地網(wǎng)進行了級地阻測試儀對一個建筑物地網(wǎng)進行了2828次測量，測得的數(shù)據(jù)共次測量，測得的數(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，兩者相差竟達160160倍。對此，倍。對此，有人對有人對“接地電阻接地電阻”這個已經(jīng)沿襲這個已經(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的虞昊教授。表人物是清華大學的虞昊教授。 他認為（見他認為（見中國防雷中國防雷20062006年年NO.1NO.1）：）：411 1）文獻上對應于不同形狀的接地極的接地電阻計算公式都是立足于

35、）文獻上對應于不同形狀的接地極的接地電阻計算公式都是立足于這樣的一個假設：接地電流從接地極進入地下深處，沿著半徑的輻這樣的一個假設：接地電流從接地極進入地下深處，沿著半徑的輻射方向均勻流向無窮遠。而迄今為止的任何測量，都是測量兩個電射方向均勻流向無窮遠。而迄今為止的任何測量，都是測量兩個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狀況，接地電流中包括了高頻成分，高頻電流必有趨膚效應，流動狀況，接地電

36、流中包括了高頻成分，高頻電流必有趨膚效應，若認定土壤為導體，則電流必沿地表面流動。若認定土壤為導體，則電流必沿地表面流動。423 3）國際上目前之所以還沒有各國公認的）國際上目前之所以還沒有各國公認的“接地電阻接地電阻”標準件，不僅標準件，不僅現(xiàn)在沒有，而且永遠也不可能有，其原因就是現(xiàn)在沒有，而且永遠也不可能有，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和解釋有關接地的的電磁場理論才能夠真正檢驗和解釋有關接地的電磁現(xiàn)象。電磁現(xiàn)象。43 虞昊教授認為，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為，之

37、所以出現(xiàn)上述黑龍江省防雷中心測量接地電阻時讀數(shù)相差一百多倍的問題，其原因就在每次測量時，因輔助電極時讀數(shù)相差一百多倍的問題，其原因就在每次測量時，因輔助電極在土壤中的深淺不一而導致電流流動的分布發(fā)生重大的變化，從而在土壤中的深淺不一而導致電流流動的分布發(fā)生重大的變化，從而導致測量的不確定性，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？所以他認為：以他認為：“接地電阻不可測，應予廢除接地電阻不可測，應予廢除。”449.2 9.2 人類科學技術的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升人類科學技術的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升 人類科學技術的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升。當初人們基于土壤人類科學技術的發(fā)展，總是呈螺旋式的上升。當初人們基于土壤的導電性和具有無限大的容電量