接地技术的应用

商立国+王朋+周润根

摘 要： 接地技术是任何电子、电器设备都必须采用的重要技术，它不仅是保护设施和人身安全的必要手段，也是抑制电磁噪声、控制电磁干扰、保证设备可靠性的重要技术之一。在设计中如能把接地和屏蔽正确地配合使用，对实现电子设备的防干扰将起着事半功倍的作用。

关键词： 电力；接地

接地原意指与正真的大地连接，以提供雷击放电的通路，例如避雷针的一端埋入大地；后来成为电气设备和电力设施提供漏电保护的放电通路的技术措施；现在接地的含义早已延伸，它一般指连接到一个作为参考电位点（或面）的良导体的技术行为。其中的“地”可以是指大地，陆地使用的电子设备通常以地球的电位作为基准，并以大地作为零电位。“地”也可以是电路系统中某一电位基准点，并设改点电位为相对零电位。电子设备中各类电路均有电位基准，对于一个理想的接地系统来说，各部分的电位基准都应保持零电位。设备内所有的基准电位点通过导体连接在一起，该导体就是设备内部的地线。例如，电子电路往往以设备的金属底座、机架、机箱等作为零电位，但金属底座与机架、机箱有时不一定和大地相连接，即设备内部的“地”电位不一定与大地电位相同。

为了防止雷击对设备和操作人员造成危险，通常应将设备的机架、机箱等金属结构与大地相连接。电子设备的地与大地连接有如下作用：

（1）提高电子设备中电路系统工作的稳定性。电子设备若不与大地连接，它相对于大地将呈现一定的电位，该电位会在外界干扰场的作用下变化，从而导致电路系统工作不稳定。如果将电子设备的地与大地相连接，使它处于正真的零电位，就能有效地抑制干扰。

（2）泄放机箱上积累的静电电荷，避免静电高压导致设备内部放电而造成的干扰。

（3）为设备和操作人员提供安全保障。

理想的接地导体是一个零电阻的实体，任何电流在接地导体中流过都不应该产生电压降，各接地点之间不应该存在电位差。但是，如果接地不当就会引入电磁干扰。通常电路和用电设备的接地按其功能分成两大类：安全接地和信号接地。

由于大地具有非常的電容量，是理想的零电位。不论向大地注入多大的电流或电荷，在稳定时其电位保持为零。安全接地就是采用低阻抗的导体将用电设备的外壳连接到大地上，使操作使用人员不致因漏电或故障放电而发生触电危险。安全接地还包括建筑物、输电线铁架、高大电力设备的接地，其目的是为了防止雷击放电造成设备破坏和人身伤亡。

信号接地就是在系统和设备中，采用低阻抗的导线（或地平面）为各种电路提供具有共同参考电位的信号返回通路，使流经该地线的各电路信号电流互不影响。

安全接地的质量好坏关系到人身安全和实施的安全。因此必须检验接地的有效性。接地的目的是为了使设备与大地有一条低阻抗的电流通路，因此接地是否有效主要取决于地电阻，阻值越小越好。接地电阻与接地的装置、接地土壤状况以及环境条件等因素有关。

接地装置也称接地体，通常把它们分为自然接地体和人工接地体两大类。埋设在地下的水管、输送非燃性气体和液体的金属管道、自流井插入管、钻管以及在地下建筑物或水泥中的金属结构、电缆外皮等属自然接地体。

一般自然接地体与大地的接触面积比较大，杂散电阻小，往往比专门设计的接地体性能更好。同时还由于自然接地体与用电设备在大多数情况下已经连成整体，大部分漏电电流能在接地体的开始段向大地流散，所以很安全。所以，在1000V以下的系统和1000V以上的小接地短路电流系统中，一般采用自然接地。

对于大接地电流系统，由于要求接地电阻值较低，而自然接地体由于表面腐蚀等原因接地电阻难以降低，因此采用人工接地体。一般仅能利用地下管道作为辅助接地装置，必须以专门埋设的接地桩为主。而且还应注意到，当接地线中有直流电源时，管道材料会加速电化学腐蚀。

必须特别指出，在信号比较弱而设备对干扰极为敏感的测控系统、计算机系统、贵重精密仪器系统不能滥用自然接地，例如暖气管道，一般它与建筑物及大地没有良好的接触，其电阻值比较大，因此不宜作为接地体。

人工接地体是人工埋入地下的金属导体，常用的形式有下面几种。

（1）埋设铜板。将铜板或用扁铜条围成框埋入地下，然后用多股铜线或铜带引出地面与实验室地线连接。

（2）打入地桩。地桩为圆形接地棒。接地棒表面一般镀铜或锌，以防止钢材生锈增大电阻。棒上端与地面上的金属构件（如机柜或机房）相连，下端埋入地下一般深度达3m～4m，棒长一般2m～3m，离地面1m左右。

当一根桩的接地电阻太大时，可用多根同样粗的钢棒打入地下，再用导体并联成一体，连接导体与地桩应采用熔焊接头，其中钢管相隔2m～10m（一般为管长的1倍～3倍）。

接地栅网是由接地棒和电导网格构成，栅网与地面上金属构件相连接，同时将地棒连接一起。在现代建筑中，常常绕建筑物一周形成接地环，埋设于地基中。

（3）钻孔法。钻孔法即用钻机直接往地下打孔，一般深10cm～30cm、孔径6cm左右，然后把与孔深等长的接地棒埋入。

（4）埋设导线。在地面挖深0.6m～1m、长几十米的沟，在沟内埋入铜导线，并在导线周围填入降阻剂，这对山区或冻土带临时敷设地线比较方便、使用。

无论是自然接地体还是人工接地体，都必须根据接地电阻的要求来选择，设备安全接地电阻一般应为10Ω以下，对于1000V以上的电力线路接地电阻要小于0.5Ω；防雷接地电阻的一般要求为10Ω～25Ω。接地电阻可以使用专门的接地电阻测试仪进行测定，也可以通过理论计算来估计它的数值。

除此以外，接地电阻还受环境条件影响，天气的潮湿程度、季节变化和温度高低的变化都影响它的阻值。因此接地电阻的数值不是固定不变的，需要定期测定监视。当出现接地电阻不符合要求时，可以采用保持水分、化学盐化和化学凝胶3种方法来有效地降低土壤的电阻率，使接地电阻减小。endprint