避 雷 接 地
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一、有线电视接地.........................................................................................................................................3
1 天线的接地............................................................................................................................3 2 前端设备的接地.....................................................................................................................4 3 干线与分配系统的接地..........................................................................................................4 4 供电系统的接地.....................................................................................................................5 5 结论.......................................................................................................................................5 二、小灵通基站接地.....................................................................................................................................5
1.防护电源线、电话线上的感应雷............................................................................................6 2．防护天馈线感应雷................................................................................................................7 接地装置....................................................................................................................................7 进行综合布线系统的接地设计应注意的几个问题：................................................................10 四、通信系统的接地技术...........................................................................................................................11
１ 接地系统的功能...................................................................................................................11 ２ 不同的接地系统...................................................................................................................11 ３ 雷电防护............................................................................................................................13 ４ 通信中的干扰“故障点”.......................................................................................................13 ５ 结论....................................................................................................................................14 五、CATV系统防雷的要点及措施...........................................................................................................15 六、通信设备的过压过流及其防护措施...................................................................................................16
１ 引起通信设备过电压的原因...............................................................................................16 ２ 多级防护............................................................................................................................17 ３ 外部防护............................................................................................................................17 ４ 内部防护............................................................................................................................17 ５ 结论....................................................................................................................................18 七、防雷接地应注意的若干问题...............................................................................................................19 八、现代建筑物防雷接地装置结构的探讨...............................................................................................20
1 有关概念............................................................................................................................20 2 防雷接地装置的结构..........................................................................................................21 3 接地已基本被取代......................................................................................................21 4 一点接地及干扰分析..........................................................................................................22 5 环形接地和等电位连接......................................................................................................23 6 基础接地体的应用..............................................................................................................24 九、CATV系统防雷技术综述...................................................................................................................25 十、三级防雷建筑物设计施工中的问题...................................................................................................28
一、前言..................................................................................................................................28 二、建筑物防雷规范的概述及比较..........................................................................................28 三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施...............................................................................29 四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离...........................................................................30 五、跨步电压与接地装置埋地深度..........................................................................................32 六、区别工频、冲击接地电阻.................................................................................................32 十一、建筑物的等电位联结不可忽视.......................................................................................................33
1 接地是大范围的等电位联结...............................................................................................33 2 建筑物的等电位联结安装...................................................................................................33 3 等电位联结在实施中存在的主要问题................................................................................35 十二、玻璃幕墙防雷接地的作法探讨.......................................................................................................35
1.前言......................................................................................................................................35
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2.雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害..........................................................................................35 3.高层建筑玻璃幕墙防雷措施..................................................................................................36 4.高层建筑玻璃幕墙的防雷接地要求及某大厦玻璃幕墙防雷接地作法...................................36 5.检测结果...............................................................................................................................37 6.结语......................................................................................................................................38 十三、关于“接地(PE)或接零(PEN)”及其他.............................................................................................38 十四、浅谈无线电监测站的接地要求与装设...........................................................................................39
一、无线电监测站接地系统的组成..........................................................................................40 二、无线电监测站接地系统的连接..........................................................................................41 三、无线电监测站避雷防护.....................................................................................................41 四、无线电监测站接地电阻的要求与接地体的装设................................................................42 五、接地电阻测量...................................................................................................................44 十五、电气接地系统施工程序...................................................................................................................45 十六、智能建筑的电气保护与接地...........................................................................................................47
分析智能化楼宇应采取的各种接地措施。...............................................................................49 十七、变电所接地设计问题的探讨...........................................................................................................52 十八、住宅建筑物防雷等级的分类...........................................................................................................57 十九、多层住宅楼低压电源防雷...............................................................................................................61 二十、广电大厦接地防雷系统的设计与施工........................................................................................... 二十一、雷电防护及接地...........................................................................................................................65
一、雷电防护及接地技术........................................................................................................65 二、接地电阻测试技术............................................................................................................66 三、雷电防护...........................................................................................................................66 四、防雷技术的新发展............................................................................................................67 二十二、我国移动通信网络需注意射频干扰问题...................................................................................68
一、有线电视接地
雷是一种大气中的放电现象，常常损坏有线电视设备。雷击主要有两种：直击雷和感应雷。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的，可使用避雷针、避雷线和避雷网防避。感应雷是由静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因引起的。感应雷约占雷击率的90%，危害范围甚广。CATV系统的电子设备受雷击损坏主要是感应雷造成的，当天线或架空电缆附近产生雷击时，在这些地方会感应出很高的电压，有效的接地能及早泄掉由感应产生的电荷，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压，达到保护设备和人身安全的目的，因此系统的优良接地是系统安全的可靠保证。
1 天线的接地
有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，遭受雷击的机会较多，因此应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的地焊在一起，并接入地下。接收天线的竖杆上应装设避雷针。避雷针一般采用直径20mm的圆钢或紫铜，针长在25cm以上。安装避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷针的高度应能满足对天线设施的保护，同时避雷针与天
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线之间的最小水平间距应大于3m，以免天线受到避雷针的屏蔽而影响效果。避雷针至少应有两根引下线，最好是对称布置。引下线间距离不应大于20m，当大于20m时应在中间多引一根引下线。引下线长度超过30m以上，其材料可采用直径10mm的圆钢或50mm×5mm的扁钢，沿建筑物外墙敷设（和墙壁间的距离为100～150mm），并设最短路径接地。在地面上1.7m至地面下0.5m处的引下线要采用钢管等保护措施。当建筑物已有防雷接地系统时，避雷针和天线竖杆的接地与建筑物的防雷接地系统共地连接；当建筑物无专门的防雷接地可利用时，应设置专门的接地装置。防直击雷接地装置的冲击接地电阻应小于4Ω。接地体可采用50mm×5mm的角钢或直径为50mm、壁厚约4mm的钢管做成。水平接地体埋设深度应在0.8m以上，其有效长度应按2ρ来确定，其中ρ为该地段的土壤电阻率，单位为Ω·m。垂直接地体的长度不应小于2.5m，各根垂直接地体之间的距离应在5m以上。接地体之间或接地体与接地线之间的连接要采用搭接焊，焊接的长度应足够。接地体埋设位置应距建筑物3m以外，并注意不应埋在堆放垃圾、灰渣等的地方。为了降低接地电阻，可将长效接地降阻剂埋在接地体周围。沿天线竖杆引下的同轴电缆应采用双屏蔽电缆或采用单屏蔽电缆穿金属管敷设，双屏蔽电缆的外层或金属管应与竖杆有良好的电气连接，并且电缆芯与屏蔽层之间应加装合适的避雷器。
2 前端设备的接地
前端设备是CATV系统的中心，如果在附近发生雷击，则会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人身安全。因此，机房内必须有可靠的工作接地和保护接地。
工作地线是统一前端机械设备标准电位，保证系统工作稳定，减少外界电磁场对系统干扰的有效措施。工作接地应同前端设备中的卫星接收机、调制解调器、录放像机、混合器、信号处理器、前端放大器和机架等连接在一起。
强电保护地线用于消除来自交流供电电源及传输干线感应的强电和雷电干扰，以保证设备正常工作及人身安全。强电保护地线应同交流稳压器外壳、输入交流电源避雷器接地线、干线输出馈电器外壳及干线避雷器连接在一起。
3 干线与分配系统的接地
架设干线时，较好的做法是把钢绞绳当作干线电缆的避雷线，相隔100～150m单独接地，与放大器的接地互相分开。这样，干线放大器被感应雷电击损坏的概率就大大减少。当干线通过开阔地和山坳等雷击区时，放大器、分支分配器等设备最好用金属盒屏蔽，并把金属盒接地，以防止直击雷打坏放大器和分支分配器等，同时还可减少信号泄漏。各种放大器、电源插入器的输入端和输出端均需安装快速放电装置。干线的供电应采用机房集中供电，其优点是电压稳定、便于维护，只要处理好机房电源的防雷，雷电通过供电系统损坏放大器的概率就会明显减少。当干线进入建筑
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物时，在靠近建筑物的地方应将电缆的外导电屏蔽层接地。当架空电缆直接引入时，在入户处应增设合适的避雷器，并将电缆外导体接到电气设备接地装置上；当电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金属外皮与接地装置相连，埋地的实际长度按规范要求不应小于50m。
4 供电系统的接地
雷电一方面从干线进行冲击，另一方面可能沿设备电力引入线进行冲击，因此在引入的电力线上应采取避雷措施：在距终端杆300～500m的架空电力线上方架设避雷线（架空地线），对电力线进线段进行保护。该架空地线宜每杆接地一次，而且要单设接地体，各杆接地体要设计成环形或辐射形，切勿用水泥杆内的钢筋做引下线和接地体。这样可以阻止雷电波造成的损害，同时使雷电流在每杆入地，使其分流泄入大地。电源进线可采用直埋式引入机房，埋地的实际长度按规范要求不应小于15m。在机房入口处，应将电缆金属外护层与地网就近连通，电缆内芯线的两端应分别对地加装合适的氧化锌避雷器。
电源安装的氧化锌压敏电阻耐压应低于280V，并在电源输入端安装放电管和熔断器，进行多级保护。
机房内可采用横向避雷、纵向避雷及变压器隔离相结合的方法。电源两输入线之间接避雷器称为横向避雷，电源两输入线分别与地之间接避雷器称为纵向避雷，横向避雷用于防止电源两输入线的避雷器因响应时间不同而造成两线之间高电位。横向避雷的原理是：当雷电袭击时，电源输入端感应出极高电压的短时雷脉冲，使压敏电阻MY3导通而被短路，将其释放，起到安全保护作用。纵向避雷的原理是：当电源输入端两线感应的雷电脉冲电压相同时，两线对地感应出极高的破坏电压，使压敏电阻MY1和MY2导通而被短路，将其释放。残余的雷电高压脉冲再一次被隔离变压器所隔离。机房应采用带防浪涌功能的UPS作为供电设备。
5 结论
采用以上多重保护措施后，有线电视系统可基本避免雷击，保证设备的运行安全。
二、小灵通基站接地
“小灵通”PHS系统一般分20mw、100mw、500mw等三种室外基站，有效通话半径依次增大，架设的高度越来越高，从20mw基站无需专用电源到500mw基站需要稳定的交流220v供电供给。 500mw基站需要交流电源220V 供电，额定功率80W，同时提供4对市话电缆接入，直接安装在顶楼天线支架上，且民房上无避雷针等防雷设施，由此大大增加了直接雷和市电低压电源线、市话电缆引入感应雷击侵入的可能性，因此防雷接地问题必须引起重视。
苍南县小灵通基站分布在平原和山区的乡镇比例为7：2，对于部分地点地处高、强雷区，甚
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至部分局站有雷击破坏记录，应安装避雷针装置；对于处在低、少雷区和附近有较高建筑的基站，可不设避雷针，但需要防止直接雷和间接雷的影响。
根据YD5068-98《移动通信基站防雷与接地规范》、YD5078-98《通信工程电源系统防雷技术规定》、GB50057-94《建筑物防雷与接地要求》等技术规范要求，小灵通基站防止直接雷和间接感应雷损害可参照下列要点： 防止直接雷损害
1.小灵通基站安装在建筑物顶楼； 2.建筑物地处空旷地带；
3.建筑物上无避雷针装置，且不在附近避雷针保护范围之内； 4.对于配备了GPS 定位的重要基站。
符合上述条件的小灵通基站，应加装避雷针，根据滚球法计算，基站所有天线和设备都必须处在避雷针的45°角保护之内，避雷针与基站天线的间距应在3m以上。设：基站天线顶端距屋面高度为3m，避雷针底座距基站天线水平距离3m时，避雷针接闪器安装高度最小应在7m以上。如下图一所示：
防止感应雷的损害
1.防护电源线、电话线上的感应雷
在基站附近或很远的地方发生雷电放电现象，此时在电源线上产生的感应电流特别强，侵入基站电源部分，进而影响基站内部电路板；同样感应电流通过市话电缆，侵入基站的传输部分，干扰传输控制信号。此时应在基站内部电源进线端和市话电缆输入端分别加装电源防雷模块及信号防雷模块。
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2．防护天馈线感应雷
每当基站天线周围的金属导体遭受直接雷击时，产生雷电场在基站天线到设备间的同轴电缆上产生大小不同的一系列感应电流，对基站天线输出部分造成损坏。所以在基站天线输出端必须加装同轴电缆避雷器，同时将避雷器接地线与接地汇流排牢固连接。（见图二）
接地装置
1.小灵通基站接地电阻要求≤5Ω；
2.避雷针的引下线采用热镀锌-40x4mm扁钢或BV500 35mm2绝缘铜芯线，从接地网（或屋顶避雷带）焊接至避雷针底座，焊接处用沥青做防腐处理。
3.基站金属构件底座上安装一块镀锡TMY50x5mm铜排作为接地汇流排，将天线防雷模块的接地线、基站金属外壳接地线、电源信号防雷模块接地线，采用RV500 4mm2以上截面绝缘铜芯线连接到接地汇流排，汇流排采用大于BV500 16mm2铜芯线或用热镀锌-40x4mm扁钢焊接至一楼接地网（或屋面避雷带网），基站地线引下线与避雷引下线要间距3m以上。 4.接地网的埋设
在基站天线水平距离3m处埋设环形接地网，开挖深度70cm以下，埋设热镀锌角钢∠50x50x5mm x2500mm 4根，（施工条件困难的地方可采用1~2根角钢直线埋设，但需与建筑物地梁主钢筋相焊接）每根间距3m，采用热镀锌-40x4mm扁钢与角钢三面焊接焊实，作防腐处理，引出地面与基站接地
引
下
线
焊
接
在
一
起
。
（
见
图
三
）
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另避雷引下线做法与此相同。如引下线采用绝缘铜芯线，则在地网引出线端焊接一块TMY50x5mmx100铜排钻直径10mm控，铜芯线采用压接式铜接头与铜排用镀锌M10x35mm螺丝固定，施
工
完
毕
做
防
腐
防
水
处
理
。
（
见
图
四
）
三、浅谈综合布线系统接地设计
综合布线系统作为建筑智能化不可缺少的基础设施，其接地系统的好坏将直接影响到综合布线系统的运行质量，故而显得尤为重要。本文将详细介绍综合布线系统接地的结构及设计要求，并提出在接地设计中应注意的几点事项。
根据商业建筑物接地和接线要求的规定：综合布线系统接地的结构包括接地线，接地母线（层接地端子）、接地干线。主接地母线（总接地端子）。接地引入线、接地体六部分，在进行系统接地的设计时，可按上述6个要素分层次地进行设计。 1．接地线
接地线是指综合布线系统各种设备与接地母线之间的连线。所有接地线均为铜质绝缘导线，其截面应不小于4mm2。当综合布线系统采用屏蔽电缆布线时，信息插座的接地可利用电缆屏蔽层作为
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接地线连至每层的配线柜。若综合布线的电缆采用穿钢管或金属线糟敷设时，钢管或金属线糟应保持连续的电气连接，并应在两端具有良好的接地。 2．接地母线（层接地端子）
接地母线是水平布线于系统接地线的公用中心连接点。每一层的楼层配线柜均应与本楼层接地母线相焊接与接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架及接地干线均应与该接地母线相焊接。接地母线均应为铜母线，其最的小尺寸应为6mm厚×50mm宽，长度视工程实际需要来确定。接地母线应尽量采用电镀锡以减小接触电阻，如不是电镀，则在将导线固定到母线之前，须对母线进行清理。 3．接地干线
接地干线是由总接地母线引出，连接所有接地母线的接地导线。在进行接地干线的设计时，应充分考虑建筑物的结构形式，建筑物的大小以及综合布线的路由与空间配置，并与综合布线电缆干线的敷设相协调。接地干线应安装在不受物理和机械损伤的保护处，建筑物内的水管及金属电缆屏蔽层不能作为接地干线使用。当建筑物中使用两个或多个垂直接地干线时，垂直接地干线之间每隔三层及顶层需用与接地干线等截面的绝缘导线相焊接。接地干线应为绝缘铜芯导线，最小截面应不小于16mm2。当在接地干线上，其接地电位差大于1Vrm@S(有效值)时，楼层配线间应单独用接地干线接至主接地母线。 4．主接地母线（总接地端子）
一般情况下，每栋建筑物有一个主接地母线。主接地母线作为综合布线接地系统中接地干线及设备接地线的转接点，其理想位置宜设于外线引入间或建筑配线间。主接地母线应布置在直线路径上，同时考虑从保护器到主接地母线的焊接导线不宣过长。接地引入线、接地干线、直流配电屏接地线、外线引入间的所有接地线，以及与主接地母线同一配线间的所有综合布线用的金属架均应与主接地母线良好焊接。当外线引入电缆配有屏蔽或穿金属保护管时，此屏蔽和金属管也应焊接至主接地母线。主接地母线应采用铜母线，其最小截面尺寸为6mm厚X100mm宽，长度可视工程实际需要而定。和接地母线相同，主接地母线也应尽量采用电镀锡以减小接触电阻。如不是电镀，则主接地母线在固定到导线前必须进行清理。 5．接地引入线
接地引入线指主接地母线与接地体之间的连接线，宜采用40mm宽×4mm厚或50mm×5mm的镀锌扁钢。接地引入线应作绝缘防腐处理，在其出土部位 应有防机械损伤措施，且不宜与暖气管道同沟布放。 6．接地体
接地体分自然接地体和人工接地体两种。当综合布线采用单独接地系统时，接地体一般采用人
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工接地体，并应满足以下条件：
（1）距离工频低压交流供电系统的接地体不宣小于10m。 （2）距离建筑物防雷系统的接地体不应小于2m。 （3）接地电阻不应大于40Ω。
当综合布线采用联合接地系统时，接地体一般利用建筑物基础内钢筋网作为自然接地体，其接地电阻应小于1Ω。在实际应用中通常采用联合接地系统，这是因为与前者相比，联合接地方式具有以下几个显著的优点：
（1）当建筑物遭受雷击时，楼层内各点电位分布比较均匀，工作人员及设备的安全能得到较好的保障。同时，大楼的框架结构对中波电磁场能提供10～40dB的屏蔽效果。 （2）容易获得较小的接地电阻。 （3）可以节约金属材料，占地少。
进行综合布线系统的接地设计应注意的几个问题：
1．综合市线系统采用屏蔽措施时，所有屏蔽层应保持连续性，并应注意保证导线间相对位置不变。屏蔽层的配线设备（FD或BD）端应接地，用户（终端设备）端视具体情况直接地，两端的接地：应尽量连接至同一接地体。当接地系统中存在两个，不同的接地体时，其接地电位差应不大于1Vr.m.S （有效值）。 2．当电缆从建筑物外面进入建筑物内部容易受到雷击，电源碰地，电源感应电势或地电势上浮等外界因素的影响时，必须采用保护器。
3．当线路处于以下任何一种危险环境中时，应对其进行过压过流保护： （1）雷击引起的危险影响。
（2）工作电压超过250V的电源线路碰地； （3）地电势上升到250V以上而引起的电源故障； （4）交流50HZ感应电压超过250V。
4．综合布线系统的过压保护宜选用气体放电管保护器。因为气体放电管保护器的陶瓷外壳内密封有两个电极，其间有放电间隙，并充有惰性气体。当两个电极之间的电位差超过250V交流电压或700V雷电浪涌电压时，气体放电管开始出现电弧，为导体和地电极之间提供了一条导电通路。 5．综合布线系统的过流保护宜选用能够自复的保护器。由于电缆上可能出现这样或那样的电压，如果连接设备为其提供了对地的低阻通路，则不足以使过压保护器动作，而其产生的电流却可能损坏设备或引起着火。例:20V电力线可能不足以使过压保护器放电，但有可能产生大电流进入设备内部造成破坏，因此在采用过压保护的同时必须采用过流保护。要求采用能自复的过流保护器，主要是为了方便维护。
总之，随着智能建筑的不断发展，人们必将对其接地系统提出更为严格的要求。对于广大工程
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技术人员而言，提高综合布线接地系统的稳定性和可靠性将是一项长期而艰巨的任务。路漫漫其修远，吾辈需上下而求索。
四、通信系统的接地技术
使通信系统达到ＥＭＣ不仅仅是简单的测试和保护单个部件问题。实际上，对一个具体的器件采取保护措施，会在整个系统引起问题。为了确保整个通信系统的可靠运行，必须使用ＥＭＣ准则设计接地系统。
１ 接地系统的功能
当设备或系统的器件和单元能在其电磁环境中正常运行并不产生辐射而不危及或干扰其它器件、设备或系统，则称其达到ＥＭＣ。为了达到理想的ＥＭＣ，需要进行两种分析：在电磁环境中，一种具体器件的影响以及在整个系统中满意功能的效果。当今，制造商和设计者拥有一系列的技术、产品、标准和建议来控制源于任何器件的电磁干扰（ＥＭＩ）问题。
不幸的是，组成现代通信系统的已安装的大量设备会产生其它问题。一个系统即使完全由满足ＥＭＣ标准的部件组成，但仍然容易受到源于创建此通信系统的成缆线路和网络连接产生的电磁干扰。为了使配置的整个通信系统达到ＥＭＣ，就必须制定“工作图和计划”。这种干扰控制计划包括所采取的这些操作的顺序和精确时间的所有步骤的记录。很明显现代通信系统应用的各种技术通过接地网络在此即接地系统连接。设计者必须记住，电流要在通信电路内流动，而不能凭空消失。当然，分流电流必须流向地面，系统设计中低阻抗通路至关重要。考虑到它的重要功能，在提供可靠通信中，接地系统起到重要作用。
２ 不同的接地系统
通信设备可包括几种不同的接地系统，例如交直流配电接地系统、屏蔽设备接地、射频接地、参考地、雷电地等。同样，系统也会包括不同的必须接地点，这些点包括逻辑地、框架地、电缆屏蔽地、机壳地和信号地等。另一个复杂的问题涉及到接地系统的可靠性。在历史上，电气工程师负责接地系统，然而，他习惯于几十到几百安和５０到６０赫的工作环境，但对于电缆配置中毫安／兆赫信号缺乏了解。相反，电子工程师则习惯于毫安／兆赫的工作环境，他们注意系统装置内部网络，并能避免涉及１０～１００安和５０～６０赫的问题。这样，因为无人研究毫安／兆赫范围内的电磁干扰或去配置可以减小这些干扰的系统，所以接地系统是一种“无人研究的领域”。 通常，接地系统的实施仅考虑两种或三种主要规则。例如，系统设计者利用的原则包括：（１）接地电阻应小于５欧，（２）应用星形配置（３）应当避免地环路（４）地电位应相等。这些规则不能得到满意结果是非常普遍的。在设计系统时，设计者会忽视更严重的危害，例如电击。然
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后通过增加一些专用产品试图克服这些不足，例如高级浪涌保护装置（ＳＰＤ），而不是在开始设计系统时就考虑这些问题。
多方面的功能需要产生上述接地系统的列表。特别是，系统设计者必须满足一些目标：必须提供电源系统参考电压，必须使人免受电击，进入到设备的错误能量必须在引起损坏之前就要消除，通过设置到地的低阻抗通路和避免地环路来达到减小电噪声目的，当然，电击的影响也必须被消除。任一种电路都需要接地点。对于通信系统，不存在一种技术能分析这些不同需求，并达到最佳ＥＭＣ符合设计。但是，利用一些基本ＥＭＣ导则去设计接地系统有助于达到一个完整系统设计，它可保证不同电路信号的保真度。在此，必须考虑四个基本的设计方面。 ２.１ 噪声控制
为了达到ＥＭＣ，经典亚里士多德学派逻辑不总是有效的。减小ＥＭＩ需确认噪声源（在内部还是在外部），耦合路径（电磁干扰耦合到电路的路径）和受影响的电路。如果已经弄清了这些问题，那么通过改变一个或多个元件就可减小干扰。然而，随着现代通信系统复杂性的增加，通常不可能改变受影响的元件、通信设备或噪声源，尤其当位于系统外部时。在实际情况下，设计者通常不试图全部地减小噪声，而是寻找折中的解决方法，以使耦合到电路的全部噪声不会引起干扰。在通信中，消除或减小ＥＭＩ问题涉及耦合路径和接地系统的重要功能。许多可变因素会影响噪声与电路的耦合，亦即信号的电平和带宽，外界环境的电磁干扰或电路的实际布局。鉴于这些变化没有一种标准的解决方法。在许多条件下，必须应用折中方案。为了阻止来自更严重噪声源的耦合，设计者可允许存在某些可忽略的噪声。 ２.２ 地电位
对于一个电路，必须只有一个参考地。因为两个不同点不可能具有完全相同的电位，所以两个参考地就表示不同的地电位，这会导致噪声。如果考虑两个不同的电路，当分别研究时，可以有两个不同的参考地。不过，当分析包含这两个电路和组成的整个电路时，必须只有唯一的参考（物理）接地系统。 ２.３ 电磁场
在低频应用时，电路可被视为一个包括一些常用元件（如电阻、电容、电感）的等效电网络。此种条件下，简单的计算就可满足。然而，当电路尺寸比波长小时，电路的辐射特性就不能忽视。例如，一段简单的导线有可变的电阻、电容、电感特性，这是否会影响系统的功能，其依赖于导线的尺寸及承载频率。电流总是伴随着磁场，电压总是伴随着电场。在很多情况下，干扰问题是由于没有考虑这些简单的事实而引起的。 ２.４ 共模电流
当考虑一个电路的两个导体时（源／负载和线返回导体），两种电流的流向是不同的。首先，
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差模涉及有用信号，即电流通过一个导体从源流向负载，并通过另一个导体返回。在共模条件下，人们研究不希望有的信号，电流在两个导体上以相同的方向流动，并通过第三个导体（实际上为地）返回。在一些情况下，信号源和负载在不同的点直接到“地”上。在这种情况下，对这两个接地点来说，共模电流源的电位是不同的。在另一些情况下，承载共模电流的电路没有连接材料使此环路连接到地。但是，可通过寄生电容把此环路在电路的一端连接到地。共模电流是许多接地系统产生干扰问题的原因。因为“地”常作为返回通路或环路，所以这些现象被归类为“地环路”。在解决这类问题时，要对电流进行详尽的分析。
３ 雷电防护
在影响通信系统的外界因素中，电击被认为是最具破坏性的一种。因为通信系统通过国土延伸到遥远的乡村地区（此处维修电击引起的破坏需要一些时间），因此尤其易受自然环境的影响。当电击引起的直接或间接过载电流超过设备容许值时，会对电缆线路本身和它连接的设备产生严重的损坏。保护外部电缆线路免受损坏性电击是一件令人烦恼的事情。保护措施应基于完整的危险性分析，它应考虑到设备安装所在房屋的结构、设备本身以及组网的电缆线路。
令人遗憾的是：因为雷电引起的电平存在着高于纯粹干扰电平的可能，此电平有可能导致电路致命的毁坏，所以，雷电保护不总包含在ＥＭＣ领域中。
很明显，全面的ＥＭＣ导则必须包括雷电防护，而且对可靠的通信系统的设计是非常重要的。保护可通过如下措施：阻止雷电能量传送到通信系统，或把过载降低到系统内加固元件可忍受的水平。有用的技术包括：用埋地电缆代替架空电缆，屏蔽或使用浪涌保护装置（ＳＰＤ）。
４ 通信中的干扰“故障点”
对电磁兼容的错误观点会导致通信系统不可靠，引起通信中断和频繁的维修。下面要讨论电信设计三个方面的主要问题。 ４.１ 电缆线路
通信设备必须遵循ＥＭＣ标准的两个要素，即它既不能是干扰者，也不能是敏感者；它既不能是电磁干扰源，也不能易受由此干扰引起故障的影响。可是，通信系统中应用的电缆线路（用于电源、信号、电话线等）会对电磁干扰提供几个耦合路径，其原因是因为它连接两个接地点或在外界环境存在的电场和磁场中起到了天线的作用。在完成通信设施内部的电缆线路时，最困难的任务是对共模电流的模拟。由于它们与上述提到的可变因素有关，所以这些令人烦恼的问题是难于检测和正确描述的。一个有效的方法是提供可供选择的电流通路，这是因为电流总是走闭合磁通量最小的路径。信号和电源电缆可接近接地导体布放。平行接地导体（即电缆托架应两端接地）可将共模电流从差模电路、电缆及其屏蔽层中去掉。 ４.２ 地电极
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许多制造商传统要求１～５欧的接地直流电阻，但这样一个低的值在理论上的根据仍不明显。设计者必须认识到在保护通信方面地电极所起的重要作用。要考虑的一个首要的因素是安装处土壤的电特性。在理想情况下，希望找到的地方的土壤电导率低，并且不存在寄生的电源电流。如果获得这两个条件，那么即使为此改变已计划好的安装路径也是值得的，因为有效接地可以使通信系统更加可靠。但是，大地的低电导率对防护电击损坏毫无作用。考虑到电击产生的致命损坏，设计配置中必须首要考虑可平衡电击能量的结构。 ４.３ 浪涌保护器件
浪涌保护器件能瞬态电压并使浪涌电流接触不到敏感设备。现在，已有许多可利用的ＳＰＤ，包括电压击穿器件（气体放电管，避雷器）、限压器件（金属氧化物变阻器或雪崩结瞬态电压抑制器）、带宽限幅器件（滤波器）、隔离器件（光连接器、光耦合器或变压器）。对于任何应用，任一类型的ＳＰＤ都具有一定的优点和缺点。金属氧化物变阻器（ＭＯＶ）因其具有以低成本提供高的电流承载能力和好的电压能力，所以运用广泛。因ＭＯＶ没有击穿特性，故非常适合用在ＡＣ电源作主级和次级保护元件。对通信线路来说，由于气体放电管在非导通条件下具有高的绝缘电阻和低的电容，并且具有高的电流承载能力，所以被广泛用作主级保护器件使用。另外，在许多应用中，固态器件可以和气体管结合使用，当需要高的电流承载时可以提供更快的响应时间。 ４.４ 最佳浪涌保护器件的选择标准
ＳＰＤ的选择是重要的设计步骤，因为其可组合到所有电缆线路而进入通信系统，以确保通过电源电缆、电话线路及天线电缆的过压电平不会超过系统中设备容许的电平。达到最优化的ＳＰＤ组合涉及到下面几个主要问题：本地区雷电发生的概率是多少？预计浪涌参数是多少？对所连接设备能承受的每一波形来说，最大的残余电压是多少？ＳＰＤ的通过电压与它的响应时间有关：响应时间慢，其通过电压就会变高。在处理快速瞬态变化时，响应时间是最重要的。但是，响应时间并不是唯一的考虑因素，还有连接导线上存在的感应电压下降问题。在各种变阻器设计中，对于瞬变环境，因为通过变阻器的流动能量也会受到变阻器钳位电压的影响，所以低的能量变化率并不一定意味着较小的幸存概率。这样，保护器件的选择不应仅仅基于响应时间和额定电压，而且还应认真考虑具体环境。
５ 结论
在现代通信系统中，一个设计良好的接地系统对获得ＥＭＣ是至关重要的。对于一个给定的复杂的现代通信系统和所涉及的设备范围，通过一个简单的技术方法并不能获得可靠的保护。如上所述，一个有效的干扰控制计划应系统地注意到关键的敏感性以及与整个通信系统有关的一些可变的设计参数。
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五、CATV系统防雷的要点及措施
雷电是如何引入CATV系统的
雷电引入CATV系统主要是从避雷针、天线及引下电缆、架空电缆几方面引入，首先，由于避雷针尖端具有很小的曲率半径，雷云逼近时，尖端电荷集中使周围电场形成电离区，当与雷电会合时，首先是避雷针接闪。其次，尽管避雷针一般都高于天线，但有时因高度不够，保护角不大，使天线和连接的同轴电缆外导体上感应出高电压，若外导体未接地或者接地不当，其芯线又被屏蔽，就会使电缆内外导体间呈现高电压，损坏设备及电视机。另外，当CATV系统附近发生雷击时，由于强电磁场会对暴露在外的架空电缆发生作用，使电缆内外导体间呈现高电压，损坏设备及电视机。 1、天线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收天线的接地焊在一起，接天线的竖杆（架）上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护。安装的避雷针时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷针高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3M。建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接。无论是新的接地线还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4欧姆。
2、前端设备的防雷接地。如果在前端附近发生雷击，则会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因此，对机房内的所有设备，输入、输出电缆的屏蔽层，金属管道等都需要接地，不能与天线的接地接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统内的电气设备接地装置和埋地金属管道应与防雷接地装置相连，不相连时两者的距离应大于3米，机房内接地母线表面应完整，绝缘线的老化层不应有老化龟裂现象。一些前端设备如调制器，接收机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击往往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好的保护前端设备。
3、干线系统的防雷接地。敷设于空旷地区的地下电缆，当所在地区年雷雨天数大于20天及土壤电阻率大于100欧姆时，电缆的屏蔽层或金属护套应每隔2KM左右接地一次。以防止感应电的影响。架空电缆的屏蔽层及金属护套、钢绞线每隔250M左右接地一次，在电缆分线箱处的架空电缆金属护套，屏蔽层及钢绞线应与线杆拉线共用接地装置。另外就是不可忽视的光缆防雷，因为光缆在制造过程中，为了增加光缆的抗拉强度，在光缆中增加了钢丝。在设置接续盒时，只注意了光缆的熔接。使用通常方法，将两段光缆的钢丝，分别固定在接续盒两端的支架上，自然形成一间隙。这样，当任意一段光缆中的钢丝感应了很高的雷电电压时，就会向另一端钢丝放电，放电过程中产生的巨大火花，使接续盒内光纤断裂损坏。为防止这种现象的发生，在光缆的施工过程中，应注意将接续
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盒内的光缆钢丝端头用导线连通，并用导线将其与吊挂光缆的钢绞线连通，可有效地避免光缆遭雷电侵害。
4、分配系统的防雷接地 。电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的地方，应将电缆的外导电屏蔽层接地，架空电缆直接引入时，在入户处应增设避雷器，并将电缆外导体接到电气设备的接地装置上，电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金属外皮与接地装置相连。不要直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，可将电缆沿墙降至防雷保护区以内，但不得防碍车辆的通行，钢线应作接地处理。CATV系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌铁线都有良好的接地。系统中设备的输入输出端应有放电保护器，220V供电的放大器的电源端应有过压保护装置，或者尽量将系统中220V供电的放大器改成主路60V集中供电，以保证有线网络的性和自给性，以减少雷电直接窜入的可能，这是防止雷电形成的首要措施。
总之，在整个CATV系统接地时，一定注意接地电阻的最小化，接地电阻越大防雷效果就越差，应尽量的减小接地电阻，控制在4欧姆以下为最好。有线电视系统的防雷是一项综合的技术工程，任何一个环节出了漏洞，都会影响整个系统的防雷效果。在做系统的防雷设计时一定要本着科学严谨的态度，切实做好系统的防护设计。
六、通信设备的过压过流及其防护措施
近年来，随着微电子技术和计算机技术在通信设备中的广泛应用，各类先进通信设备对过压过流及其保护措施的要求越来越高，因此防雷保护越来越重要。由于在通信与数据线路上雷电、强电、静电以及操作引起的瞬间过电压造成的危害时常发生，因此必须采取适当的保护措施以避免因过电压以及所产生的过电流对通信设备、传输线路和相关人员造成的危害。
通信大楼一般都安装有避雷针、避雷带或避雷网，并且采取了联合接地的方式。从表面上看，它已具备了良好的防雷和抗外界电磁干扰的性能，那么为什么通信设备有时还会遭受过压过流而损坏呢？还会对操作维护人员的人身构成威胁呢？下面将日常维护巡检过程中发现的一些问题和防护措施归纳如下。
１ 引起通信设备过电压的原因
从山西省万家寨引黄工程个别高山施工通信站雷击通信设备造成的故障情况分析来看，绝大部分故障是由于雷电电磁脉冲波从户外电力线路、传输线路侵入而造成的。这时，机房本身并未遭受雷击，而是雷电直击电力线、传输线，或在距电力线路／传输线路一定距离处有雷电闪击。例如，某站一个高山施工通信机房距电力线路４００ ｍ处的落雷电流大约为８０ ｋＡ，架空电力线路距地面平均高度为５ ｍ，由此可估算出该处电力线路上瞬间过电压约为２５ ｋＶ。这样高的感应电
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压向电力线两端扩展，雷电电流感应电压虽能经线路逐渐衰减，但由于通信机房距离落雷地点不是很远，此残余感应电压仍有一定的强度，侵入到机房后仍可导致部分通信设备损坏，造成通信中断。后经技术人员多方分析、改造，采取多种防护方式，避免了雷击现象。强电、静电都是引起通信设备过电压的主要来源，具体而言，输入／输出信号线、交／直流电源线、接地系统和空间电磁波都是过电压源入侵通信设备的主要途径。所以必须采取多种防护措施切断过电压入侵通信设备的主要途径。
２ 多级防护
随着通信设备的大规模应用，雷电、强电、静电以及操作引起的瞬间过电压造成的危害常常发生。以往的防护体系已不能满足现代通信网络安全的要求，应从单一防护（无源防护，其内涵是与系统电源无直接电气连接的防护系统）转为三维防护（有源和无源防护，其内涵是与系统电源无直接电气连接的防护和与系统电源有直接电气连接的防护系统组合的立体空间防护系统）。三维防护包括防直击雷、防感应雷电、防地电位反击、防静电直击、过电压感应以及操作引起的瞬间过电压影响等多方面的防护，即根据空调、数字程控、光电传输、交直流电源等所有微电子设备的不同功能、不同受保护程度和所属保护层确定防护要点做分类保护。根据雷电、强电、静电和操作瞬间过电压的危害的可能通道，从电源线到数据通信线路都应该做多级保护。
３ 外部防护
外部防护主要采用避雷针（避雷网、避雷线和避雷带）和接地装置（接地线、地极）来加以防护。其保护原理是：当雷云放电接近地面时，它使地面的电场发生畸变，在避雷针（避雷线）顶部形成局部电场强度畸变，以影响雷电先导入电的发展方向，引导雷电向避雷针（避雷线）放电，再通过接地引下线、接地装置将雷电流引入大地，从而使被保护物免受雷击，这是人们长期实践证明的防直击雷的有效方法。然而，被动放电式避雷针存在反应速度差、保护的范围小以及导通量小等不足。根据现代通信发展的要求，避雷针应选择提前放电主动式的防雷装置，并且应该从３０°、４５°、６０°等不同角度考虑，以做到对各种雷击的防护，增大保护范围，增加导通量。建筑物的所有外露金属构件（管道）都应与防雷网（避雷带或避雷线）良好连接。
４ 内部防护
首先是电源部分的防护，因为雷电、强电主要是通过线路侵入的。对于高压部分，电力部门有专用的高压避雷装置，而线对线的过压则无法控制。因此，对３８０ Ｖ低压线路应进行过电压保护，按国家规范应分为３部分：建议在高压变压器后端到通信局（站）电力机房总配电盘的电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为一级保护；在楼宇总配电盘至楼层配电箱间电缆内芯线两端对地加装避雷器，作为二级保护；在所有重要的、精密的设备以及ＵＰＳ的前端对地加装避雷器，作为三级保护。目的是用分流（限流）技术将雷电过电压（脉冲）能量分流泄入大地，从而达到保护目的。分
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流（限流）技术中采用的防护器的品质、性能的好坏均直接影响防护的效果，因此选择合格优良的避雷器至关重要。
其次是信号部分的防护，这要根据通信设备的敏感度来确定。应该考虑的主要有：卫星接收系统、数字微波传输系统、电话系统、网络专线系统以及监控系统等。建议在所有信息系统进入楼宇的电缆内芯线端时，应对地加装避雷器，电缆中的空线应接地，并做好屏蔽接地。
最后是接地处理，接地系统把雷电流引入大地，从而达到保护设备和人身安全的目的。一般建筑物的接地系统有建筑物地网（与法拉第网相接）、电源地（要求地阻＜１０ ?赘＝、逻辑地（也称信号地）和防雷地等。通信设备要求交直流工作地、安全保护地、防雷地必须时，如果相互之间距离达不到规范的要求，则容易出现地电位反击事故。因此，各接地系统之间的距离达不到规范要求时，应尽可能使它们连接在一起，如实际情况不允许直接连接，可通过地电位连接。如光纤到户局点、移动通信基站、寻呼机房、通信局（站）的总接地点尽量做到只有一个，从而保证各类接地点的基准电位是惟一值。为确保系统正常工作，每年在雷雨季节前后或春、秋检修时应定期用精密地阻仪检测地阻值，以确保地阻值始终保持在规定的范围。
５ 结论
总之，对通信设备而言，接地与防雷是一个永恒的课题，接地系统的正确与可靠直接关系到人身和通信设备的安全。综合考虑国际、国内相关技术的发展以及国家和信息产业部的有关标准，可以明确以下几点。
（１） 通信局（站）必须按规范采用联合接地系统。
（２） 单点接地原则。无论是联合接地系统还是分散接地系统，地下防雷线、保护地线、工作地线等金属地应连在一起，并通过总接地线汇集排后，这些地线必须绝缘分开。
（３） 无论是防雷击通信局（站）建筑物，还是防雷电经交流电力线侵入通信局（站），都必须采用层层防护的原则。
（４） 防雷装置的接地电阻应符合《建筑物防雷接地规范》与《通信局（站）接地设计技术规定》的要求。根据各通信机房、基站等所处的环境，应从电缆引入开始安装多级保护器。
（５） 防雷装置的抑制过电压性能与连接引线的长度有很大关系，因为在雷击情况下，接地线的阻抗主要取决于接地线的电感，而电感主要取决于接地线的长度。根据多年的安装与维护经验，接地线应尽量短而直，严禁不必要的弯曲、打圈和迂回。
（６） 为了使保护器达到更佳的防雷效果，除了要求连接引线尽量粗、短、直外，还应降低连接引线的电感，如果条件允许，每相进、出保护器的两根连线应采用绞合或靠**行布放的方式，使之流过的电流方向相反，以降低连接电感。保护器的接地端也采取同样的办法，以进一步减少连线电感。
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（７） 注意避雷元件是否能正常使用，应在每年雷雨季节到来之前和过后检查它们是否已损坏，重点测试它们的动作电压和额定电压下的漏电流，如果数值跟原来产品参数有一定范围的变化，就应该将其更换掉，这一点对于山区多雷区模块局、移动基站和山头微波站尤为重要。
（８） 正确安装电源防雷器，减少设备因雷击而导致电源损坏的机会，这样既可免除更换设备之费用，又可保障系统不间断地连续运行。同时还可减少建筑物因雷击所引起的电源火警的机会，确保人身及其他财产的安全。
七、防雷接地应注意的若干问题
110kV变电所的防雷接地装置，由于设备老化、本体性能差、超期服役以及后期的运行维护脱节等种种原因，加之在现场改造中存在设计不周、结构不合理、施工质量差等诸多问题，时刻危及电网的安全运行。
(1)地网开挖。部分变电所运行时间久远，有的甚至运行长达37年之久，试验检测人员每年定期摇测接地电阻，是否符合要求，并出具试验报告，但很少分析试验数据的微小变化。
(2)构架明敷接地。存在四种错误现象：其一母线构架通过水泥杆的主筋接地。其二开关构架之间利用串联的金属构件作通道，通过连接部位的螺栓接地。其三避雷针引下线通过水泥杆主筋导通。其四避雷针另敷引下线被包围在加固的水泥墩之内。
(3)中性点放电间隙水平布置。原有110kV变压器中性点放电间隙多为垂直安装，多年的运行实践证明，放电间隙垂直安装，弊端较多，遇恶劣气候，易形成冰柱，失去功效，影响安全。
(4)中性点接地引下线在主网两点可靠接地。很多运行多年的110kV变电所中性点接地引下线存在一点接地。变压器中性点应有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求，重要设备及设备构架等宜有两根与主接地网不同地点连接的接地引下线，且每根接地引下线均应符合热稳定的要求，连接引线还应便于定期检查测试。变压器中性点单根接地，连接线一旦发生问题，设备便会断地运行。
(5)扩建地网与原接地网应多点连接。接地网接地电阻随着时间的推移和自身的腐蚀，接地电阻会发生改变，有的甚至超标，为了降低主网接地电阻，另行敷设地网不失为一个好举措，部分变电所根据地形地貌采取在原主网的末端，加打接地桩单处延伸，主网接地电阻时高时低。
(6)主网与避雷针网的安全距离。随着时间的推移，主网与避雷针网的接地电阻会不断增加，有的甚至超标，敷设相应的接地网降低电阻势在必行。
根据过电压保护技术要求：①避雷针与配电装置带电部分的空气中最短途径的长度应不小于5m。②避雷针接地引下线埋在地中部分与配电装置或构架的接地导体埋在地中部分之间在土壤中
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的距离长度应不小于3m。
(7)10kV金属氧化物避雷器的保护距离。日常设备运行管理通常忽视了避雷器与变压器的最大电气距离，导致运行中的避雷器与被保护的变压器的电气距离严重超标，所装设的避雷器没有起到保护作用。
(8)10kV避雷器接地引下线应与干线单独连接，不允许串接。10kV出线由于回路数较多，施工初期作业人员图方便，往往将10kV出线避雷器接地引下线串联接在一起，再通过单根引下线，或二根引下线与干线连在一起，构成接地装置，客观上造成了一个接地线中串接了多个需要接地部分。 (9)直配\"三位一体\"接线方式中低压避雷器引下线正确接线。变电所直配高压侧不装设避雷器(因进线已装设，且避雷器保护距离没有超过避雷器与变压器的最大电气距离，故设计时省略)，低压侧装设低压避雷器，低压避雷器与变压器低压侧中性点及变压器金属外壳一起接地，组成变压器所谓的\"三位一体\"接线方式。低压侧避雷器引下线利用变压器的外壳作为避雷器的泄流通道，这是不符合技术要求的。
规程规定：避雷器接地引下线应采用专门敷设的接地线接地，不能采取其它方式(如外壳)代替。变压器顶盖和箱体之间加有橡胶垫片，相连部位通过螺栓连接，等效于利用串联的金属构件作为接地线，接地装置电气通路接触不良，增大了接触电阻，不便于散流。
低压避雷器引下线应通过单独的接地线与变压器外壳、中性线一起共同与接地装置相连接。 (10) 避雷器的正确选型和合理配置。金属氧化物避雷器作为更新换代产品，种类繁多，性能差异较大，设计、施工人员必须熟悉避雷器的类型、电压等级和使用场所，避免错误安装。110kV变电所避雷器型号较多，稍不注意，容易出错。
正确安装避雷器，必须把住两关：①采购关。经销人员根据设计图纸清单或现场实际情况，分清型号、电压等级和使用场所，不误购。②施工安装关。不准将配电型避雷器(如Y5WS-12.7/50)安装至变电所10kV母线和TV上。不准将线路型避雷器(Y10WX-42/220)安装到变电所35kV母线和TV上，所选避雷器安装时要特别注意其电压等级和使用场所是否相符，不能张冠李戴，降低功效。
八、现代建筑物防雷接地装置结构的探讨
1 有关概念
把电气设备与接地装置连接起来，称为接地。电气设备的接地是保证人身安全及电气设备正常工作的重要部分，也是防雷技术最重要的环节。接地按其作用可分为三类：
（1）保护接地，指正常情况下将电气设备外壳及不带电金属部分的接地。如发电机、变压器等电气设备外壳的接地。
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（2）工作接地，指电力、通讯等系统中利用大地做导线或为保证其正常运行所进行的接地。如供电系统中的三相四线制中的地线，某些变压器中性点接地等。
（3）防雷接地，指过电压保护装置或设备的金属结构的接地。如避雷器的接地、避雷针构架的接地等，也称过电压保护接地。 接地装置由接地体和接地线组成。
接地电阻，指电流通过接地装置流向大地受到的阻碍作用。在数值上，接地电阻是电气设备的接地体对接地体无穷远处的电压与接地电流之比，即 Re＝Uj／Ie 式中：Re──接地电阻（Ω） Ie──接地电流（A）
Uj──接地体对接地体无穷远处的电压（V）
影响接地电阻的主要原因有土壤电阻率、接地体的尺寸、形状及埋入深度、接地线与接地体的连接等。
2 防雷接地装置的结构
无论是防直击雷或感应雷，最终都是通过接地装置将雷电流送入大地。所以，没有完善的接地装置是无法完成避雷任务的。
在防雷工程设计、施工、验收中，人们往往习惯单方面追求接地电阻的数值，将接地电阻的大小，作为衡量防雷工程质量的最重要指标，认为接地电阻越小，防雷效果越好，被保护的对象就越安全。对避雷系统接地装置的接地电阻值有一定的要求是无可非议的，因为接地电阻越小，散流越快，落雷物体高电位保持时间就越短，危险越小，以至于跨步电压、接触电压也越小。然而，理论和实践证明，接地网的结构较接地电阻更应受到重视。
随着科学技术的飞速发展，人们对现代建筑物这一名词已不陌生。所谓现代建筑物，即标志着建筑物内有供电、计算机、通讯等系统在运行。为了这些系统的安全运行，往往需要多种类别的接地装置，怎样合理、科学的处理其相互关系也就成为不可回避的问题。
3 接地已基本被取代
接地是指需要接地的系统分别地建立接地网，且各接地网之间要求有足够的距离。这种接地方式在50和60年代较多采用，原因是各接地系统之间不会造成相互干扰，这一特点在通讯系统中显得尤其重要。但近年来这种的接地方式除非在特别危险的环境下必须采用外，在绝大多数情况下，均采用共同接地方式。这是因为：
（1）各通讯系统、计算机系统和电源系统的接地是为了获得一个零电位点。如果各系统分别接地，当发生雷击的时候各系统接地点的电位可能相差很大。假定“1”为交流电源接地，“2”为计算机
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系统的逻辑接地，“3”为机壳安全保护接地。在假定电流冲击波从“1”中引进，由于雷瞬时电压可达数十万伏，这就意味着同一台计算机上电源、通讯线和外壳相接的有关部分就要承担各地网间的这一高电压，因此造成有关部位的击穿损坏。对于计算机网络，调制解调器和网卡将首先被击穿。据了解，在计算机通讯网络中，各系统采用接地被雷击损坏的概率远高于共同接地的情况。 （2）在一座楼房或一个建筑群范围内，分别做几个互相没有电气联系的地网是相当困难的，尤其在现代的大城市更是如此。因此采用接地方式时要求各地网之间至少要有近20m的距离，同时又要与各种地下金属管道、电缆金属屏蔽层和各大金属构件有足够的距离。这些要求在实际设计和施工中是难以做到的。即便在新建系统时做到了，在日后的系统维护和城市其它改造中这些要求也极易受到破坏。
以上是接地逐渐被取代的根本原因。
4 一点接地及干扰分析
设置接地系统的一个主要的原因，是为了避免信号干扰和消除“噪音”。理论和实践证明，不采用接地方式，上述问题也是可以得到解决的。
60、70年代，“干扰”也被称为无线电干扰，因为绝大多数电子噪音和干扰信号均在无线电频段内。随着科技发展，大量的电子计算机、数字技术、逻辑电路在人们的日常生活和工作中被采用，干扰的定义也被引申为“电磁干扰”。
电磁干扰可分为导电性电磁干扰和辐射性电磁干扰，前者的干扰能量是通过线材或电缆从一个电路传送到另一个电路的。减少导电性电磁干扰的途径是通过电路的合理设计、采用滤波器和电路的合理接地来实现；辐射性电磁干扰的干扰能量是通过空气中的电磁场传送的。通常在设计电子设备外壳、箱体以及布置设备的线路、接地线时，通过选用理想的屏蔽材料、构造技术和合理布置设备的线路、接地线，以及采用科学的接地技术来减少辐射性电磁干扰。由此可见，做好接地是有效防止电磁干扰的重要途径。
低频干扰绝大部分是通过线路互相耦合而来的，即所谓共阻耦合。当两个电路电流流经一个公共阻抗时，一个电路上的电流在这个公共阻抗上形成的电压会影响到另一个电路，这就是共阻抗耦合。
为一个共用的接地网，在不同的地方分别接上不同的连线，由于共阻抗耦合的关系，各连线之间将有Vg1，Vg2……等电压，A、B、C三点不可能处于同一电位，这就出现干扰源，经放大后可能直接影响通讯和控制讯号。
是同样的3台设备，但地线都接于B点，因此，避免了由电流Ic引发的共阻抗耦合效应。当频率低时，B和C点的电位基本上与B点一致。这样的连接方法叫“一点接地法”。一点接地法由于解决了各系统接地线的等电位问题，各系统之间的干扰问题也初步得到了解决，尤其是50Hz工频讯
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号的干扰基本消除。所以一点接地法在工程上得到广泛应用。
一点接地消除了公共阻抗耦合和低频接地环路引起的干扰。单点接地能很好工作于1MHz及以下的频率，并且当整个系统的尺寸较小时（最大尺寸小于λ／20，λ为人们感兴趣的产生干扰信号的波长）也能应用到10MHz。
5 环形接地和等电位连接
环形接地网就是把接地体沿建筑物周围围成一个闭合环。这样的接地网可以使界面以内的电场分布比较均匀，减少跨步电压对人的危害，也可减少室内在被雷击时，由于地面电位梯度大产生对设备高电压反击的危险。
等电位连接是把建筑物内所有金属物，如混凝土内的钢筋、自来水管、煤气管，以及其它金属管道、机器基础金属物和大型的埋地金属物、电缆金属屏蔽层、电力系统的零线、防雷建筑物的接地线，统统用电气连结的方法连接起来（焊接或可靠的导电连接），使整个建筑物空间成为一个良好的等电位体。当雷电袭击的时候，在这建筑物内部和附近大体上是等电位的，而不会发生内部设备被高电位反击和人被电击的事故。此外，在电力线、电话线、电视信号电缆、电子计算机讯号传输线等，一切与外界有联系的金属线都要接上合理的过电压保护装置（避雷器），且装置要与建筑物的防雷接地装置直接进行电气连结，使之成为等电位（实际上是准等电位，因为正常时各导线之间的电位差和雷击时的残压与雷电压比较是微不足道的，所以一般把这样的连接也称为等电位连接）。
由于采用等电位连接，不但使建筑物及其内部的设备防雷能力大大提高，也可以放宽对建筑物接地电阻的要求。这样可减少建设投资，减低施工难度，尤其是在干旱、沙漠和山地土壤电阻率高的地区更为重要。
关于共用接地的接地电阻值，许多文献建议共用的接地电阻要在1Ω以下。这是不合理的，经济上是浪费的，姑且不论这1Ω是工频还是冲击接地电阻。就按1Ω工频接地电阻等于1Ω冲击接地电阻考虑，建筑物内220／380V用电设备，其绝缘耐冲击电压按国际电工委员会的规定为6kV。当建筑物的防雷装置遭直接雷击时，雷电流幅值在积累次数取50％时其值为35kV，它与1Ω接地电阻的乘积为35kV，这是上述耐冲击电压6kV的5.8倍。在共用接地的条件下，防止用电设备绝缘击穿的最主要措施是采用在绝缘导体与共用接地系统之间装设过电压保护器。在特殊条件下，某类金属物体不允许与共用接地系统直接连接时，也要在它们之间装设过电压保护器，以防发生跳击而在大气中产生火花。过电压保护器是用来存在与某两物体之间的冲击过电压的一种设备，如放电间隙避雷器或半导体器件。
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6 基础接地体的应用
基础接地体的应用存在各种不同的看法：有些人认为，在基础内的钢筋被混凝土包住，就不可能与大地沟通，这样怎样起接地体的作用呢？事实上干燥的混凝土是很好的绝缘体。而含有水分的混凝土却是另一种情况。在制造钢筋混凝土基础的过程，硅酸盐水泥和水互相作用，干涸后，混凝土中存在许多细小的分支毛细管。基础的混凝土保持与含水分的土壤接触时，毛细管将水分吸到混凝土里，因而降低了混凝土的电阻率。混凝土的实际电阻率实测值见表1。 表1混凝土电阻率的实测数据
混凝土所处的条件 电阻率(Ω*m) 放在水中 40～50 埋在潮湿土壤中 100～200 埋在干燥的土壤中 500～1300
从上表实测数据可以看出，钢筋混凝土基础作为接地装置是有利的。较大的楼宇采用基础接地体后的接地电阻一般都能满足要求。若较小的钢筋混凝土建筑，使用它的柱梁结构的埋地钢筋混凝土做接地网，即使它的接地电阻达不到足够小，需要加埋人工接地体补充，这起码也能够起到减少人工接地体的数量，节约投资，是一件有益无害的好事。但有些钢筋混凝土确实不能作为接地装置，如防水水泥，铝酸盐水泥，矾土水泥，以及异丁硅酸盐水泥等，以人造材料水泥做成的钢筋混凝基础，不能做接地装置。
这里有一点要强调，混凝土浇灌前，各钢筋之间必须构成电气连接。主要是作为接地体的桩筋与承台的连接，选定作为引下线和均压环屏蔽网的梁柱筋驳接处必须作牢固的焊接，使之成为可靠的电气通道。有一种观点认为，建筑物由结构的钢筋经过绑扎即可达到电气连接的要求，并可望经过雷电流冲击后把绑扎点熔接起来，相当于点焊一样。事实上这种做法是不可靠的，据防雷设施检测、验收和灾情调查实例分析，对以上说法有三个疑问：其一是在潮湿多雨的南方，钢筋的锈蚀，水泥浇注时的振动，使钢筋绑扎接口成为不良接触，使应该作为防雷接地系统的各部分钢筋连接体未能形成良好的电气通路，不利于雷电流的泄放；其次，在选作接地装置的桩、梁、柱筋的绑接，各接口的过渡电阻值不同，影响了雷电流的平衡分布；其三，因为雷电冲击使绑扎点发生焊接的可能性是不均匀的，而每次雷电流的“点焊”结果，已经使建筑物经历了一次局部的灾害，无论是墙柱体爆裂，或者是“点焊”处周边产生的强烈电磁感应，对人体或设备的损害，特别是对高层建筑和现在所称的“智能大厦”，其危害是显然的。据广东省气象局与广东省厅多年对雷电灾害调查发现；广东省内不少高层建筑因为忽视了这个问题，使建筑物防雷能力不足，从外表看似在完善的防雷针、网、带的“保护”之下，还是发生了建筑物局部损坏的情况，在农村地区这种现象就更为常见。因此，在广东省，对建筑物防雷设施建设质量的验收就包含了对隐蔽工程，主要是选作防
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雷装置的桩、梁、柱、钢筋的焊接及其焊接质量的验收。事实证明，这种措施是非常必要的。 综上所述，作为一座建筑物做地网设计时应遵循以下几条：
（1）尽量采用建筑物基础的钢筋和自然金属接地物统一连接，作为接地网；
（2）在建筑物中选作地网的桩基础、承台作引下线的柱筋，其驳接处应采取焊接而不应用绑扎代替； （3）尽量以自然接地体为基础辅以人工接地体补充，外形尽可能采用闭合环形； （4）应采用同一接地网，用一点接地的方式接地；
（5）若使用高频或超高频设备时，应采用机壳或就近用一金属平面做最短接线的多点接地，以减少高频干扰。
九、CATV系统防雷技术综述
ATV系统中，防雷设计是一 雷是一种大气中的放电现象，常常使有线电视设备严重损坏，在C
项十分重要的工作，而在实际工程当中，防雷并没有引起技术人员的足够重视，一旦遭到雷击，没有良好防雷措施的系统就会遭到严重破坏，甚至瘫痪。对于干线较长的大系统，防雷设计更是刻不容缓的大事，本文从雷击的产生机理以及雷电的分布规律阐述雷电，以期读者对雷击有一个整体的认识，进而阐述防雷的措施以及CATV器材的抗雷击性能。
雷击主要有两种：“直未雷”和“感应雷”。直击雷只有雷击率的 10％左右，危害范围一般较小，可使用避雷针、避雷线和避雷网来防避，危害大得多的“感应雷”占雷击率近90％，危害范围甚广，CATV系统的电子设备受雷击损环，主要是感应雷造成的。直击雷是带电云层和大地之间放电造成的，在形成雷云的过程中某些云积累起正电荷的雳云接近到一定程度时，发生讯猛的放电。出现耀眼的闪光。当雷云很低，周围又没有异性电荷的雷云时，就会在地面或者建筑物上感应出异性电荷，形成带电云层向地面或者建筑物放电；放电电流可达到几十甚至几百千安，放电时间为50－100 S，这种放电就是直击雷，直击雷对建筑物和人、畜安全危害甚大。安装于避雷针后， CATV系统的电子设备即使在其保护范围之内，仍然可能遭雷击而受损，大多数都是烧保险丝、电源变压器。整流元件，三端稳压器，严重的还可能损坏集成电路等元件，这说明雷击不是从天线引人的，而是从电源线引入的，可见避雷针虽保护了建筑物，却保护不了置于其内的CATV电子设备，这是感应雷造成的。
感应雷电静电感应和雷电流产生的电磁感应两种原因所引起的，当带电的云层（雷云）靠近输电线路时，会在它们上面感应出异性电荷，这些异性电荷被雷云电荷束缚着。当雷云对附近的目标或接闪器（避雷针是最早、最常用的接闪器）放电时，其电荷迅速中和，而输电线路上束缚的电荷便为自由电荷，形成局部感应高电位。这种感应高电位发生在低压架空线路时亦可达100KV；在电
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信线路上可达40－60KV。而且它可以沿着线路传入电子设备，造成损害。雷击后巨大的雷电流在周围空间产生交变磁场，由于电磁感应使附近设备感应出高电压，从而使设备损坏。
我国雷电的分布规律是：通常热而潮湿的地区比冷而干燥的地区雷电多，同时雷电的频数是随着地理纬度的减小而增加，即越接近赤道频数越高，具体说来有华南＞西南＞长江流域＞华北＞东北＞西北，除此之外，雷电的频数随地域而变，即：山区＞平原＞沙漠，陆地＞湖海，每年雷电的高峰都在7、8月份，活动的时间大都在14－22时之间。一个地区有无雷电是由气象条件所决定的，但具体的落雷点则受当地条件的影响较大。①地形的影响，通常山的东坡、南坡落雷的几率多于山的西。北坡，山中平地的落雷几率大于峡谷，湖海边落雷的几率很小，但湖海如有山岳则靠水的一面山坡落雷几率较多；风口或顺风的河谷容易落雷。②地面物的影响，空旷地中的孤立建筑物和建筑物群中高耸的建筑物易受雷击，金属结构的屋顶、塔架易受雷击，屋旁大树、接收天线、山区输电线等易受雷击，这是因为这些地面物吉利于雷云与大地建立良好的放电通道。③地质的影响，土壤、电阻率相对值小而电荷相对积聚快的地方容易落雷，有大片土壤电阻较大时，局部土壤电阻率小的地方易落雷；土壤电阻率小的山坡或土山易落雷；土里有导电矿藏的地区易落雷；地下水位高或有矿泉的地区易落雷。
对于系统的防雷最有利的措施是系统有良好的接地，良好接地不仅能及早的泄掉感应雷产生的电压，同时也可泄掉由于设备漏电而产生的对地电压，达到保护设备和人身安全的目的，具体的系统防雷也是从接地开始的。与此同时，在需要的地方按装避雷外、避雷器，但是选用器材的抗雷击性能也不忽视，在选用器材时，考查器材的抗雷击性能也是重要的一环。目前，我国大量生产和使用避雷器，有以电工碳化硅阀片为基本元件的各种阀式避雷器；有以氧化锌阀片为基本元件的氧化锌避雷器，氧化锌避雷器较之阀式避雷器具有动作迅速、通流容量大、残压低、无续流、结构简单、可靠性高、寿命长、维护简便等优点。下面重点讲述氧化锌避雷器，氧化锌压敏避雷器对感应雷及雷电波入侵的防止是有效的。其工作原理是其伏安特性的非线性。正常电压时，避雷器呈高阻状态，只有很小的泄漏电流（A数量级），功率损耗很小，当线路中出现过压时，避雷器呈低阻状态（时间效应为10-9数量级）过电压以放电电流的形式通过避雷器流入大地，过电压被抑制下来，浪涌电压过后，线路电压恢复正常时，避雷器又呈高阻绝缘状态，因此避雷器必须有良好的接地装置与之配合。
雷电过电压的电流是一种很快上升到峰值，然后较慢下降的脉冲，其时间量值为10-6S数量级，国家的通用标准是8／20S，即用8S的时间上升到峰值，然后用20S的时间下降到半峰值，而氧化锌避雷器的响应时间为10-9数量级，因而响应时间是来得及的，其次是幅值问题，有线电视的供电电源经过电力系统的多级避雷，因而雷电脉冲电流大于 5 KA的概率不会大干15％，只要选择通流容量为 5 KA的避雷器，其残压也是设备能够承受的，加上合乎要求的接地就会达到避雷的效果。
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1．无线的防雷接地。有线电视的接收天线和竖杆一般架设在建筑物的顶端，应把所有的接收天线，包括卫星接收无线的接地焊在一起，接天线的竖杆（架）上应装设避雷针，避雷针的高度应能满足对天线设施的保护，安装的避雷钟时，由于单根避雷针的保护范围呈帐篷状，边界线呈双曲线，所以避雷外高于天线顶端的长度应大于天线的最大尺寸，避雷针与天线之间的最小水平间距应大于3M，建筑物已有防雷接地系统时避雷针和天线竖杆的接地应与建筑物的防雷接地系统共地连接；建筑物无专门的防雷接地可利用时，应设置专门的接地装置，从接闪器至接地装置采用两根引下线，从不同的方位以最短的距离沿建筑物引下，其接地电阻应小于4欧姆，无论是新制作的接地统还是原建筑的接地线，接地电阻都应小于4欧姆，除天线应有良好的避雷的接地外，还应采取如下措施：①无线输出端应安装专用CATV保安器；②天线输出电缆按接地要求接地；③使用装有气体放电管及快速反应保护二级管的天线放大器或频道放大器。
2．前端设备的防雷接地。如果在前端附近发生雷击，则会在机房内的金属机箱和外壳上感应出高电压，危及设备及人身安全。前端设备的电源漏电也会危及人员的安全，因此，对机房内的所有设备，输入、输出电缆的屏蔽层，金属管道等都需要接地，不能与层顶天线的接地接在一起，设备接地与房屋避雷针接地及工频交流供电系统的接地应在总接地处连接在一起。系统内的电气设备接地装置和埋地金属管道应与防雷接地装置相连，不相连时两者的距离应大于3米，机房内接地母线表面应完整，并无明显锤痕以及残余焊剂渣；铜带母线应光滑无毛刺。绝缘线的老化层不应有老化龟裂现象。一些前端设备如调制器，接收机等没有过压保护，而只有过流保护，一旦有雷击物往会出现电源烧坏而保险不断的情况，针对此种情况应在总电源处加装避雷器，以更好的保护前端设备。 3．干线和分配系统的防雷接地。①敷设于空旷地区的地下电缆，当所在地区年雷暴天数大于20天及土壤电阻率大于100欧姆时，电缆的屏蔽层或金属护套应每隔2KM左右接地一次。②架空电缆的屏蔽层及金属护套、钢纹吊线每隔250M左右接地一次，在电缆分线箱处的架空电缆金属护套，屏蔽层及钢绞线应与电缆分线精会用接地装置。埋设于空旷地区地下电缆，其屏蔽层和护套，应每隔2KM左右接地一次，以防止感应电的影响。③电缆进入建筑物时，在靠近建筑物的地方，应将电缆的外导电屏蔽层接地，架空电缆直接引入时，在入户处应增设避雷器，并将电缆外导体接到电气设备的接地装置上，电缆直接埋地引入时，应在入户端将电缆金属外皮与接地装置相连。④不要直接在两建筑物屋顶之间敷设电缆，可将电缆沿墙降至防雷保护区以内，并不得防碍车辆的运行，吊线应作接地处理。⑤系统中设备的输入输出端应有气体放电保护管，220V供电的放大器的电源端应有过压保护装置，目前市面上的放大器鱼龙混杂，为了降低成本，甚至省去了防过压措施，如输入输出瑞元气体过压放电管，220V供电的放大器电源端只有过流保护，而无过压保护，在选用干线器材时，应把防过压保护作为一个重要的前提条件来考虑。⑤CATV系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支撑电缆用的镀锌铁线都有良好的接地。
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4．CATV系统中的同轴电缆屏蔽网和架空支承电缆用的镀锌铁线都有良好的接地，受感应雷的机会较小，雷电最容易从电源线进入电子设备，把供电线进户瓷瓶铁脚接地，对保护电力设备和人身安全可以起到一定的作用，但由于CATV等电子设备的耐受过电压的能力比电力设备差得多，因此除必须在进户线上安装低压避雷器外，可把光屏蔽的电线、电缆等在埋地金属管中，使雷电波通入地中。电源线在进入电子设备前可绕几个圈以形成小电感，对50HZ电流没有什么影响，对阻挡雷电波侵入设备却有一定作用。
在系统接地时，一定注意接地电阻的最小化，接地电阻大防雷效果就差，尽量的减小接地电阻、控制在8欧姆以下为最好。
有线电视系统的防雷是一项综合的技术工程，任何一个环节出了漏洞，都会影响整个系统的防雷效果。在做系统的防雷设计时一定要本着科学严谨的态度，切实做好系统的防护设计。
十、三级防雷建筑物设计施工中的问题
一、前言
在建筑物防雷设计中，设计人员对一、二级防雷建筑物的防雷设计比较重视，疏漏差错很少，但对大量的三级防雷建筑物的防雷设计却常有忽视。由于设计质量管理规定：对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书，因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计，不再进行设计计算，仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算，因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性，使有些工程提高了防雷级别，增加了工程造价，而有些工程却未按规范设计、施工，造成漏错，带来很大隐患和不应有的损失。
二、建筑物防雷规范的概述及比较
现今建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范》?JGJ/T16－92推荐性行业标准，1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057－94强制性国家标准。GB50057－94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨，设计施工更加规范化、标准化。
GB50057－94将民用建筑分为两类，而JCJ/T16－92将民用建筑防雷设计分为三级，分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全，而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057－94、JCJ/T16－92三者的实质，特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16－92中的规定。
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三、预计的年雷击次数确定设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外，数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷，而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N，使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施，设计保守，浪费了人、材、物。现计算举例说明：
例1：在地势平坦的住宅小区内部设计一栋住宅楼：6层高?层数不含地下室，地下室高2.2m，三个单元，其中：长L=60m，宽W=13m，高H=20m，当地年平均雷暴日Td=33.2d/a，由于住宅楼处在小区内部，则校正系数K=1。
据JCJ/T16－92中公式 D2－1、D2－2、D2－3、D2－4 得：与建筑物截收相同雷击次数的等效面积 km2 ：Ae= LW＋2L＋WH200－H＋πH200－H×10－6=60×13＋2（60＋13）20（200－20）＋3.14×20（200－20）×10－6=0.02084km2 建筑物所处当地的雷击大地的年平均密度： Ng=0.024Td1.3=0.024×33.21.3=2.28次/?km2a 建筑物年预计雷击次数：
N=KNgAe=1×2.28×0.02084=0.0475?次/a
据
JCJ/T16－92第12.3.1条，只有在N≥0.05?GB50057－94中：N≥0.06才设置三级防雷，而本例中：N=0.0475<0.05，且该住宅楼在住宅楼群中不是最高的也不在楼群边缘，故该住宅楼不需做防雷设施。
根据以上计算步骤，现以L=60m，W=13m，分别以H=7m、10m、15m、20m四种不同的高度，K值分别取1，1.5，1.7，2，Ng=2.28?km2a进行计算N值，计算结果见表2。 从表2中的数据可知，在本区内：
①当K=1时，举例中的建筑物均N<0.05，不需设置防雷设施。
②当K=1.5时，即建筑物在河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的或特别潮湿的建筑物，在高度达15m或以上者，必须设置三级防雷措施。 ③当K=1.7时，即金属的砖木结构的建筑物，高度达7m及以上者，必须设置三级防雷措施。 ④当K=2时，即建筑物位于旷野孤立的位置，高度达7m两层以上者，均设置三级防雷措施。 可见，有的建筑物在20m的高度，却不需设置防雷措施，而有的建筑物高度在7m，就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。 同时在峻工的工程中，我们也看到，例1中的民用建筑物，有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了，施工后的防雷接地装置如图1所示。
其中8组引下线均利用结构中的构造柱的4、12主筋，水平环路接地体埋深1m，距楼外墙1m。以上钢材均为镀锌件，则共需镀锌钢材0.192t，人工费2950元，定额预算工程直接费约0.75万元。
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类似这种三级防雷以外的住宅楼、办公楼及其他民用建筑，在我们地区1998年约竣工600～800栋，仅增设的防雷设施其工程直接费约为450～600万元。以此类推，在全省、全国因提高防雷等级而提高工程造价浪费的数字是巨大的。因此，设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算，根据计算结果，结合具体条件，确定是否设置防雷设施。
四、防雷设施与人、金属管道等的安全距离 1.雷电流反击电压与引下线间距的关系
当建筑物遭受雷击时，雷击电流通过敷设在楼顶的避雷网，经接地引下线至接地装置流入地下，在接地装置上升高的电位等于电流与电阻的乘积，在接地引下线上某点离地面的高度为h的对地电位则为
Uo=UR＋UL=IkRq＋L ?1 式中Ik──雷电流幅值?kA
Rq──防雷装置的接地电阻?Ω
L──避雷引下线上某点离地面的高度的为h到接地装置的电感μH，雷电流的波头陡度kA/μH
1式中右边第一项UR即IkRq为电位的电阻分量，第二项UL即为电位的电感分量，据GB50057－94有关规定，三类级防雷建筑物中，可取雷电流Ik=100kA，波头形状为斜角形，波头长度为10μs，则雷电流波头陡度=10kA /μs，取引下线单位长度电感Lo=1.4μH/m，则由1式可得出 Uo=100Rq＋1.4×h×10=100Rq＋14hkV2
根据2式，在不同的接地电阻Rq及高度h时，可求出相应的Uo值，但引下线数量不同，则Uo的数值有较大差异。下面以例1中引下线分别为4、8根?假定每根引下线均流过相同幅度的雷击电流，且忽略雷电流在水平避雷上的电阻及电感压降，计算出的UR/UL值列于表3。
由表3中可知，接地电阻Rq即使为零，在不同高度的接地引下线由于电感产生的电位电感分量也是相当高的，同样会产生反击闪络。 2.引下线与人体之间的安全间距
雷击电流流过引下线及接地体上产生的雷击电压，其电阻分量存在于雷电波的持续时间数十μs内，而电感分量只存在于波头时间5μs内，因此两者对空气绝缘作用有所不同，可取空气击穿强度：电感UL=700kV/m，电阻ER=500kV/m。混凝土墙的击穿强度等于空气击穿强度，砖墙的击穿强度为空气击穿强度的一半。
据表3计算的数据，下面计算引下线与人体之间的安全距离。因每组引下线利用构造柱中的412钢筋，可以认为引下线与人体、金属管道、金属物体之间为空气间隔，且认为引下线与空气之间间隔层为抹灰层，可忽略不计。
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（1）当引下线为4组时，人站在一层，h1=3m，Rq=30Ω，则URI=750kV?UL1=10.5kV?人体与引下线之间安全距离L安全1>方可产生的反击。人站在5层，h2 =15m，Rq=30Ω，则：
UR2=750kV?U12=52.5kV?则安全距离L安全2>1.575m<1.83m。在上述两个房间内，保持如此的距离是很难做到的，因此存在很危险的雷电压反击。
（2）当引下线为8组时，当站在一层房间内，h1=3m，Rq=30Ω，则UL1=5.25kV，UR1=3.75kV则安全间距L安全1>0.757m。人站在5层时，h2=15m则UL2=26.25kV，UR2=375kV则安全间距L安全2>。可见，引下线数量增加一倍，安全间距则减小一半。因此设置了防雷设施后，应严格按照规范设置引下线的数量及间距。同时建议可缩短规范内规定的引下线间距，多设一定数量的引下线，可减少雷电压反击现象。这样处理，对增加工程造价微乎其微。 3．引下线与室内金属管道、金属物体的距离
（1）当防雷接地装置未与金属管道的埋地部分连接时，按例一中数据：楼顶的引下线高度h=Lx=20m，Rq=30Ω时，据JCJ/T16－92第12.5.7条规定，Lx<5Rq=5×30=150m，则 Sal≥0.2Kc?Ri＋0.1Lx 式中Kc──分流系数，因多根引下线，取0.44
Ri──防雷接地装置的冲击电阻，因是环路接地体，Ri=Rq=30Ω Sal──引下线与金属物体之间的安全距离/m 则
Sal≥0.2×0.44×?30＋0.1×20=2.816m。 （2）当防雷接地体与金属管道的埋地部分连接时，按式12.3.6－3，Sa2≥0.075KcLx=0.075×0.44×20=0.66
由以上计算的Sal≥2.816m，Sa2≥0.66m，在实际施工时，均很难保证以上距离，因为金属管道靠墙0.1m左右安装，又由于Sa2≤Sal，因此可将防雷接地装置与金属管道的埋地部分连接起来，同时，在楼层内应将引下线与金属管道?物体连接起来，防止雷电反击。 4．引下线接地装置与地下多种金属管道及其它接地装置的距离Sed
据JCJ/T16－92第12.5.7条及公式?12.3.6－4：Sed≥0.3KcRi=0.3×0.4×30=3.96m，而在实际施工中，地下水暖管道交错纵横，先于防雷及电气接地装置施工，等施工后者时，已经很难保证Sed≥3.96m了，也难于保证不应小于2m的规定，因此可将防雷接地装置与各种接地装置共用，即实行一栋建筑一个接地体。将接地装置与地下进出建筑物的各种金属管道连接起来，实行总等电位联结。
综上所述，在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后，在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来，在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结，即引
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下线在经过各个楼层时，将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来，于是不论引下线的电位升到多高，同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位，方可消除雷电压反击。
五、跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差，一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。当接地体为水平接地带时， 3式中ρ──土壤电阻率/?Ω.m L──水平接地体长度m Ik──雷电流幅值kA
K──接地装置埋深关系系数，见表4 Ukmax──跨步电压最大值?kV
按例一中的接地装置计算，接地体长度L=146m，取Ik=150k，土质为砂粘土，ρ=300Ω.m，则按埋深深度0.3m，0.5m，0.8m，1m时相应的K值取2.2，1.46，0.97.0.78。按?3式计算： 其Ukmax值分别为107.97，71.66，47.61，38.28/kV。
世界各国根据发生的人身冲击触电事故分析，认为相当于雷电流持续时间内人体能承受的跨步电压为90～110kV。从计算结果可知，该工程的防雷接地体埋深0.8m时，跨步电压已在安全范围内。JCJ/T16－92第12.9.4规定接地体埋设深度不宜小于0.6m，第12.9.7条规定：防击雷的人工接接地体距建筑物入口处及人行道不应小于3m，当小于3m时，接地体局部埋深不应小于1m，或水平接地体局部包以绝缘物。包以绝缘物易增大其接地电阻，因此还是以埋深大于1m时为好。这样处理，只增加少量工程造价，却将接地装置处理得更加安全可靠，起到事半功倍的效果。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体，但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础，毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右，较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做为环形接地体?指三级防雷建筑物。
六、区别工频、冲击接地电阻
工频、冲击接地电阻两者的区别及关系，许多施工技术人员不能区别与明晰，使部分工程的防雷装置接地电阻已达到设计值，而仍然盲目采用降阻措施，增加了工程造价。
工频接地电阻是按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻。可以认为是接地体20m以内土壤的流散电阻，距接地体20m以外的大地是电气上的零电位点。用接地电阻测量仪测量的电阻，即为工频接地电阻。
自表4中可知，当接地体为环绕建筑物的环路接地体与敷设于陶粘土、沼泽地、黑土、砂质粘土等电阻率ρ≤100Ω的土壤内的接地体，其工频接地电阻与冲击电阻相等。但当敷设于砂、砂砾、
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砾石、碎石、多岩山地的环境时，其工频接地电阻是冲击接地电阻的2～3倍。因此如在上所述地面内敷设接地体时，如用接地电阻仪测出的工频接地电阻，只要不超过设计要求的冲击接地电阻值的2～3倍，即可为符合设计要求，不需再采取降阻措施。如不分析接地装置敷设地点的土质、接地环境条件，发现接地电阻仪摇测值大于设计要求值，就盲目再增加人工接地体或采用降阻剂来追求达到设计值，必须造成人力、物力浪费，提高了工程造价，而这一现象却有普遍性。
十一、建筑物的等电位联结不可忽视
国际上非常重视等电位联结的作用，它对用电安全、防雷以及电子信息设备的正常工作和安全使用，都是十分必要的。根据理论分析，等电位联结作用范围越小，电气上越安全。
1 接地是大范围的等电位联结
安全接地也是等电位联结，它是以大地电位为参考电位的大范围的等电位联结。在一般概念中接地指的是接大地，不接大地就是违反了电气安全的基本要求，这一概念有局限性。飞机飞行中极少发生电击事故和电气火灾，但飞机并没有接大地。飞机中的用电安全不是靠接大地，而是靠等电位联结来保证在飞机内以机身电位为基准电位来作等电位联结。由于飞机内范围很窄小，即使在绝缘损坏的事故情况下电位差也很小，因此飞机上的电气安全是得到有效保证的。人生活在地球上，因此往往需要与地球等电位，即将电气系统和电气设备外壳与地球联结，这就是常说的“接地”。飞机上可用接线端子与机身联结，而在地球上则需用接地极作为接线端子与其联结。
2 建筑物的等电位联结安装
国家建筑标准设计图集《等电位联结安装》(97SD567)对建筑物的等电位联结具体做法作了详细介绍。该图集适用范围为：一般工业与民用建筑物电气装置防间接接触电击和防接地故障引起的爆炸和火灾的等电位联结通用安装图，建筑物防雷和电子信息设备防瞬态过电压及干扰等其他等电位联结安装尚应按其相应的要求进行施工。 2.1 等电位联结的分类及其联结的导电部分 (1)总等电位联结(MEB)
总等电位联结的作用在于降低建筑物内间接接触电压和不同金属部件间的电位差，并消除自建筑物外经电气线路和各种金属管道引入的危险故障电压的危害，它应通过进线配电箱近旁的总等电位联结端子板(接地母排)将下列导电部分互相连通；进线配电箱的PE(PEN)母排；公用设施的金属管道，如上、下水、热力、煤气等管道；如果可能，应包括建筑物金属结构；如果做了人工接地，也包括其接地极引线。
建筑物每一电源进线都应做总等电位联结，各个总等电位联结端子板应互相连通。
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(2)辅助等电位联结(SEB)
将两导电部分用导线直接作等电位联结，使故障接触电压降至接触电压限值以下，称作辅助等电位联结。
下列情况下需做辅助等电位联结：电源网络阻抗过大，使自动切断电源时间过长，不能满足防电击要求时；自TN系统同一配电箱供给固定式和移动式两种电气设备，而固定式设备保护电器切断电源时间不能满足移动式设备防电击要求时；为满足浴室、游泳池、医院手术室等场所对防电击的特殊要求时。
(3)局部等电位联结(LEB)
当需在一局部场所范围内作多个辅助等电位联结时，可通过局部等电位联结端子板将下列部分互相连通，以简便地实现该局部范围内的多个辅助等电位联结，被称作局部等电位联结：PE母线或PE干线；公用设施的金属管道；如果可能，包括建筑物金属结构。 2.2 等电位联结线和等电位联结端子板的选用 等电位联结线和等电位联结端子板宜采用铜质材料。 (1)等电位联结线的截面见表1。
(2)等电位联结端子板的截面不得小于所接等电位联结线截面。 2.3 住宅楼内应做等电位联结
根据国内外电气事故统计，低压系统短路大多为相线碰设备外壳、金属管道结构和大地的接地故障(接地短路)，而这些设备外壳、管道、结构带对地故障电压易导致人身电击或电气火灾事故，住宅内作总等电位联结可消除或降低这种故障电压，其效果胜过单纯的接地。因此国际电工标准IEC603－4－41和发达国家电气标准以及我国电气标准都将它规定为电气安全的基本要求。 浴室被国际电工标准列为电击危险大的特殊场所。在我国浴室内的电击事故也屡屡发生。这是因为人在沐浴时遍体湿透，人体阻抗大大下降，沿金属管道导入浴室的10～20V电压即足以使人发生心室纤维性颤动而致死。为此在浴室内还要按上述要求作一次等电位联结。由于如此小范围内的等电位作用，其故障时的电位差微不足道，有效地保证了人身安全。
为保证等电位联结可靠导通，等电位联结线和接地母排应分别采用铜线和铜板。等电位联结这一电气安全措施并不需复杂价昂的电气设备，它所耗用的不过是一些导线，不象埋在地下的人工接地极易因受土壤腐蚀而失效(实际上在实施等电位联结的同时也实现了接地，因它所联结的水管和基础钢筋等本身已起到低电阻长寿命的接地作用)，它在保证电气安全上的作用远胜于我们过去习惯采用的专门打入地下的人工接地。在发达国家不要求住户打入人工接地，但住宅楼内如不做总等电位联结和浴室内的局部等电位联结，非但甲方不予验收，当地供电公司也以电气上不 安全为由拒绝供电。
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3 等电位联结在实施中存在的主要问题 3.1 规范、定额不协调
在发达国家等电位联结的施工习以为常，不存在什么困难。而在我国困难重重，除技术上尚未完全吃透的原因外，规范、定额和附件生产的不协调、不配套也在客观上造成一些困难。例如，设计规范虽有作等电位联结的规定，但施工验收规范却未作出相应的规定，使等电位联结规定的贯彻实施失去监督。并且目前无相应的施工定额。因此，自然影响了等电位的实施。 3.2 工程设计人员技术上尚未完全吃透或不重视
虽然我国近年颁布的设计规范标准对等电位联结都作了强制性的规定，1997年我国又颁布了国家标准图《等电位联结的安装》(97SD567)，便于广大电气设计施工人员了解和实施。但是，笔者在走访国内一些设计院和有关学术团体举办的学术研讨会上发现，工程设计、施工人员对此技术尚未吃透或不重视的现象，可以说较为普遍。 3.3 附件产品不配套
我国至今尚未见用于等电位联结的端子板，嵌埋箱以及连接金具等产品供应市场，因此，不得不在施工现场因陋就简地制作端子板、抱箍等将就使用，既费工费时，又欠美观。而在发达国家这些附件在市场里随时可以买到。又如，浴盆和铸铁管的联结是件麻烦事，但在发达国家，浴盆必带接线端子，没有接线端子的浴盆是无人问津的。铸铁管制造商也必然有带端子的铸铁管供应，不然就销不出去。
十二、玻璃幕墙防雷接地的作法探讨
1.前言
随着建筑装饰工程的不断发展，玻璃幕墙在中高档建筑工程中得到了广泛的应用。但随之而来玻璃幕墙及建筑物的安全性如何保证已是当今一个重要问题。我国现行的电气施工及验收规范、标准施工图集对这方面内容的阐述尚未十分明确，设计单位对玻璃幕墙防雷技术作法说明常见的也不十分具体，从而给从事具体施工和监理的技术人员准确把握质量安全技术要求带来一定的难度。
2.雷电对玻璃幕墙高层建筑的危害
众所周知，雷电是天空云层中一种自然的放电现象，雷电流是一种强度极大，作用时间极短的瞬变过程。雷电击中建筑物时，通常会产生电效应、热效应和机械力。雷电流在瞬间释放出的巨大能量，会把被击中金属熔化，使物体水份受热膨胀，产生强大的机械力，或者分解成氢气和氧气，产生爆炸，使建筑物遭到破坏，甚至雷电的高温引起建筑物燃烧构成火灾和引起触电。
高层或超高层建筑玻璃幕墙使地表的电场分布发生了严重的畸变，其电场强度比一般建筑物大得多，
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容易构成雷电发展条件，加上离放电云层近，所以易遭受雷击。
高层建筑玻璃幕墙围护高层建筑物后，建筑物防雷装置由于玻璃幕墙的屏蔽效应，难以防止直接雷击，往往闪电造成对玻璃幕墙的雷击。
高层建筑玻璃幕墙的金属材质由于雷电的效应，将会产生静电感应作用，当天空雷云和大地形成电场时，幕墙的金属体就会积聚与雷云极性相反的大量感应电荷，当雷云瞬间放电后，云与大地的电场忽然消失，这时幕墙的金属体感应电荷不能以相应的速度流散，将会产生高达万伏以上的对地电位，这就是静电感应电压，对人和设备产生危害。
3.高层建筑玻璃幕墙防雷措施
通常建筑物的防雷装置有三部分：接闪器、引下线和接地装置。在玻璃幕墙的防雷设计中，应充分利用建筑物的这些装置，将幕墙竖向龙骨、横向龙骨和建筑物防雷网接通，连成一个防雷整体，把玻璃幕墙获得的巨大雷电能量，通过建筑物的接地系统，迅速地输送到地下，保护玻璃幕墙和建筑物免遭雷电破坏的作用。
高层建筑玻璃幕墙的顶部的女儿墙的盖板，是人为地设立的良好导体，它沿建筑物女儿墙的顶部分布，其电场强度很大。雷电先驱很自然地被吸引过来，是雷击率最大的部位。作为防止雷击的直击措施，可将盖板设计成直接接受雷击的装置，起到引雷作用的接闪器。其作用在于接受雷电流，同时又安全地把雷电流与建筑物防雷网接通，并导通入地达到避雷作用。
高层建筑幕玻璃墙顶部的接闪器，不能防止电流的侧面横向发展绕击作用。在30m以上的高层建筑玻璃幕墙部位，每三层设置一圈均压环，并和建筑物防雷网及玻璃幕墙自身的防雷体系接通。
4.高层建筑玻璃幕墙的防雷接地要求及某大厦玻璃幕墙防雷接地作法
4.1通过查阅一些有关防雷接地的技术资料并结合某大厦及其它以往竣工工程的经验，我们认为玻璃幕墙防雷必须在以下几个重要方面满足要求：
4.1.1玻璃幕墙的防雷设计应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》（GB500057－94）的有关规定。
4.1.2引下线截面应符合要求
玻璃幕墙竖向主龙骨应视为引下线，竖向主龙骨的跨接用扁钢制品时截面必须达到100mm2。 4.1.3满足机械强度的要求
除去焊接方式以外，采用压接方式其金属材料厚度达到4mm。 4.1.4采用焊接方式要满足施工规范的要求
圆钢搭接长度为其直径的6倍，且双面施焊；扁钢搭接长度为其宽度的2倍，且三面施焊；焊接处做防腐处理。
4.1.5不同金属压接，要做防电化腐蚀处理
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如：钢与铝连接时，钢要镀锡；或在钢、铝之间加不锈钢垫片。
4.1.6施工完成后，要有权威检测机构进行检测，必须达到设计和规范要求的接地电阻值。 4.2某大厦玻璃幕墙防雷接地的作法
该工程总建筑面积约22万平方米，为全现浇钢筋混凝土结构。A、B、C、D四栋塔楼座落在连体裙房之上，A、B栋为写字楼，C、D栋为公寓。A栋地上27层，檐高108.57米；B栋地上16层，檐高73.7米；C栋地上22层，檐高94.10米；D栋地上24层，檐高93.48米；裙房5层（28.60米）。
该工程外墙使用大面积花岗岩挂板、玻璃幕墙及复合铝板。下面以A栋为例，说明其玻璃幕墙防雷接地具体作法：
4.2.1从六层开始，九层、十二层、十五层直至二十七层，每三层在建筑物四周结构楼板表面敷设一根40×4镀锌扁钢，并与建筑物四周防雷引下线的引出钢筋（Φ12）焊接，焊接长度为圆钢直径的6倍，双面施焊、焊接处刷两道防锈漆（以后焊接处均刷两道防锈漆），从而形成一道均压环。为使玻璃幕墙竖向铝合金主龙骨保持接地的贯通，用40×4镀锌扁钢一端与均压环焊接，焊接长度应为其宽度的2倍，并三面施焊，另一端用两个M8不锈钢对穿螺栓与竖向主龙骨进行压接，为防止镀锌扁钢与铝合金的电化学腐蚀，在其间加垫1mm厚不锈钢垫片，并加不锈钢平垫和弹簧垫。 4.2.2所有竖向主龙骨的连接处采用40×4铝合金制成的可伸缩的“欧姆弯”进行压接，连接处上下各用两个M8不锈钢对穿螺栓进行压接（可动的一端避开插芯），并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图一所示）。
4.2.3设置均压环的楼层所有竖向主龙骨与横向龙骨的连接处，通过40×4铝角码两端各用两个M6不锈钢对穿螺栓进行压接，并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图二所示）。
4.2.4幕墙顶部女儿墙的盖板是起到引雷作用的接闪器。用φ12镀锌圆钢沿女儿墙周圈安装，并与主体结构防雷引下线焊接。在盖板内侧安装40×4×4镀锌角钢，每块铝板安装两段角钢（每段长300mm），两段之间用φ12镀锌圆钢焊接连通。并用φ12镀锌圆钢一端与女儿墙顶φ12镀锌圆钢焊接，另一端与角钢焊接。每段角钢与铝板之间用四个M6×20不锈钢自攻螺丝压接（角钢与铝板之间加垫1mm厚不锈钢垫片），并加不锈钢平垫和弹簧垫（如图三所示）。
5.检测结果
通过实施上述的技术质量安全措施，使玻璃幕墙与大厦的防雷系统成为一个整体，较好地完成了玻璃幕墙防雷系统的全部工作。后经北京市建工集团避雷装置安全检测站实地检测，在A栋共设置95个测试点实测，接地电阻值均在0.3～0.7Ω之间（具体检测数值见如下表格），完全满足设计（R≤1Ω）及规范要求。
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6.结语
该大厦于一九九九年六月峻工入住至今已经过三个雷雨季节，未发生雷击现象，证明玻璃幕墙与大厦的防雷体系是安全可靠的。关于高层建筑玻璃幕墙的防雷措施仍有许多细节需要我们总结和完善。
十三、关于“接地(PE)或接零(PEN)”及其他
电气工程设计界的同志认识较为统一，正规设计院所签发的电气工程施工图纸和说明书上，可以说已经没有人标注“保护接零”一词了。2002年6月出版发行的《民用建筑变配电设计》罗列的49部与建筑电气工程设计相关的国家现行规范和标准(截止到2001年底)，可以说没有一部规范、标准中再用保护接零一词。《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92 14.1.3“用电设备的接地，一般可区分为保护性接地和功能性接地。保护性接地又可分为接地和接零两种型式”，显然这里指的接零型式是在保护性接地范畴中的。
电工科学技术理论和设备、器材是从欧美国家发现发展起来的，传入我国也不过120年的历史，过去的用电安全保护措施，只有保护接地一种。20世纪50年代电工科技全面学习原苏联，规范、标准完全照搬苏联章程，保护接零是从原苏联学来的。保护接零对于三相四线制系统不对称负载来说，中性线是有电流的，尤其中性线不能断开，否则用电设备的外露可导电金属外壳带电，会造成电击事故。
1978年后我国改革开放，欧美先进的电工科技和设备大量引进，为了与先进工业国家开展技术交流与合作，20世纪90年代国家对电工的技术规范、标准作了大量修订，基本上全部等效或等同IEC标准，例如《系统接地的型式及安全技术要求》GB14050－93、《漏电保护器安装和运行》GB13955－92，两部国家标准明确提出低压配电系统的保护接地型式有三种： 1.TN系统(分三种安装类别) (1)TN－S系统； (2)TN－C系统； (3)TN－C－S系统； 2.TT系统 3.IT系统
从而在正规设计院(所)签发的设计图纸、说明书上不再采用保护接零一词了。尔后采取的漏电保护、等电位联结等安全用电技术措施，保护接地始终是安全用电技术措施的首要传统措施。
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然而一些现行的甚至刚发布的建筑电气施工质量验收规范，例如《电气装置安装工程1kV及以下配线工程施工及验收规范》GB50258－96、《电气装置安装工程电气照明装置施工及验收规范》GB50259－96、《建筑电气工程施工质量及验收规范》GB50303－2002－3.1.7及至全篇(2002年6月1日实施)“接地(PE)或接零(PEN)支线必须单独与接地(PE)或接零(PEN)干线相连接，不得串联连接”。这里的“或”字意味着两个概念，显然《建筑电气施工质量验收规范》把接地或接零是相提并论的，对它表述的准确性是笔者提出商榷的所在。
其他：例如《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303－2002－11.2.3－1.2.3.4及至全篇“交流A相为黄色、B相为绿色、C相为红色”，《电气图用图形符号》GB4728.1～13，1985年颁布实施，工程设计、安装已经完全采用17年了，应是交流L1相为黄色、L2相为绿色、L3相为红色。交流系统设备端标志，U为第一相；V为第二相；W为第三相。N为中性线、PE为保护线、PEN为保护和中性共用线。
又例如GB50303－2002－6.1.1(101页)文：“对高压柜而言是保护接地。对低压柜而言是接零……”、“尤其在照明工程中，TN－S系统，即三相五线制应用普遍……”等等这些不规范的电工术语，作为国标最新规范条文刊出，显然是不确当的。
《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92建设部1993年8月1日批准施行，《建筑电气工程施工质量验收规范》GB50303－2002，建设部2002年6月1日批准实施，时隔10年技术应当进步不是倒退吧。况且国标规范应该统一标准、一致采用规范电工术语，才是国家标准。
十四、浅谈无线电监测站的接地要求与装设
无线电监测系统接地是无线电监测站的一个较为重要的问题。但在无线电监测系统的接地安全防
护方面，国家有关规范规定还不是很明确，而这方面的问题对无线电监测站的运行影响又比较大，轻则影响无线电监测系统稳定运行，重则损坏系统，造成投资的重大损失。如果无线电监测系统的数据被破坏，带来的损失就会更加严重。因此，无线电监测站的接地就显得尤为重要。
严格地讲，无线电监测站接地系统设计应属电气接地设计范畴，接地的装设必须遵守国家规定的工业与民用电力装置的接地设计规范。但是，在制定工业与民用电力装置的接地设计规范时，没有明确无线电监测系统的接地要求。无线电监测系统本身的地如何接，一般都是参照中华人民共和国原邮电部部标准（ＹＤＪ26－）通信局（站）接地设计暂行技术规定第１.０.３条之规定综合通信大楼的接地方式，单点接地的原理设计。即：通信设备的工作接地，保护接地（包括屏蔽接地和建筑防雷接地）共同合用一组接地体的联合接地方式。这在当前无线电监测系统的接地工作实践中还有一定分歧。由于专业不同，看问题的角度就不同，认识也就很难统一。有的提出要单独接地，
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但国家有关规范提出集中一点联合接地，这就发生了矛盾。笔者认为，无线电监测站的接地方式，应按照监测系统的工作接地、保护接地、监测综合楼防雷接地共用一组接地体的联合接地方式做好接地系统。
一、无线电监测站接地系统的组成
无线电监测站接地系统一般应由大地、接地体、接地引入线、接地汇集线、接地配线等组成。无线电监测站监测设备、供电电源或金属机架等都应该与这个接地系统进行良好的连接，组成无线电监测站接地系统。
（１）大地。是指可以用来作为良好的参考电位的一般土壤。土壤的导电特性取决于土壤类型，主要由土壤中的含水量以及本身的电阻率来决定。在不同场所的同一种普通类型土壤，其电阻率是不同的。土壤电阻率取决于土壤的颗粒大小、可溶物质组成的程度以及它的含水量，与温度、压力等因素有关。粘土与沙土相比，除固有的电阻率较低外，它含有更多的水分。因此，应该优先选择粘土。 （２）接地体。接
地体宜采用镀锌钢材制作，与土壤成良好的电气接触，使电流入地并迅速扩散。
（３）接地引入线。接地引入线一般采用40×４或50×５镀锌扁钢，把接地电极连接到地线汇流排上去。接地线不得使用铝材。当不同金属材料互连时，应防止电化腐蚀。敷设时，应作绝缘防腐处理，其出土部位应有防机械损伤的措施，也不要与暖气管道同沟敷设。 （４）接地汇集线。监测站接地总汇集线可用接地汇集环或汇集排。汇集环一般安装在监测综合楼地下室或底层，距离墙面应为５０ｍｍ左右，汇集排安装在电源室。采用接地总汇集环的无线电监测综合楼，根据监测机房布置的需要和监测综合楼建筑情况，可在相应层或设备层内设置接地分汇集线。接地总汇集线的截面积应根据最大故障电流值来确定，一般应选用不小于120ｍｍ的铜排或相同电阻值的镀锌扁钢。 （５）接地配线。把必需接地的各部分连接到地线排或地线汇流排上去，接地配线的两端连接点应确保电气接触良好，并作防腐处理。从接地汇集线引出的接地线应设明显标志。各类设备保护接地线的截面积，应根据最
２
２
大故障电流值确定，一般宜选用导线截面为35～95ｍｍ的多股铜导线。 （６）接地网络。接地网络主要形式有两种：一种是星形连接，另一种是网状连接。采用星形接地网络的系统组成相对较小，所有设备及进线于一点进入系统。这种接地网络的单点接地结构的特点是可以避免环路电感，闪电产生的低频电流不能进入无线电监测系统；同样的，系统产生的低频干扰也不会有地线电流产生。而采用网状连接的系统组成相对较大，设备间有许多连线及电缆，设备及进线于多点进入监测系统。网状接地网络对于高频信号来说具有很低的网络阻抗，因此能够有效地减少在无线电监测系统中相邻设备间的高频电磁干扰。
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二、无线电监测站接地系统的连接
（１）无线电监测设备的保护接地。无线电监测机房内监测设备及其他供电设备正常不带电的金属部分、进线电缆的保护装置接地端以及电缆的金属护套均应该作保护接地。如监测系统的机架、机柜、操作台（屏）的保护接地，可直接与引入机房内的直流电源接地连通，也可从接地总汇集线
或机房内的分接地汇集线上引入，并应防止通过布线引入机架的随机接地。
（２）监测设备电源的接地。 ① 直流电源接地线必须从接地总汇集线上引入。其他机房的直流电源接地线亦可从分汇集线上引入。监测机房的直流电源接地垂直引入线长度超过３０ｍ时，从30ｍ处开始，应每向上隔一层，与接地端连接一次。
② 引入监测楼内的交流铠装电力电缆，其电缆金属护套的两端均应良好的接地。配有专用变压器的无线电监测站，且安装在监测综合楼附近时，应将变压器外壳与低压侧中性点汇集后，就近接地，将变压器接地体与监测综合楼的接地网两根接地导线连通。而交流供电线中的无流保护地线应与监测综合楼内的接地总汇集线连通，除应在电力变压器高、低压侧设保安防雷装置外，应采用三相五线制引入配电室。如变压器离配电室较远，交流中性点应按规定在变压器与户外引入最近处距离联合接地网边缘５ｍ以外作单独设置重复接地，尤其是采用三相四线制时必须作重复接地。 ③ 监测楼内所有交、直流用电及配电设备均应采取接地保护。交流保护接地线应从接地汇集线上专
引，交流配电柜上的零线汇集排应与机架的正常带电金属部分绝缘，严禁采用零线作交流保护地线。（３）其他设施的接地。设置在无线电监测站楼顶的铁塔以及其它各种金属设施均应分别与楼顶避雷接地线就近连通。楼顶的航空障碍信号灯、节日彩灯或形象展示牌、广告牌等的电源线要选用有金属护套的电缆或穿金属管敷设，其电缆金属护套或金属管应每隔离５～１０ｍ与避雷带或避雷接地线就近连接。机房内各层敷设的配线金属管均应就近接地。监测综合楼电梯的轨道、金属竖井上、下两端均应就近接地，且应从离地面３０ｍ以上开始，每向上隔一层，就近接地一次。监测综合楼内的管道、电缆槽架、金属竖井及电缆井道内的金属支架间应确保电气接触良好。
三、无线电监测站避雷防护
（１）监测楼及天线的防雷。据有关单位试验说明，平顶的建筑物屋顶四个角的雷击率最高。而监测站的天馈线是直接暴露在户外的，在雷雨天气时很容易将雷电的感应电压引入接收设备。监测机房防雷应根据监测综合楼屋顶的实际情况及楼顶铁塔具体安装情况，确定在最易遭受雷击的部位
装设避雷针，用来保护楼顶铁塔和天馈线系统以及整个监测机房建筑物，使之免遭直接雷击。 （２）无线电监测系统设备的防雷。对于各种接地，各家有各家的要求，虽然大都强调一点接地，接地电阻必须小于１Ω，但具体内容上差别很大。有的厂家强调系统的所有接地必须和供电系统地以及其它（如避雷地）严格分开，而且之间至少应保持１５ｍ以上的距离。从抑制干扰的角度来看，
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将电力系统地和监测系统的所有地分开是很有好处的，因为一般电力系统的地线是不太干净的。但从工程角度来看，在有些场合下单设监测系统地并保证其与供电系统地隔开一定距离是很困难的。所以，在实际装设时，很多设计都是考虑将监测系统的地和供电地共用一个地。所以，在设计和施
工接地系统时，一定要仔细阅读产品的技术要求和接地要求。 （３）布线系统的防雷。综合监测楼内有大量的电子设备，如监测系统、检测系统、计算机局域网、闭路电视系统、通信等以及楼内各层顶板、底板、侧墙、吊顶内布满他们相应的线路系统。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低、防干扰要求高，是最怕受到雷击的部分。不管是直击、串击、反击都会使设备受到不同程度的损坏或严重干扰。为了避免所用设备的机能障碍，避免甚至
会出现的设备损坏，因此对监测楼的防雷接地装设就必须严密、可靠。 构成布线系统的设备还应该能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容效应或电感效应，或来自大功率幅射电磁场和静电放电。这些现象会对发送或接收高频的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线采取保护措施，防静电干扰很重要。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。在洁净、干燥的监测室、检测室内，人的走步、移动设备，各自磨擦均会产生大量静电。在一定的相对湿度的环境中人的走步可以积聚上万伏的静电电压，如果没有良好的接地，不仅仅会产生对监测、检测设备的干扰，甚至会将这些设备的芯片击坏。所以，在洁静干燥的监测、检测环境中，所有的设备外壳及室内（包括地坪）设施防静电接地等功能接地，必须以严密、完整的防雷接地结构系统为基础，防止外来的电磁干扰。
四、无线电监测站接地电阻的要求与接地体的装设
（１）接地电阻要求。防雷保护接地电阻和监测系统工作接地电阻是不一样的，一般工作接地要求要比防雷接地要求高得多。在无线电监测系统的工作接地、保护接地、监测站综合楼防雷接地共用一组接地体的联合接地系统中，接地电阻应以接地电阻要求比较高的工作接地电阻值为联合接地体的接地电阻要求值。 （２）影响土壤电阻率的几个要素。 ① 水分对土壤电阻率的影响。没有水分的土壤具有极大的电阻率，增加水分就可以降低土壤的电阻率。但当水分增加到一定限度时，电阻率就不会再下降而达到一个饱和稳定的状态。
② 温度对土壤电阻率的影响。土壤电阻率随着温度的增高而减小，但是在摄氏零度以上时，就没有明显的变化；而在摄氏零度以下时，土壤中的水分开始结冰，电阻率急增。而且当温度继续下降时，电阻率出现十分明显的增大。因此在无线电监测站接地设计和施工中，将接地体放置在冰冻层以下保持一定的温度是很有必要。
③ 压力对土壤电阻率的影响。土壤受到压力以后，内部的颗粒较前紧密，电阻率会随之而下降。土壤的密度愈大，电阻率也就愈小。根据试验的资料得出：粘土的湿度为10％，在温度不变的情况下，
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单位压力由0.02Ｋｇ／ｃｍ增加到0.2Ｋｇ／ｃｍ时，电阻率可以下降到原值的65％。土壤的电阻率随压力变化的特性，给接地体的安装提供了一个良好的便利条件。因为不需要采取挖掘土壤后埋入接地体的方法，而可以采用比较简单的打入法，这样反而比采用埋入接地体方法施工的电阻值要
小得多，费用也少得多。 （３）接地体的装设。 ① 无线电监测站的地网组成方式。监测站的接地方式，如按单点接地的原理设计，即：监测设备的工作接地，保护接地（包括屏蔽接地和建筑防雷接地）共同合用一组接地体的联合接地方式。无线电监测站频同轴布线电缆外导体和屏蔽电缆的屏蔽层两端，均应与所连接设备的金属机壳的外面保持良好的电气接触。
② 接地体的安装。接地体一般用长度不小于2.5ｍ、管壁厚度不小于3.5ｍｍ镀锌钢管或不小于５０×５０×５ｍｍ的镀锌角钢，埋设深度要在0.7ｍ以上。
③ 自然接地体的利用。可以作为自然接地体的有：建筑物的钢结构和钢筋、电梯井的钢轨、上下水的金属管道以及敷设于地下而数量不少于两根的电缆金属外皮等。利用自然接地体时，一定要保证良好的电气连接。在建筑物钢结构的接合处，除已焊接者外，凡用螺栓连接或其它连接的，都要采用跨接焊接。跨接线一般采用扁钢，作为接地干线的，其截面不得小于１００ｍ２。如果自然接地体与其周围的土壤接触得不紧密，则接触电阻可能影响接地电阻，围绕接地电极的土壤电阻取决于接地电极的线性延伸，而极少程度取决于它的形状和表面面积。
④ 降低接地电阻的办法。对于大地土壤电阻率高的地区，当一般做法的联合接地体接地电阻值难以满足要求时，可以采取斜向外延伸接地体、改良土壤、深埋电极以及外引等方式。采取斜向外延伸接地体应选用不小于４０×４ｍｍ的镀锌扁钢或直径应不小于８ｍｍ的镀锌圆钢。接地体之间的所有裸露在外的焊接点必须进行防腐处理。接地体应尽量避免埋设在污水排放和土壤腐性强的区段。当难以避开时，其接地截面应适当增大，镀锌层不宜小100μｍ。或改用石墨电极、混凝土包封电极或其他新型材料。如受到场地，可采用以下几种人工降低接地电阻的方法，以减少接地体数目。
一是换土法。在接地体周围１～４ｍ的范围内换上比原来土壤电阻率小得多的土壤，可以是粘土、泥炭、黑土等，必要时可以使用焦炭和碎木炭。这种方法，其土壤电阻率受外界压力和温度影响变化较大，在地下水位高、水分流散多的地区使用效果好，但在石质地层则难以得较满意的效果。 二是层叠法。在每根接地体的周围，挖一个坑，然后在上面交替地铺上土壤（或混入焦炭、木炭等）及食盐６～８层，每层土壤厚约10ｃｍ，食盐厚约２～３ｃｍ，每层均浇水夯实。每公斤食盐可用水１～２升，每根管型接地体约用食盐30～40Ｋｇ。这种方法用在砂质土壤和砂粒土中，降低接地电阻的效果比较好。
三是化学长效降阻剂。长效降阻剂是以高分子合成树脂为主剂，与电解质的水溶液相混合。加
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入树脂的固化剂以后，注入接地电极周围，在常温下，经过一定时间，树脂与固化剂发生化学反应，生成含水的硬化树脂的凝胶。这种降阻剂具有高导电性，并且可以长期保持良好的导电性能。使用这种方法应时，要特别注意在施工中，应避免有毒性物品与皮肤直接接触。操作完后，用清水洗手。
五、接地电阻测量
（１）接地电阻值。接地电阻是接地体的流散电阻与接地线电阻的总和。一般接地线的电阻都很小，可以略而不计，因此可以认为接地体的流散电阻就是接地电阻。各类防雷接地装置的接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置和监测系统的工作接地电阻应符合其最小值要求。尽量把接地电阻做小是有效防雷的基础条件。
对于接地电阻值，通常的防雷接地的接地电阻是10Ω，弱电设备的感应防雷都要求４Ω或１Ω的接地电阻。参照的通信系统或计算机控制系统要求，有的提出要求小于１Ω，有的要求小于２Ω，国家有关规范规定要求小子４Ω，这里也发生了矛盾。有些国内监测系统要求接地电阻小于0.5Ω。国外的监测系统的接地电阻要求各个厂家也不统一，有的要求２Ω，有的要求４Ω。分析其原因主要与监测系统本身的硬件设计和产品加工制造质量有关，硬件设计越先进，产品加工质量越高，对接地电阻的要求就不那么小。
监测站的接地电阻值一般不宜大于１Ω。当楼内监测设备有更高要求或邻近有强磁场干扰而对接地电阻提出更高要求时，应取其中的最小值作为设计依据。
实际上，土壤电阻率是随季节变化的，所以，监测站的接地电阻还应该考虑满足季节因数。我们所说的接地电阻，实际上是接地电阻的最大许可值，为了满足这个要求，地网的接地电阻要达到：
Ｒ＝Ｒｍａｘ／ω
式中：Ｒｍａｘ——接地电阻最大值。
ω——是季节因数，根据地区和工程性质取值，常用值为1.45。
所以，我们所说的接地电阻是１Ω，实际上只有达到0.65Ω才能在土壤电阻率最高的时候（常为冬季）合乎规范要求的１Ω即满足设计要求。 （２）测量接地电阻的作用：
一是在初步设计查勘时，需要测量建设地点的土壤电阻率，以便进行接地体和接地系统的设计，并安排接地电极的位置。
二是在接地装置施工以后，需要测量它的接地电阻是否符合设计要求。
三是在日常维护工作中，要定期对接地体进行检查，测量它的电阻值是否正常，作为日后维修或改进的依据。
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（３）接地电阻的测量方法 测量接地电阻，最为普遍的是利用接地电阻测量仪器测量。在测量时要测两组辅助接地体，一组用来测量接地体与零电位的电压，称为电压接地体；另一组用来构成流过被接地体的电流回路，称为电流接地体。
可以认为，无线电监测站的接地，应该做到凡是与电网连接的所有监测、检测设备都应当接地；凡是电力需要到达的地方，就是接地工程需要作到的地方。这一方面是随着时代的进步，无线电监测所用的强功能高价值设备的广泛使用，要求提供更加可靠的接地保护；另一方面，微电子技术的推广，电磁兼容设计也是非常重要，使得现代无线电监测、检测设备要求更低的接地电阻。实践要求有更加可靠的接地系统来保障无线电监测设备的正常运行。这些都需要我们克服环境条件的制约，因地制宜运用更好的接地材料和设计、施工方法，达到良好稳定的接地效果，保障站内设备及人身安全，保障无线电监测站安全有效运行。
十五、电气接地系统施工程序
1.0 范围
本程序适用于MUGLAD盆地石油开发项目接地系统安装工程。 2.0 参考文件 2.1 业主批准的施工图 2.2 标准、规范
MLD-01-F-60-001 电气设计规范说明 IEC 1024 防雷保护 3.0 材料检验和储存
3.1 现场材料的管理应符合 MBOD/EPC.1-RP-CTRU-21 的规范要求。
3.2 运到现场的材料应有出厂合格证，其型号、规格符合设计要求，外观良好，无锈蚀、损坏及变形等缺陷。
3.3 现场材料应妥善保管，做好标识，不得混用，并采取防潮、防腐等保护措施。 4.0 接地体（线）安装
4.1 当施工区域内主要建筑物已施工，主要设备已就位，即可进行接地装置的安装。
4.2 根据施工图及施工现场情况确定接地极位置和接地干线的走向，然后按确定的路径采用人工或机械方式放线挖沟，沟深应不小于600mm。
4.3 接地极为3m20mm的镀铜园钢棒，可采用锤打或机械驱动的方法将其埋入地下，埋设深度依施
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工图要求为顶端离地坪100mm。
4.4 接地极是分段组合型的，要注意接口螺纹保护，以免损坏接口。 4.5 在完成接地极安装和连接后，按施工图要求安装接地极测试井。 5.0 接地体（线）连接
5.1 接地体间的接地干线采用1×70mm2PVC绝缘线，支线采用1×35mm2绝缘线，干线与接地体间用专用端子螺栓连接，接地线与设备间用压接端子和螺栓连接，螺栓连接处的接触面和连接方式按设计提供的详图处理。
5.2 螺栓连接处应紧密牢固，并有防松措施。
5.3 在接地线跨越建筑物伸缩缝、沉降缝处应设置补偿器，补偿器可用接地线本身弯成弧形代替。 5.4 接地线在穿越墙、楼板和露出地面部分应采用PVC管保护。 5.5 户外安装时，保护管要填充绝缘化合物以避免进水。 5.6 所有暴露在空气中的连接头都要涂以防锈涂料。
5.7 在装置区域内所有接地干线应在地下300mm处安装150mm宽的黄色警示带作为标识。 5.8 接地线与接地干线的连接应符合设计详图的要求。 6.0 设备接地
6.1 电缆桥架应按施工图要求作接地。
6.2 高压电力电缆的铠装层应按照电缆端子的制作说明接地。 6.3 低压和控制电缆的铠装层用PVC绝缘线或电缆密封装置接地。 6.4 所有电气设备的非导电金属外露部分都应可靠接地。 6.5 要作防静电接地的管道、钢结构和管廊均按施工图要求接地。 6.6 重要容器或橇块至少应有一点接地。 7.0 防雷保护
7.1 防雷保护应符合 IEC1024 的要求。
7.2 对超过15m高度的容器和塔应在相对两侧接地作防雷保护，在接地网未安装前，应采取临时措施。
7.3 建筑物防雷网安装应平直、牢固，支持件间距应均匀一致。
7.4 建筑物内接地汇流排安装应按照设计详图进行，引下线要求垂直，美观整齐。 8.0 试验与检查
8.1 接地系统安装完毕后，要测量接地网的连续性。应保证接地网各连接点接触良好，无中断现象。 8.2 断开接地网与接地极连接线，测量每个接地极接地电阻，填写记录并作比较，对于接地电阻较大的接地极应作降阻处理。
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8.3 测量系统接地电阻应不大于5欧。
8.4 接地网在回填土前必须作好隐蔽工程的检查，验收和签证工作，回填土中不应夹有石块，并要夯实。
9.0 施工质量记录和检查报告
9.1 施工记录应与施工同步进行，并能真实反映施工情况，记录将由 QC 工程师和技术人员检查。
9.2 检查报告由QC工程师填写，并能真实反映检查内容及质量情况。 9.3 施工质量记录和检查表格见电气质量计划 MBOD/EPC.1-MU-QCII.5。
10.0 版本说明
如果发现这份程序和设计、施工、现场情况或业主要求不相符，将被修改。
十六、智能建筑的电气保护与接地
在建筑物供配电设计中，接地系统设计占有重要的地位，因为它关系到供电系统的可靠性，安全性。不管哪类建筑物，在供电设计中总包含有接地系统设计。而且，随着建筑物的要求不同，各类设备的功能不同，接地系统也相应不同。尤其进入90年代后，大量的智能化楼宇的出现对接地系统设计提出了许多新的内容。在常用的几种接地方式中，哪一种能够适合智能化楼宇呢？我们不妨分析一下下面几种接地系统。 1.TN－C系统
TN－C系统被称之为三相四线系统，该系统中性线N与保护接地PE合二为一，通称PEN线。这种接地系统虽对接地故障灵敏度高，线路经济简单，但它只适合用于三相负荷较平衡的场所。智能化大楼内，单相负荷所占比重较大，难以实现三相负荷平衡，PEN线的不平衡电流加上线路中存在着的由于荧光灯、晶闸管（可控硅）等设备引起的高次谐波电流，在非故障情况下，会在中性线N上叠加，使中性线N电压波动，且电流时大时小极不稳定，造成中性点接地电位不稳定漂移。不但会使设备外壳（与PEN线连接）带电，对人身造成不安全，而且也无法取到一个合适的电位基准点，精密电子设备无法准确可靠运行。因此TN－C接地系统不能作为智能化建筑的接地系统。见图1 2.TN－C－S系统
TN－C－S系统由两个接地系统组成，第一部分是TN－C系统，第二部分是TN－S系统，分界面在N线与PE线的连接点。该系统一般用在建筑物的供电由区域变电所引来的场所，进户之前采用
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TN－C系统，进户处做重复接地，进户后变成TN－S系统。TN－C系统前面已做分析。TN－S系统的特点是：中性线N与保护接地线PE在进户时共同接地后，不能再有任何电气连接。该系统中，中性线N常会带电，保护接地线PE没有电的来源。PE线连接的设备外壳及金属构件在系统正常运行时,始终不会带电.因此TN－S接地系统明显提高了人及物的安全性.同时只要我们采取接地引线,各自都从接地体一点引出,及选择正确的接地电阻值使电子设备共同获得一个等电位基准点等措施,那么TN－C－S系统可以作为智能型建筑物的一种接地系统.见图2。 3.TN－S系统
TN－S是一个三相四线加PE线的接地系统。通常建筑物内设有变配电所时进线采用该系统。TN－S系统的特点是，中性线N与保护接地线PE除在变压器中性点共同接地外，两线不再有任何的电气连接。中性线N是带电的，而PE线不带电。该接地系统完全具备安全和可靠的基准电位。只要象TN－C－S接地系统，采取同样的技术措施，TN－S系统可以用作智能建筑物的接地系统。如果计算机等电子设备没有特殊的要求时，一般都采用这种接地系统。见图3。 4.TT系统
通常称TT系统为三相四线接地系统。该系统常用于建筑物供电来自公共电网的地方。TT系统的特点是中性线N与保护接地线PE无一点电气连接，即中性点接地与PE线接地是分开的。该系统在正常运行时，不管三相负荷平衡不平衡，在中性线N带电情况下，PE线不会带电。只有单相接地故障时，由于保护接地灵敏度低，故障不能及时切断，设备外壳才可能带电。正常运行时的TT系统类似于TN－S系统，也能获得人与物的安全性和取得合格的基准接地电位。随着大容量的漏电保护器的出现，该系统也会越来越作为智能型建筑物的接地系统。从目前的情况来看，由于公共电网的电源质量不高，难以满足智能化设备的要求，所以TT系统很少被智能化大楼采用。见图4。 5.IT系统
IT系统是三相三线式接地系统，该系统变压器中性点不接地或经阻抗接地，无中性线N，只有线电压（380V），无相压压（220V），保护接地线PE各自接地。该系统的优点是当一相接地时，不会使外壳带有较大的故障电流，系统可以照常运行。缺点是不能配出中性线N。因此它是不适用于拥有大量单相设备的智能化大楼的。见图5。
在智能化楼宇内，要求保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些正常情况下不带电的导电设备与构件，均必须采用有效的保护接地。如果采用TN－C系统，将TN－C系统中的N线同时用做接地线；或者在TN－S系统中将N线与PE线接在一起，再连接到底板上去；再或不设置电子设备的直流接地引线，而将直流接地直接接到PE线上；有的干脆把N线、PE线、直流接地线混接在一起。以上这些做法都是不符合接地要求的，且是错误的。前面已经分析过，在智能化大楼内，单相用电设备较多，单相负荷比重较大，三相负荷通常是不平衡的，因此在中性线N中带有
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随机电流。另外，由于大量采用荧光灯照明，其所产生的三次谐波叠加在N线上，加大了N线上的电流量，如果将N线接到设备外壳上，会造成电击或火灾事故；如果在TN－S系统中将N线与PE线连在一起再接到设备外壳上，那么危险更大，凡是接到PE线上的设备，外壳均带电；会扩大电击事故的范围；如果将N线、PE线、直流接地线均接在一起除会发生上述的危险外，电子设备将会受到干扰而无法工作。因此智能建筑应设置电子设备的直流接地，交流工作接地，安全保护接地，及普通建筑也应具备的防雷保护接地。此外，由于智能建筑内多设有具有防静电要求的程控交换机房，计算机房，消防及火灾报警监控室，以及大量易受电磁波干扰的精密电子仪器设备，所以在智能化楼宇的设计和施工中，还应考虑防静电接地和屏蔽接地的要求。
分析智能化楼宇应采取的各种接地措施。
(1)防雷接地：为把雷电流迅速导入大地，以防止雷害为目的的接地叫作防雷接地。 智能化楼宇内有大量的电子设备与布线系统，如通信自动化系统，火灾报警及消防联动控制系统，楼宇自动化系统，保安监控系统，办公自动化系统，闭路电视系统等，以及他们相应的布线系统。从已建成的大楼看，大楼的各层顶板，底板，侧墙，吊顶内几乎被各种布线布满。这些电子设备及布线系统一般均属于耐压等级低，防干扰要求高，最怕受到雷击的部分。不管是直击，串击，反击都会使电子设备受到不同程度的损坏或严重干扰。因此对智能化楼宇的防雷接地设计必须严密，可靠。智能化楼宇的所有功能接地，必须以防雷接地系统为基础，并建立严密，完整的防雷结构。 智能建筑多属于一级负荷，应按一级防雷建筑物的保护措施设计，接闪器采用针带组合接闪器，避雷带采用25×4（mm）镀锌扁钢在屋顶组成≤10×10（m）的网格，该网格与屋面金属构件作电气连接，与大楼柱头钢筋作电气连接，引下线利用柱头中钢筋，圈梁钢筋，楼层钢筋与防雷系统连接，外墙面所有金属构件也应与防雷系统连接，柱头钢筋与接地体连接，组成具有多层屏蔽的笼形防雷体系。这样不仅可以有效防止雷击损坏楼内设备，而且还能防止外来的电磁干扰。
各类防雷接地装置的工频接地电阻，一般应根据落雷时的反击条件来确定。防雷装置如与电气设备的工作接地合用一个总的接地网时，接地电阻应符合其最小值要求。
2.交流工作接地：将电力系统中的某一点，直接或经特殊设备（如阻抗，电阻等）与大地作金属连接，称为工作接地。
工作接地主要指的是变压器中性点或中性线（N线）接地。N线必须用铜芯绝缘线。在配电中存在辅助等电位接线端子，等电位接线端子一般均在箱柜内。必须注意，该接线端子不能外露；不能与其它接地系统，如直流接地，屏蔽接地，防静电接地等混接；也不能与PE线连接。
在高压系统里，采用中性点接地方式可使接地继电保护准确动作并消除单相电弧接地过电压。中性点接地可以防止零序电压偏移，保持三相电压基本平衡，这对于低压系统很有意义，可以方便使用单相电源。
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3.安全保护接地：安全保护接地就是将电气设备不带电的金属部分与接地体之间作良好的金属连接。即将大楼内的用电设备以及设备附近的一些金属构件，用PE线连接起来，但严禁将PE线与N线连接。
在智能化楼宇内，要求安全保护接地的设备非常多，有强电设备，弱电设备，以及一些非带电导电设备与构件，均必须采取安全保护接地措施。当没有做安全保护接地的电气设备的绝缘损坏时，其外壳有可能带电。如果人体触及此电气设备的外壳就可能被电击伤或造成生命危险。如图6所示。在中性点直接接地的电力系统中，接地短路电流经人身，大地流回中性点；在中性点非直接接地的电力系统中，接地电流经人体流入大地，并经线路对地电容构成通路，这两种情况都能造成人身触电。
如果装有接地装置的电气设备的绝缘损坏使外壳带电时，接地短路电流将同时沿着接地体和人体两条通路流过，
Id=Id＇＋IR
我们知道：在一个并联电路中，通过每条支路的电流值与电阻的大小成反比。 式中：Id──接地回路中的电流总值 hId＇──沿接地体流过的电流 hIR──流经人体的电流 hrR──人体的电阻 hrd──接地装置的接地电阻
由上式可以看出，接地电阻越小，流经人体的电流越小，通常人体电阻要比接地电阻大数百倍经过人体的电流也比流过接地体的电流小数百倍。当接地电阻极小时，流过人体的电流几乎等于零。即Id≈Id＇。实际上，由于接地电阻很小，接地短路电流流过时所产生的压降很小，所以设备外壳对大地的电压是不高的。人站在大地上去碰触设备的外壳时，人体所承受的电压很低，不会有危险。 加装保护接地装置并且降低它的接地电阻，不仅是保障智能建筑电气系统安全，有效运行的有效措施，也是保障非智能建筑内设备及人身安全的必要手段。
4.直流接地：在一幢智能化楼宇内，包含有大量的计算机，通讯设备和带有电脑的大楼自动化设备。在这些电子设备在进行输入信息，传输信息，转换能量，放大信号，逻辑动作，输出信息等一系列过程中都是通过微电位或微电流快速进行，且设备之间常要通过互联网络进行工作。因此为了使其准确性高，稳定性好，除了需有一个稳定的供电电源外，还必须具备一个稳定的基准电位。可采用较大截面的绝缘铜芯线作为引线，一端直接与基准电位连接，另一端供电子设备直流接地。该引线不宜与PE线连接，严禁与N线连接。
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5.屏蔽接地与防静电接地：在智能化楼宇内，电磁兼容设计是非常重要的，为了避免所用设备的机能障碍，避免甚至会出现的设备损坏，构成布线系统的设备应当能够防止内部自身传导和外来干扰。这些干扰的产生或者是因为导线之间的耦合现象，或者是因为电容效应或电感效应。其主要来源是超高电压，大功率幅射电磁场，自然雷击和静电放电。这些现象会对设计用来发送或接收很高传输频率的设备产生很大的干扰。因此对这些设备及其布线必须采取保护措施，免受来自各种方面的干扰。屏蔽及其正确接地是防止电磁干扰的最佳保护方法。可将设备外壳与PE线连接；导线的屏蔽接地要求屏蔽管路两端与PE线可靠连接；室内屏蔽也应多点与PE线可靠连接。防静电干扰也很重要。在洁净、干燥的房间内，人的走步、移动设备，各自磨擦均会产生大量静电。例如在相对湿度10～20％的环境中人的走步可以积聚3.5万伏的静电电压、如果没有良好的接地，不仅仅会产生对电子设备的干扰，甚至会将设备芯片击坏。将带静电物体或有可能产生静电的物体（非绝缘体）通过导静电体与大地构成电气回路的接地叫防静电接地。防静电接地要求在洁静干燥环境中，所有设备外壳及室内（包括地坪）设施必须均与PE线多点可靠连接。
智能建筑的接地装置的接地电阻越小越好，的防雷保护接地电阻应≤10Ω；的安全保护接地电阻应≤4Ω；的交流工作接地电阻应≤4Ω；的直流工作接地电阻应≤4Ω；防静电接地电阻一般要求≤100Ω 。
智能化楼宇的供电接地系统宜采用TN－S系统，按规范宜采用一个总的共同接地装置，即统一接地体。统一接地体为接地电位基准点，由此分别引出各种功能接地引线，利用总等电位和辅助等电位的方式组成一个完整的统一接地系统。通常情况下，统一接地系统可利用大楼的桩基钢筋，并用40×4（mm）镀锌扁钢将其连成一体，作为自然接地体。根据规范，该系统与防雷接地系统共用，其接地电阻应≤1Ω。若达不到要求，必须增加人工接地体或采用化学降阻法，使接地电阻≤1Ω。在变配电所内设置总等电位铜排，该铜排一端通过构造柱或底板上的钢筋与统一接地体连接，另一端通过不同的连接端子分别与交流工作接地系统中的中性线连接，与需要做安全保护接地的各设备连接，与防雷系统连接，与需做直流接地的电子设备的绝缘铜芯接地线连接。在智能大厦中，因为系统采用计算机参与管理或使用计算机作为工作工具，所以其接地系统宜采用单点接地并宜采取等电位措施。单点接地是指保护接地、工作接地、直流接地在设备上相互分开，各自成为系统。可从机柜引出三个相互绝缘的接地端子，再由引线引到总等电位铜排上共同接地。不允许把三种接地联结在一起，再用引线接到总等电位铜排上。实际上这是混合接地，这种接法既不安全又会产生干扰，现在的规范是不允许的。
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十七、变电所接地设计问题的探讨
1．前言接地网作为变电所交直流设备接地及防雷保护接地,对系统的安全运行起着重要的作
用。由于接地网作为隐性工程容易被人忽视,往往只注意最后的接地电阻的测量结果。随着电力系统电压等级的升高及容量的增加,接地不良引起的事故扩大问题屡有发生。因此,接地问题越来越受到重视。变电所地网因其在安全中的重要地位,一次性建设、维护困难等特点在工程建设中受到重视。另外,在设计及施工时也不易控制,这也是工程建设中的难点之一。因此,为保证电力系统的安全运行,如何降低接地工程造价,本文从设计的角度谈谈变电所接地设计中的有关问题。 2．关于接地电阻
2.1 接地电阻《电力设备接地设计技术规程》(SDJ8—79)中对接地电阻值有具体的规定,一般不大于0.5Ω。在高土壤电阻率地区,当接地装置要求做到规定的接地电阻在技术经济上极不合理时,大接地短路电流系统接地电阻允许达到5Ω,但应采取措施,如防止高电位外引采取的电位隔离措施,验算接触电势,跨步电压等。根据规程规定,主要是以发生接地故障时,接地电位的升高不超过2000V进行控制,其次以接地电阻不大于0.5Ω和5Ω进行要求。因此,人们普遍认为,110kV及以上变电所中,接地电阻值小于0.5Ω即认为合格,大于0.5Ω就是不合格,不管短路电流有多大都不必采取措施。这是不合理的。
2.1.1 接地的实质是控制变电所发生接地短路时,故障点地电位的升高,因为接地主要是为了设备及人身的安全,起作用的是电位而不是电阻,接地电阻是衡量地网合格的一个重要参数,但不是唯一的参数。
2.1.2 随着电力系统容量的不断增大,一般情况下单相短路电流值较大。在有效接地系统中单相接地时的短路电流一般都超过4kA,而青海地区变电所大部分接地电阻又很难做到0.5Ω。因此,从安全运行的角度出发,不管在什么情况下,都应该验算地网的接触电势和跨步电压,必要时应采取防止高电位外引的隔离措施。
2.2 接地短路电流分析当系统发生接地故障时,产生的接地短路电流经三种途径流入系统接地中性点。
(1)经架空地线—杆塔系统；
(2)经设备接地引下线,地网流入本站内变压器中性点；
(3)经地网入地后通过大地流回系统中性点。而对地网接地电阻起决定性作用的只是入地短路电流。所以,正确地考虑和计算各部分短路电流值,对合理地设计地网有着很大的影响。
2.2.1 架空地线系统的影响对于有效接地系统110kV以上变电所,线路架空地线都直接与变电站内出线架构相连。当发生接地短路时,很大一部分短路电流经架空地线系统分流,因此,在计算时,
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应考虑该部分分流作用,发生接地故障时,总的短路电流是一定的,只要增大架空地线的分流电流,就可减小入地短路电流,因此,降低架空地线的阻抗也是安全接地设计重要的一个分支。架空地线采用良导体,正确利用架空地线系统分流,将使地网的设计条件更为有利。
2.2.2 入地短路电流从上述分析可知,入地短路电流是总的接地短路电流减去架空地线的分流,再减去流经变压器中性点的电流(也就是流经变电器的零序电流)。如此计算,入地短路电流值相对比较小。由于接地电阻允许值R≤2000I,所以接地电阻相应的允许值就比较大,设计也容易满足。另外,对于一个给定的地网,其接地电阻也基本确定:从R≈0.5ρ/S可知,对实际的接地网面积减少有很大影响。
3．关于接地装置的设计问题
3.1 土壤电阻率的测量工程土壤电阻率的测量是工程接地设计重要的第一手资料,由于受到测量设备、方法等条件的,土壤电阻率的测量往往不够准确。我省地处青藏高原东部,地质结构复杂,变电所占地虽然不大,但多为不均匀地质结构。现在的实测,往往只取3～4个测点,过于简单。建议提高测量精度,设计采用《设计手册》中提供的计算平均电阻率的方法,使设计误差值减小。 3.2 接地网布置根据地网接地电阻的估算公式:R≈0.5ρ/S式中ρ——土壤电阻率(Ω
m),S—接地网面积(m2)R—地网接地电阻(Ω)地网面积一旦确定,其接地电阻也就基本一定,因
此,在地网布置设计时,应充分利用变电所的全部可利用面积,如果地网面积不增加,其接地电阻是很难减小的。
3.3 垂直接地极的作用在110kV变电所中,一般采用水平接地线为主,带有垂直接地极的复合型地网。根据R=0.5ρ/S可知,接地网的接地电阻与垂直接地极的关系不大。理论分析和试验证明,面积为30×30m2—100×100m2的水平地网中附加长2.5m, 40mm的垂直接地极若干,其接地电阻仅下降2.8～8%。但是,垂直接地极对冲击散流作用较好,
因此,在避雷针、避雷线、避雷器的引下线处应敷设垂直接地极,以加强集中接地和散泄雷电流。例如,在330kV阿兰变电所的接地设计中,通过计算,接地网的设计全部由水平接地体构成,只在避雷针,避雷器附近敷设少量垂直地极,实际运行证明效果是较好的。
3.4 地网均压网的设计根据设计规程规定,当包括地网外围4根接地线在内的均压带总根数在18根以下时,宜采用长孔接地网,如图1(a)所示:(a)n=8(b)n=8图1由于110kV变电所占地面积一般不超过100×100m2,考虑均压线间屏蔽作用,均压线总根数一般为8～12根左右,故根据规程规定,一般采用长孔方式布置,但存在以下几个方面的问题。
3.4.1 方孔地网纵、横向均压带相互交错,因此地网的分流效果优于长孔地网,均压效果比长孔地网好且可靠性高,如图1(b)所示。
3.4.2 长孔地网均压线与主网连接薄弱,均压线距离较长,发生接地故障时,沿均压线电压降较
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大,易造成二次控制电缆和设备损坏。当某一条均压线断开时,均压带的分流作用明显降低,而方孔地网的均压带纵横交错,当某条均压线断开时,对地网的分流效果影响不大。因此,建议在变电所地网设计时,采用正方孔均压网设计,以提高接地安全性。 3.5 接地网的腐蚀
3.5.1 接地网的腐蚀状况在我省八十年代及以前变电所的设计中,很少或根本就没有考虑地网的腐蚀问题。由于地网腐蚀引起的安全事故屡有发生,如接地引下线断开使高压运行设备处于无接地状态,地下主网腐蚀断裂使地网分割成几块,发生接地时使二次设备烧坏等。另外,由于地网属隐蔽工程,埋于地下后不易检查、修复等,因此,从设计的角度应加大对地网腐蚀的调查研究,以便有利于系统的安全运行。从330kV花园变、110kV西川变、共和变、红湾变等地网的改造来看,青海地区地网的腐蚀问题比较严重,花园变运行至今才11年左右,而地网接地线的腐蚀率达40%以上;西川变接地线采用 6mm的圆钢,几乎腐蚀断。一般变电所的设计年限按25～30年考虑,但地网的实际安全寿命只有10～15年左右,与变电所的设计年限极不配套。加之,由于系统容量的增加,短路水平的提高,腐蚀后的地网更不能满足安全运行的要求。
3.5.2 接地网的防腐设计接地网的材料一般为扁钢和圆钢,其腐蚀状态应根据变电所当地的腐蚀参数进行计算。但一般情况下其腐蚀参数很难测定。因此,在工程设计没有实际数据时(参见表1)。表1 接地线和接地体年平均最大腐蚀速度(总厚度)土壤电阻率(Ω.m)腐蚀速度(mm/a)扁钢圆钢热镀锌扁钢50～300 0.2～0.1 0.3—0.2 0.065 >300 0.1～0.07 0.2～0.07 0.065在计算时,还应考虑不同敷设部位腐蚀情况不同的影响,可参考表2有关数据。表2采用扁钢接地网的年腐蚀率接地网部位水平接地体设备引下线电缆沟中的接地带年腐蚀率mm/a(总厚度)0.1～0.12 0.2～0.3 0.47 对于一般变电所地网的设计年限不应小于30年,对于重要枢纽变电站的地网寿命应按50年考虑。这两种情况都不大于规程规定的设计年限,但更接近于实际。关于地网材料的选用问题,常规选用扁钢和圆钢两种,相同截面的扁钢与圆钢与周围土壤介质的接触面不一致,扁钢约为50%左右,但由于其腐蚀机理不完全一致,腐蚀结果基本上一致。这从陕西电网和青海电网地网腐蚀调查中已得到确认,而且规程中也提供了不同的腐蚀数据。因此,关于接地材料选用扁钢还是圆钢没有很大差别。关于防腐的设计问题,一般应考虑在设计年限内,采用热镀锌材料。
3.6 接触电势与跨步电压接触电势与跨步电压是地网安全性设计的两个重要参数,新规范中指出这两参数不应超过下列数值：
ut=174+0.17ρ+tu0=174+0.7ρ+t 式中：Ut──最大允许接触电势(V) Uo──最大允许跨步电压(V)
ρ+──人站立处地表面土壤电阻率(Ωm)
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t──接地短路持续时间(s)
从以上可知,新规范中ut、u0比设计规程要求的条件更苛刻,更趋于安全,但给地网的设计带来的困难也更大。对于一个给定的变电所,短路产生的最大接触电势和最大跨步电压也确定。从上式中可以看出,用提高ρ+值来提高ut、u0的允许值也是合理设计地网的一个方面。因此,ρ+是一个比较重要的数据。当变电所的接触电势、跨步电压不满足要求时,设备区可采用做绝缘操作平台,做局部均压网,道路采用砾石、碎石或沥青混凝土等高土壤电阻率路面结构来处理,不宜采用砖、方砖等材料,故地面施工应严格按照设计要求进行。
3.7 地网的敷设深度规程和新规范中明确指出,接地网的埋设深度宜采用0.6m,《设计手册》中又补充到,在冻土地区宜敷设于冻土层以下,现设计中一般将地网全部埋设于冻土层以下。 3.7.1 地网敷设深度对最大接触系数的影响最大接触电势是地网设计中的一个重要参数,地网设计的问题之一就是如何降低地网的最大接触电势。地网的接触电势的最大接触系数Kjm与地网的埋深有如图2所示的关系。从图2可以看出,接地网的埋深由零开始增加时,其接触系数是减少的,但埋深超过一定范围后,Kjm又开始增大。这是因为地网图2 最大接触系数Kjm和埋深h的关系曲线(接地网面积A=40×40m2,接地体直径d=0.01m,网孔个数n=400个)敷设深度的不同,在网孔中心地面上产生的电场强度的变化决定的,引起网孔中心地面与地网之间产生的电位差不同。当埋深增加到一定深度后,电流趋向于地层深处流动,地面上的电流密度越来越小,因而网孔中心地面与地网之间的电位差又开始增大,因此,规程中规定的敷设深度是合理的。
3.7.2 敷设深度对接地电阻的影响目前所遇到的变电所一般都是处于季节性冻土地区。如按规程规定,将地网敷设在0.6m深度时,冬季将使地网处于冻土层中。由于土壤冻结后其电阻率将增大为原来的3倍以上,对地网接地电阻有一定的影响。目前采用的地网是以水平接地线为主边缘带有垂直接地极的复合型地网,冬季垂直接地极大部分伸于下层非冻结土壤中。此时土壤结构可以等效为两层电阻率不同的土壤结构。有研究表明,对于处于双层土壤介质中的垂直电极,其各部分的散流密度与周围介质的电阻率成反比,除了在电极尖端处,具有ρiJi=常数(其中Ji为处于电阻率为ρi土壤中的电极部分的散流密度)。此时,当电极有一部分进入下层土壤时,整个电极的散流电阻将主要取决于下层土壤。此时地网的接地电阻也将主要取决于地网的非冻结土壤。因此,在季节性冻土地区,采用这种带有垂直接地极的复合型地网是有很大的优点的,如果在冬季由于土壤的冻结,而对接地电阻没有很大的影响时,就没有必要把地网都埋于冻土层以下。将地网埋于冻土层以下,对地网的接地电阻来讲肯定是有利的。如果结合变电所基础的开挖敷设地网还可以,如果冻土深度为2m,如大武变电所等最大冻土深度为2.4m,单纯为地网敷设,将使工程开挖土方量大大增加,施工困难。工程造价也随之上升。规程中还规定,接地电阻应满足一年四季变化的要求,这在实际工程中很难做到,冬季土壤的冻结对接地电阻肯定有影响,但可通过其安全要求的各种因素进行综合比较,合理控制。因此,在工程
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设计中应合理的确定地网的埋设深度。
3.8 关于降阻剂的使用近年来,降阻剂在电力系统接地工程中得到了广泛的应用,接地装置的主要作用是对接地故障电流的扩散,起主要作用的是大地的散流性,而不是地网接触的局部的土壤电阻率的降低。而降低阻剂的主要作用是降低与地网接触的局部土壤电阻率,换句话说,是降低地网与土壤的接触电阻,而不是降低地网本身的接地电阻。其次,对于大型地网,由于均压带和垂直接地极的存在,屏蔽作用较大,降阻剂的作用一般很小。从110kV甘河滩变,红湾变等使用效果来看,几乎没有作用。国内湖南、湖北等地的调查结果也大致如此。
4．关于接地引下线当发生接地短路时,首先通过接地电流的就是设备接地引下线,在我省八十年代的设计中,往往只取引下线的截面为主网截面的一半,这很不合理。
4.1 接地线截面的热稳定校验根据热稳定条件,接地线的最小截面应符合下式要求： S≥Igt/c 式中：S──接地线的最小截面mm2 Ig──流过接地线的短路电流稳定值 Ac──材料热稳定系数(钢c=70) t─短路等效持续时间s
对于引下线可按上式校验,对于主网,考虑主网的分流作用,可按上式的0.7倍考虑。关于短路等效持续时间的取值问题,也是近年来引起争论的问题之一。t值取值的合理与否,对材料使用量有较大的影响。目前各类变电所保护配置不同,是否考虑主保护失灵,采用后备保护动作时间,以及主保护拒动与接地短路同时发生的概率等,都是值得探讨的问题。参照有关方面的规定及专题研究,建议对于100kV变电所,取t=1.0s。其次,主网的截面略小些也比较合理,这也是合理设计地网的一种措施。 4.2 接地引下线设计应注意的几个问题
4.2.1 接地引下线应就近入地,并以最短的距离与地中的主网相连。设备引下线不应与电缆沟中的通长扁钢连接,因其敷设于电缆沟内壁表面的混凝土上,不起散流作用。发生短路时,易造成局部电位升高,引起电缆绝缘破坏等。
4.2.2 带有二次回路的电气设备如CT、PT等,为减小接地引下线的阻抗,保证与主网可靠连接,应采用两根截面相同的,每根都能满足热稳定和腐蚀要求的接地线,在不同的部位与主网连接。 4.2.3 加强主控室及弱电系统与地网连接的可靠性。
4.2.4 不得使用钢筋混凝土电杆中的予应力钢筋作为主要引下线。
5．结束语变电所地网的设计应结合实际情况进行,在具体工程设计中应重点考虑地网布置,敷设深度,腐蚀及热稳定校验等方面。对合格地网的概念应有全面的认识,接地电阻应按实际的流经地网入地的短路电流计算,降低接地电阻、降低接触电势和跨步电压等都是合格地网要求的主要因素。因此,在
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保证变电所接地的安全条件下,应综合考虑各种因素,合理地设计接地装置以便于变电所的安全运行和施工,降低工程造价。
十八、住宅建筑物防雷等级的分类
在当前国民经济快速发展，基础设施建设大量增加，随着科学技术水平的快速提高，人们对建筑功能要求越来越高，建筑智能化使电气设备本身技术含量和种类的上升，均导致电气设备在建筑投资中所占比重越来越大，合理设计电气的各个系统和运用先进的电气设备对满足建筑功能要求和节约基建投资是极为重要的。在实际的设计中，建筑物的情况千变万化，功能多种多样，特别是当建筑物的面积较大用途复杂时，电气系统设计是否合理直接影响到电气设备成本的高低。 在配电系统中根据建筑物的不同形式应当采用不同的配电系统。国标GB50052－95 《供配电系统设计规范》中第6.0.5条中规定“在高层建筑物内，当向楼层各配电点供电时，宜采用分区树干式配电；但部分较大容量的集中负荷或重要负荷，应从低压配电室以放射式配电。”；在《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92 中第8.2.3 高层建筑低压配电中第二条规定“对于容量较大的集中负荷或重要负荷宜从配电室以放射式配电”，两者相比国标比行业标准严格，应按国标进行设计。 通常我们在实际的工程设计中很难有效分清较大容量的概念，5.5KW、 7.5KW对于 500KVA的变压器可以说是较大容量，但对于1600KVA容量以上的变压器就是一个较小容量，而这个容量等级的区分直接影响配电成本的高低。前一段时间笔者在设计“山东出版总社编辑业务楼”时，空调专业提给电气专业的设计资料中，地下车库排烟风机的容量大部分为 4KW、5.5KW? 且排烟风机机房位置较分散，而设计中采用的是 2 台1600KVA的变压器，若全部采用由低压变配电室放射式供电，末端互投，这样的结果会造成低压出线回路大增，从而导致低压柜数量的增加，更有可能会使变配电室的面积加大，同时，因为变压器容量较大，为满足短路容量的要求，必然要选择高短路容量开关，相应的馈出电缆亦增加，这些都大大提高了设备成本和建筑成本，当然它的优点是简单可靠，完全满足规范。能不能采用其它的配电系统既可以降低成本，又能满足规范的要求呢？我们分三种配电方式来分析如下：
A.将相近的三到四个排烟风机房中的动力控制箱链式配电，由变配电室出两个馈电回路，这种方式的结果是减少了低压出线回路，降低成本，但配电系统断点的增加使整个系统可靠性下降，同时国标GB50052－95 《供配电系统设计规范》中第6.0.4条中规定“ 当部分用电设备距供电点较远，而彼此相距很近。 容量很小的次要用电设备，可采用链式配电。但每一回路环链设备不宜超过5台，其总容量不宜超过10KW。”，而实际情况中排烟风机并非次要用电设备，并且三到四个排烟风机机房中动力控制箱的设备容量之和大于10KW，因此不能采用此种设计方式。而在工程设计中，
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这种情况经常发生，特别是在事故照明配电、正压风机配电及污水泵配电中，因此方式不符合国家标准，故不能采用。配电方式见图一。
B.将相近的三到四个排烟风机房中的动力控制箱T接式配电，由变配电室引出两个馈电回路至排烟风机房，分别通过T接箱引至动力控制箱，并在动力箱互投后给排烟风机配电，这种方式的结果是减少了低压出线回路，降低成本，并且配电系统的断点要比链式配电少，因此系统可靠性提高；同时国标GB500－95《低压配电设计规范》中第4.2.4条中规定“在线芯截面减小处、分支处或导体类型、敷设方式或环境条件改变后载流量减小处的线路，当越级切断电路不引起故障线路以外的一、二级负荷的供电中断，且符合下列情况之一时，可不装设短路保护……”，根据此规定这种配电方式是不是就不能采用呢？回答是否定的，因为假定当一个支路发生短路故障时，由于没有分支断路器保护，造成低压配电柜馈电开关跳闸，但是这并不会造成故障线路以外的其它排烟风机的中断供电，这是因为有另一路低压电源备用，而且在国标GB50052－95 《供配电系统设计规范》中第3.03条中规定“供配电系统的设计，除一级负荷中特别重要负荷外，不应按一个电源系统检修或故障的同时另一个电源又发生故障进行设计。”，因此这种配电方式是符合规范规定的。配电方式见图二。
C. 由变配电室不同变压器的两段母线上分别引出一路较大的出线回路，引至在所有排烟风机机房中位置较居中的风机房中，并在此机房中设置两台动力配电柜，由此两台动力配电柜给各排烟风机动力控制箱放射式配电，并在动力控制箱内互投后，给排烟风机供电。此种配电方式可以减少低压配电柜的出线回路数，降低低压断路器和馈出电缆的数量，从而降低了成本。而缺点是增加了一级配电级数，较由变配电室直接放射式配电的供电可靠性低，那么此供电方式是否可行呢？在实际情况中电缆本身的故障率极低，而低压配电柜中的馈电开关与排烟机房动力配电柜进线开关为同一等级开关，同时故障率亦极低，可以满足排烟风机的供电要求，并且此种配电方式是合规范规定的。配电方式见图三。
上述以排烟风机的配电系统为例，探讨了三种配电方式，其中的第二〖摘 要〗根据国家标准和行业 建设部 标准的要求，讨论有关住宅建筑物防雷等级的分类及有关计算。〖关键词〗国标部标 防雷分类 计算
一、国家有关规范对住宅建筑物防雷的分类
国家标准《建筑物防雷设计规范》GB50057－94 2000年版 以下简称国标雷分类如下：
第2.0.3条 遇下列情况之一时，应划分为第二类防雷建筑物：
（八）预计雷击次数大于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。 （九）预计雷击次数大于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。
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对有关住宅建筑防
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第2.0.4条遇下列情况之一时，应划分为第三类防雷建筑物：
二、预计雷击次数大于0.012次/a，且小于或等于0.06次/a的部、省级办公建筑物及其它重要或人员密集的公共建筑物。
三、预计雷击次数大于0.06次/a，且小于或等于0.3次/a的住宅、办公楼等一般性民用建筑物。 以上条文均已载入《工程建设标准强制性条文》房屋建筑部分二、行业标准有关规范对住宅建筑物防雷的分类
建设部推荐性行业标准《民用建筑电气设计规范》JGJ/T16－92?以下简称部标筑防雷分类如下：
12.2.1 一级防雷的建筑物
12.2.1.3 高度超过100m的建筑物。 12.2.2 二级防雷的建筑物
12.2.2.3 19层及以上的住宅建筑和高度超过50m的其他民用建筑物。 12.2.3 三级防雷的建筑物
12.2.3.1 当年计算雷击次数大于或等于0.05时?见附录D.2建筑物。
12.2.3.2 建筑群中最高或位于建筑群边缘高度超过20m的建筑物。 12.2.3.4 历史上雷害事故严重地区或雷害事故较多地区的较重要建筑物。
12.2.4 在确定建筑物防雷分级时，除按上述规定外，在雷电活动频繁地区或强雷区可适当提高建筑物的防雷等级。
三、住宅建筑物防雷的分类方法
通过以上有关规范的介绍，我们可以看出，国标与部标对住宅建筑物的防雷等级的划分是不同的，国标是按建筑物的重要性、使用性质、预计雷击次数等，来确定建筑物的防雷等级。住宅不存在第一类防雷建筑物，一般可分为第二类防雷和第三类防雷建筑物。部标主要是按建筑物的重要性、使用性质、建筑物的高度等，来确定建筑物的防雷等级。但在三级防雷的建筑物中，如12.2.3.1条，需按预计雷击次数，通过计算确定建筑物的防雷等级。住宅一般可分为一级防雷、二级防雷和三级防雷建筑物。国标的第二类防雷和部标的一级防雷措施相当。国标的第三类防雷和部标的二级和三级防雷措施相当。由于国标有关住宅建筑防雷分类条文已载入《工程建设标准强制性条文》房屋建筑部分
，必须严格执行。部标作为行业标准也要执行。因此，笔者认为，我们在设计中，必须严
，或通过调查确认需要防雷的
对有关住宅建
，必须严格执行。
格按国标确定住宅的防雷等级。如果是100m以上的住宅，根据部标12.2.1.3条，不用计算即可确定为一级?第二类
防雷建筑物。100m以下的住宅建筑物，必须按国标要求，通过计算确定住宅的
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防雷等级是第二类防雷建筑物还是第三类建筑物。例如高49.3m、17层占地面积1440m2的长方形住宅?六单元住宅
，通过计算年预计雷击次数N，与国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条二、三
，在广州地区为第二类防雷建筑物。而同高同层数占地面积
项比较?详“住宅防雷计算表”序号10m2的长方形住宅?三单元住宅2
，通过计算为第三类防雷建筑物?详“住宅防雷计算表”序号
。如果按部标12.2.3.1条，年预计雷击次数N大于0.05时，只能将此二栋住宅归到三级防雷建
筑中去。将降底住宅的防雷标准。由此可以看出，不能简单以住宅高度来判断住宅建筑物的防雷等级，还应以住宅建筑物占地面积和形状以及住宅所处的地理位置有关，且应按国标通过计算。否则将得出错误的结论。
四、住宅建筑物防雷的分类计算
在国标中，住宅建筑物防雷分类，是通过计算、按规范比较建筑物年预计雷击次数，来确定住宅建筑物的防雷等级。
建筑物年预计雷击次数应按下式确定? N=kNgAe ? 1.1式式中N──建筑物预计雷击次数?次/a
；
K──校正系数，在一般情况下取1，在下列情况下取相应数值；位于旷野孤立的建筑物取2；金属屋面的砖木结构建筑物取1.7；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处 地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物取1.5； Ng──建筑物所处地区雷击大地的年平均密度?次/?km2a Ae──与建筑物截收相同雷击次数的等效面积?km2a 雷击大地的年平均密度应按下式确定： Ng=0.024T1.3
式中：Td──年平均雷暴日，根据当地气象台、站资料确定 d/a 。根据国标第页，广州年平均雷暴日Td=87.6d/a
䗿
建筑物等效面积Ae为其实际面积向外扩大后的面积。其计算方法当建筑物高度H小于100m时，其每边的放大后宽度和等效面积应按下列公式计算确定： D = H?200－H
Ae = LW＋2L＋WH?200－H＋πH（200－H）10－6 式中D──建筑物每边的扩大宽度m；
L、W、H──分别为建筑物的长、宽、高m。
下表是通过计算相同高度不同占地面积住宅建筑物和相同占地面积不同高度住宅建筑物的年预
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计雷击次数N，来看对防雷等级划分的影响。从表中我们可以看出：在广州地区，当建筑物处在相同的位置，K取相同数值，高度也相同时?高度小于100m如表中序号1、2项等级与建筑物的等效面积Ae有关，此时实际平面积?等效面积
，住宅建筑物的防雷
大的住宅建筑物，根据公式1.1式
计算，年预计雷击次数就多；根据国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条第二、三项，防雷等级就高?如表中序号1项，二类防雷
，或必须防雷?如表中序号2项，三类防雷
。当建筑物处在相同
的位置，K取相同数值，住宅建筑物的实际平面积?等效面积Ae相同时，防雷等级与建筑物高度有
关，住宅建筑物高H大时，根据公式1.1式计算，年预计雷击次数就多；根据国标第2.03条的八、九项和第2.0.4条二、三项，防雷等级就高?如表中序号3项，二类防雷号4项，三类防雷
，或必须防雷?如表中序
。表中序号5、6、7、也是当建筑物处在相同的位置，K取相同数值，住宅
相同时?S=560m2
，防雷等级随建筑物高度不同而分别为二类
住宅建筑物。当住宅建筑物处在不同
建筑物的实际平面积?等效面积Ae防雷?H=65m
、三类防雷?H=60m、H=7m、不需防雷?H=4.5m
的地点时，如位于旷野孤立处；位于河边、湖边、山坡下或山地中土壤电阻率较小处、地下水露头处、土山顶部、山谷风口等处的建筑物，以及特别潮湿的建筑物；和结构形式不同时，如金属屋面的砖木结构建筑物等。由于校正系数k取值不同，计算出来的年预计雷击次数N也不一样?如表中序号9、10、11、12项
，必须通过计算与国标第2.0.3的八、九项和第2.0.4条二、三项比较后，
确定住宅建筑物的防雷等级。
五、住宅建筑物防雷分类
通过以上讨论，我们认为，住宅建筑物防雷等级的确定，不能仅凭经验判断、或仅仅只按建筑物高度和层数来定、或仅仅只按建筑物实际平面积大小来定、或仅仅只按建筑物所处的位置来定，而必须通过计算建筑物年预计雷击次数N与国标第2.0.3第的八、九项和第2.0.4第二、三项比较后，确定住宅建筑物的防雷等级。如果是100m以上的住宅，根据部标12.2.1.3条，不用计算即可确定为一级，第二类防雷建筑物。
十九、多层住宅楼低压电源防雷
当前住宅建筑中大量涌入较贵重的家用电器，个人电脑也逐渐在家庭中普及。由于家用电器耐冲击电压水平低于低压配电装置(见附表)，加强住宅建筑低压电源防雷措施是很现实的事情。 本表摘自GB50057－94局部修改征求意见稿。(表6.4.3) 230/400V三相系统各种设备耐冲击过电压额定值 设备的位置 电源处的设备 配电线路和最后分
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支线路的设备 用电设备 特殊需要保护的设备 耐冲击过电压类别 Ⅳ类 Ⅲ类 Ⅱ类 Ⅰ类 耐冲南电压额定值（KV） 6 4 2.5 1.5
注：Ⅰ类—需要将瞬态过电压到特定水平的设备； Ⅱ类—如家电用电器、手提工具和类似负荷；
Ⅲ类—如配电盘、断路器、布线系统（包括电缆、母线、分线盒、开关、插座），应用于工业的设备和一些其他设备（例如永久接至固定装置的固定安装的电动机）； Ⅳ类—如电气计量仪表、一次线过流保护设备、波纹控制设备。
众所熟知，雷电能产生直击雷害和感应雷害。感应雷害又有静电感应与电磁感应之分。统计数字表明，雷电电压通过金属线引导到其他地方和室内造成的“高电位引入”危害，占雷害的绝大部分。设计工作者对该危害需给予足够重视。
高电位引入的高电压源有三种。第一种是直击雷，直击金属导线上，高压雷电以波的形式沿导线向两端传播进入室内；第二种是来自感应雷的高压脉冲，即由于雷云之间放电或雷云对地放电所形成的静电感应及电磁感应，通过场耦合到各种电线中，产生几仟伏乃至几十仟伏以上的感应高电位，也以波的形式传入户内；第三种是直击雷在建筑物和建筑物附近入地，或建筑物防雷装置采用共同接地，其接地极上泄放雷电流，都会在接地极上因电阻耦合发生数拾仟伏乃至上百仟伏的高电位，该电位通过电力系统的PE线或弱电系统的地线，也以波的形式传入室内设备外壳(此刻设备芯线呈低电位)，形成过电压危害，这类情况往往被忽视。
直击雷击中室外线路，击中点的电位相当高，可能达数百万数仟万伏，但是冲击波每经过一根电杆，杆上瓷瓶将对地闪络放电，降落为磁瓶的闪络电压30～40仟伏。设波阻抗为300～600欧，则终端入地电流约80A左右，若雷击点距建筑物入户处很近也会到10KA以上。至于感应雷引起的高压源，实际电压及电流决不会超过直击雷高压源的数值。共用接地装置上雷电流电阻耦合的高电位是多少呢?设接地装置上泄放20KA雷电流，接地电阻4欧，也有80仟伏之高。无论强弱电设备均无法承受(注一)。这一点在GB50057－94防雷规范条文说明第3.2.3条已有论述。降低接地电阻也为力，所以“电子计算机机房设计规范”GB50174－93第6、4、3条不规定共用接地电阻小于1欧姆的要求，而改为服从于交流、直流、安全、防雷共同接地中最小值要求。 防止雷电波入侵危害的措施通常有下列方法： (1)室外线路全线埋地敷设； (2)采用电缆段进线方式供电；
(3)进出建筑物的架空线路，进出户处加装放电间隙和避雷器等。
(4)建筑物防直击雷同各种电气系统共用接地装置时总进户装置处加避雷器。
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第一种方法：防止高电位引入效果最佳，只要将电缆金属外皮、钢管等在进出建筑物处同电气设备的接地极相连就可以了。这种方式几乎不存在高电位引入的威胁。应该注意的是，建筑物防直击雷接地极同电气接地极共同泄放建筑物直击雷电流时，会出现接地极上雷电流经电阻耦合的高电位引入情况，这就需要在进户处总配电装置上装设一组避雷器，将高电位钳制在安全值即可解决。 第二种方法：当进出建筑物采用铠装电缆段或无铠装电缆段穿钢管，距进户处15米之外转换为架空线路时，不仅在电缆进出户处要将装电缆外皮及保护钢管与电气设备接地极联接，在转换处应装设低压配电线路适用的避雷器，还要将避雷器、电缆金属外皮、绝缘子铁脚、金具连在一起接地，冲击接地电阻不大于30欧。建筑物防直击雷接地极若同电气接地极共用，同样要在总配电装置上加装避雷器，以防止电阻耦合的高电位引入。电缆外导体对内导体有静电屏蔽作用，电缆的外导体同内导体形成电容很容易将芯线上高频性质的感应电荷泄放入地，可一定程度较低的感应雷电波侵入；采用电缆段进出线高位电引入是利用“电磁封锁”原理，将侵入的高电压在允许范围内。 图中二为负载阻抗，Rd为电缆外导体电阻。当雷电波UO到达电缆首端，避雷器P击穿，电缆内外导体等电位连通，雷电流I1，经R1入地，另一部分I2经电缆外导体流通。雷电波属高频性质，集肤效应致使I2仅在外导体流通，外导体上雷电流在内导体上的感应反电势抑制了电缆芯线的雷电流通过。若外导体电阻Rd为10毫欧级数值，I2为万安级数值，由I2·Rd可知能把高电位引入U2在百分比之几以内。采用电缆段进出线方法高电位侵入，一定要注意电缆外皮防雷目的的接地不要同电气设备接地分别接地。这时U2≈12·R2因R2大于Rd，U2将大于图一的U2。 第三种方法：对低压架空进出线者，应在进出线处装设避雷器并与瓷瓶铁脚、金具连在一起接到电气设备的接地的装置上。当多回路进出线时，可仅在母线或总配电箱处装设一组避雷器或其他方式的过电压保护器，但瓷瓶铁脚、金具等接到接地装置上。这种架空进线引入的高电位最高，进出线处瓷瓶铁脚、金具接地仅可把高电位钳制在400KV水平，仅对保护人身安全是可靠的，必须再装避雷器进一步把高电位继续钳制在电气设备可承受的内。是两级曳放雷电波能量。对保护耐压较低的家电产品而言，有必要在分配电箱处设第二级避雷器，逐级泄放雷电能量，逐步降低所钳制的过电压限值。GB50057－94防雷规范条文说明第3.1.1条讲，信息系统装置附近的供电是否设过电压保护器，应由信息线路设计者，设备制造厂解决。所以，强电设计人员目前执行GB50057－94，仅解决了电源进线部分的过电压保护，已泄放掉大部分雷电波能量。但是为在末级配电箱装二级细保护功能的避雷器打下了基础。例如：用户要对电脑电源实施过电压保护，只要在电脑电源处装一组电脑专用电源避雷器就可以了。
正因为目前只做到住宅楼进线处粗保护，所以当选用避雷器件时，要选用冲击残压不大于1.3KV，响应时间短，通流容量当8/20US时大于30KA的产品，有利于覆盖大多数家用电器电源安全保护范围，可一定程度地减少家用电遭雷电波侵入危害而造成的损失。
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结束语：
从GB50057－94防雷规范条文说明第3.2.4条来看，着重倾向于低压电气装置不因高电位引入而损坏绝缘，当前建筑物防雷普遍推广了防直击雷接地同电气接地共同接地装置的措施，所以目前将GB50057－94防雷规范条文中3.2.4条第八款用于属于三类防雷等经的住宅中，以解决共用接地装置上雷电流电阻耦合产生的高电位引入是有必要的，以将保护范围扩大到家用电器电源保护。
二十、广电大厦接地防雷系统的设计与施工
接地系统是广电大厦最基本的系统之一，对于广播中心和电视中心同在一幢大楼内的广电大
厦，接地系统的好坏，成为防止视音频信号互相串扰，制约广播和电视节目制作、播出质量的重要的因素。
广电大厦的接地系统包括视频接地、音频接地、高频接地、综合布线接地、电力接地、防雷接地。近年来，广电大厦多采用各类接地装置共同用一个接地体（地网）的接地方式，称之为联合接地系统。
联合接地系统的地网设置，由大楼建筑钢筋混凝土浇筑的基础中的钢筋接地体与沿大楼外埋设的由水平和垂直的镀锌钢材所组成的闭合回路接地体构成，并且与地下其它相距20米以内的金属管线短接为一体。接地汇集采用汇集环形式，它通常放置在地下室内，钢筋和汇集环每隔5-10米连接一次。当建筑物地下基础部分采用防水措施处理，能起到绝缘作用时，则应在基础钢筋之外的四周加一圈用Φ12钢筋做成的闭合环路作为大楼的接地体，与基础内钢筋每隔5-10米连接一次。 联合接地系统具有较大的电流容量和较小的接地电阻。在南方地区，由于土壤电阻率较低，一般可以将接地电阻做到0.2Ω以下，在北方要达到这个数值比较困难。但是通过增加地网密度、添加降阻剂等措施，可以将接地电阻降至0.5Ω以下。以确保视音频信号不会相互干扰。 如果经过上述措施仍不能保证联合接地系统的接地电阻小于1Ω，则应考虑采用双地网或多地网的设计方案。即将视频信号采用联合接地形式，音频信号采用单独接地网，两个地网的接地电阻，均不能大于4Ω，两者之间的最短距离要大于20米。音频信号至单独接地网的接地引出线采用30mm2的多股铜芯线，接地引出线外套钢管保护，钢管的两端分别与两个地网连接，钢管埋地深度宜大于0.6米。在广电大厦内部，视频、音频、高频、综合布线接地、电力接地、防雷接地的总干线引下线要求分别自成系统，各自。采用双地网或多地网的系统，应将视频、音频接地系统分别引入两个地网。
总干线引下线一般采用带热缩套管的铜排，或截面积大于30mm2的带有绝缘外皮的多股铜芯电缆。总干线引下线应在每层（或隔层）与每层（或隔层）防雷均压网相连。以达到电位均衡，保障
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人身、设备安全。
防雷接地引下线采用大楼建筑外围房柱内、外侧的垂直主钢筋骨架中的几根（不少于两根）作为雷电流引下地线，主钢筋上至屋顶避雷带，下至大楼基础底部，中间每层或隔层与大楼防雷均压网连接。所有连接点均采用搭接焊。
电力引下线一般采用三相五线制接零保护，不能采用交流零线做为保护地线。
在具体的施工过程中，有两个问题需要特别引起重视。首先是总引下地线与地网的连接问题，在设计接地系统时，为降低造价，一般地网均采用镀锌扁钢作为接地材料。而总引下线的材料是铜排或铜线，两种材料表面若不做处理，则钢材表面很容易长铜锈，造成接触电阻增大，影响使用。因此，在具体施工时，应在铜材表面使用锡锅搪锡，然后使用专门的压接体压接。同时使用30mm2以上铜线再做一次跨接，确保可靠性。
其次是接地电阻的测量问题，广电大厦采用联合接地系统时，因联合接地系统接地电阻比较稳定。因此，在地网完工时，应测量一次接地电阻，在大厦整体竣工时再测一次接地电阻即可。但对于双地网或多地网系统，除联合接地系统外，别的接地系统应每年至少测量一次接地电阻。总引地下地线与地网连接处，应每三个月测量一次两种材料间的接触电阻，如果发现视频、音频、高频、综合布线等系统信号受到干扰，应首先检查该处的接触电阻，这里是整个接地系统最薄弱的环节。 别外，在测量接地电阻时应尽量采用伏安法测量。普通的接地电阻测试时易受干扰，在温州广电大厦的施工中，本人就碰到了这种情况。测量时数据极不稳定相差甚远。但是原因却找不出来，后来经过认真观察，多次实验，发现是施工现场有工人正在进行电焊，焊一端接在地网上。造成杂散电流干扰，影响了测量精度。与一般大楼的接地系统相比，广电大厦的接地系统与要求较高，如果把广电大厦比做广播电视节目的生产车间，则接地系统就是生产工具，工具不好，是无法生产出优质的产品的。因而，在广电厦的建设过程中，对接地系统的设计、施工应当高度重视，为提高广播电视节目的技术指标打下良好的基础。
二十一、雷电防护及接地
随着光纤通信技术的发展及个人电脑（PC）的普及，对通信设施的雷电防护提出了新的要求；随 着城市现代化的进展，利用辅助电极测试地线电阻的办法，愈来愈困难。本文将提供这方面的解决办法。
一、雷电防护及接地技术
以解决通信网络（含用户终端）的过电压保护为目的，现已开发出了各种各样的雷电防护及接地技术，这些都是确保通信网络可靠性的重要技术，也是通信领域中重要的基础技术。现已普遍采
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用的电信大楼综合接地（一点接地）和引入的各种保安器，就是目前行之有效的办法。但是，现在已进入到光纤通信时代，连在通信网上的用户终端，同时还要与交流电源线相连，在用户终端上采用的大规模集成电路愈来愈多，这此新特点对雷电防护和接地，提出了新要求，我们必须设法去适应这些新特点。
二、接地电阻测试技术
近些年来，由于数字技术和光通信技术的发展，使原来安装在电话局内的一部分交换、传输设备向用户侧移动，并常把这些设备安装到一般住宅楼内和架空处，因此再要求它们与电话局的机房楼有相同的屏蔽效果，那显然是不可能的，那么该怎么办呢?现在一方面要求这些设备提高适应性，另一方面，为了防止漏电和雷电压对人身和设备的危害，接地技术和雷电防护就至关重要。 从接地的目的来看，特别是对室外设备接地，防漏电和防雷电就显得特别重要。对它们的接地电阻要求，技术规范上都有明确的规定，照办就是了。为了保证接地电阻值符合规范要求，施工后的接地电阻的测试工作就非常有必要。但是随着城市现代化的进展，现在城市的道路和便道全都被沥清路面或混凝土路面所覆盖，现在若仍采用辅助电极法去测试地线电阻，实在是困难太多了。下面将对新旧地线电阻测试方法进行一下介绍。 1．现行的地线电阻测试法
地线的接地电阻等于接地电极的电位与注入的电流的比值现行的地线电阻测试方法，如图1所示。其中E是接地电极，C是注入电流用的辅助电极，P是为了测试电位用的辅助电极假想的参考点。测试时，信号器在E~C电极间加上500~2KHz的交流电流就按图中虚线进得流动，由电流表和电压表上的读数，就可求出地线电阻值。为了测试值的准确，要求各电极间的距离不得小于10米。这个距离要求，在大城市的市区，往往难以作到。
2．新的地线电阻测试法新的地线电阻测试原理，见图2。图中E为接地电极，金属板为电流回归路，测试由接地电极、大地、金属板和测试线构成的闭合回路的阻抗，可推算出地线的接地电阻。该方法很适合于城市中采用。
三、雷电防护
近来在用户家中，与通信网相连的电话机、传真机、PC机、调制解调器等设备中，愈来愈多的同时又和交流电源线相连，因此这些设备遭受雷害的影响，不仅可由通信线上引过来，而且还有可能从电源线上引过来，所以遭受雷害的概率加大了。通信设施的雷害和它的对策可以从下二个方面进行分析：
1．单个话机时的情况
在通信上遭受雷电涌袭击的情况下，则会在通信线上引起感应电压。若因雷击而在通信线上产生了过电压，该过电压则会使用户的保安器动作，通过接地线使雷电流进入到大地，在地线上产生
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电压降，使地电位升高，同时也使话机的电位升高。但雷电流很快会通过地线入地，话机上的电位升高不致破坏话机的绝缘，因而话机得到了保护。 2．用户终端既连通信网又连交流电源线的情况
在用户终端既连通信线又连电源线的情况下，若通信线上遭受雷击。因为通信线地线与交流电源线地线分设，由于雷击将会在两个地线间产生大的电位差，由通信线上侵入的雷电流，经通信线上的保安器地线入地，产生地电位升高，由于两接地体间的电位差的作用，使雷电流通过用户终端设备泄漏到交流电源系统上，把用户终端设备烧坏。对于通信用户终端既同通信线相连，又同交流电源线相接时，现行常用的防雷方法有：共同接地法、避雷器傍路法、绝缘法。详见图4但是无论采用哪种方法，要是完全做到隔断雷电流和用户终端，一是不太容易，二是所花代价太高。
四、防雷技术的新发展
为了克服现行防雷方法的缺点，日本NTT公司新近推出了一种新的防雷方法，即防雷断路器的采用。
防雷断路器系统的概要，如图7所示。雷防护断路器接在交流电源线上，其接点平时处在闭合状态。现以雷防护断路器接在电源线上（图7）进行一下说明。当通信线遭受雷击时，两地线间出现电位差，雷电流从通信线上经用户终端泄漏到交流电源线上，接在电源线上的雷防护断路器的雷电流检测器，对雷电流进行监测，当该电流值超过规定的阀值时，由断路器中的继电器将接点打开，把电源线与用户终端断开、分离、切断雷电流的路径，从而达到用户终端雷防护的目的。 对于在近傍落雷，要做到雷防护是很困难的。因为近傍落雷，将会产生大规模的雷电漏，它的出现是微秒级的，要在这么短的时间内要继电器动作切断闭合接点，那是不太容易办到的，但这种概率很小。
本方式适合于雷由远向近。对于较远的雷，由它引起的雷感应电压也较小，它不至于使用户终端达到损伤或误动作的程度；当雷击靠近时，这时的雷感应电压达到中等程度，使继电器动作，切断电源线与用户终端的连接，其后在近傍落雷，产生大的雷电漏，由于电源线已与用户终端断开，用户终端得到了保护。
雷电时间一般不会超过2~3小时。在断路器中还没有定时电路。由继电器切断闭合接点开始，定时电路开始工作，在2~3小时后，使断路器恢复正常，即接点闭合。
对雷电的防护是将交流电源线断开，此时用户终端上已没有交流电源。为了解决这个问题，可采用备用电池的办法，以保通信。
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二十二、我国移动通信网络需注意射频干扰问题
在移动通信从第二代向第三代过渡的今天，新技术不断得到应用，新的移动网络运营商日益发
展，射频资源日趋紧张，各种潜在的干扰源正以惊人的速度不断产生。原有的专用无线电系统占用现有频率资源、不同运营商网络配置不当、发信机自身设置问题、小区重叠、环境、电磁兼容(EMI)以及有意干扰，都是移动通信网络射频干扰产生的原因。目前已有的移动通信占用的射频资源全部在2.5G以下，这一频带的特点，就是干扰与被干扰的关系，因此，移动通信网络必然存在射频干扰问题。解决干扰问题，必须用科学的方法、适当的工具，才能快速准确地搜索出干扰源。 干扰，本质上是指未按频率分配规定的信号占据了合法信号的频率，造成合法信号无法正常工作。因此，对频域的分析过程，就是解决干扰问题的过程，也是移动通信网络优化工作的重要组成部分。解决干扰问题，不仅要对移动网络常见干扰有深刻的认识，还必须对现有移动通信制式的频率分配了如指掌。
鉴于移动通信信号自身特点，可将其所受干扰按如下方法进行分类。
从频段上分，可分为上行干扰与下行干扰。上行干扰定义为干扰信号在移动网络上行频段，移动基站受外界射频干扰源干扰。上行干扰的后果是造成基站覆盖率的降低。物理上看，手机在无上行干扰的情况下，基站能够接收较远处手机信号。当上行干扰出现时，手机信号需强于干扰信号，基站才能与手机联络，因此手机必须离基站更近。
下行干扰是指干扰源所发干扰信号在移动网络下行频段，手机接收到干扰信号，无法区分正常基站信号，使手机与基站联络中断，造成掉话或无法登记。
由于基站下行信号通常较强，对GSM来说，当某一下行频点被干扰时，手机能够选择次强频点，与其他基站联络。而CDMA本身即自扰系统，因此上行干扰的危害比下行干扰更严重。
从频点上分，可分为同频干扰与非同频干扰。同频干扰广义上是指干扰源占用的频率恰好与正常信号频率相同，上行下行都存在。但在移动通信网络中，同频干扰特指GSM制式中不同基站同一频点的下行信号在同一小区出现，使手机无法区分不同的基站，形成干扰。由于GSM制式采用多频点复用，相邻小区不会用同一频点。但远处小区功率控制出现问题时，远处小区同频点信号可能干扰到本小区。干扰信号与正常信号频谱完全相同，很难直接从频谱上判断同频干扰的存在。因此要想测试同频干扰，一种方法是中断本小区被干扰的频点，若频谱上仍然在该频点有信号，就能确定同频干扰的存在，并进一步定位出同频干扰基站。另一种方法是利用路测系统的测试手机，解读BSIC码，从而确定同频干扰的存在。这种方法无须中断业务，可以快速定性。
同频干扰还可能因为多径传输而产生。这种情况下，中断业务时，多径信号同时中断，BSIC码也相同，给测试造成难度。我们只能利用定向测试，发现该信号除在基站方向外的另一较强的方向，
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再通过分析地理环境作进一步判断。
对CDMA和WCDMA由于共同占用相同频率，不同扇区靠PN(CDMA)和扰码(WCDMA)区分，有可能形成系统内部的干扰，需对PN或扰码进行分析。
从干扰源分，可分为固定频率干扰、随机宽带干扰、强信号对弱信号的干扰以及互调干扰等。 固定频率干扰是指具有固定频率的干扰源工作于移动通信频段。这种干扰频率几乎不变，或小范围抖动，上下行都可能存在；随机宽带干扰，是指具有宽频带或频率随机变化的干扰源工作于移动通信频段，这种干扰幅度起伏不定，频率随机飘动，主要存在于上行；强信号对弱信号的干扰，是指合法的信号占用合法的频率，由于功率过强，造成邻近频段接收设备阻塞。或由于强信号杂散辐射过宽，造成对邻接频段的干扰；互调干扰，是由于外部一个或多个无线信号源由馈缆进入接收装置的非线性放大器产生的。
凡是能对无线电频率进行分析的仪器都能测试干扰。通用的测试仪为频谱仪、测试接收机、场强仪等。针对移动通信网络，路测仪、移动基站本身的网管系统也具有发现干扰的能力。基站测试仪、天馈线测试仪是测试基站自身问题的手段。各种测试工具是相辅相成的关系，不具备排它性。测试干扰所用的手段越齐全，越有利于干扰的查找。
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