深圳科安达电子科技股份有限公司
摘要：随着现代电子技术的高速发展，以集成电路为核心的电子设备广泛应用于现实生活中，大量电子设备的使用带来的负面效应之一就是其抗雷击能力的降低，而接地就是为电子设备提高抗雷击能力的重要保障措施之一。本文根据不同的接地系统、接地材料的差异、不同的接地连接方式和高土壤电阻率地区不同的接地降阻技术等方面，展开论述现代雷电防护系统中接地技术的多样性。
关键词：雷电、系统、接地、技术
1.概述
接地是将已经侵入雷电防护系统的雷电流顺利地导入大地，而不让雷电能量集中在雷电防护系统的某处对被保护设备（物体）产生破坏作用。良好的接地才能有效地泄放雷电能量，降低引线上的电压，避免发生雷电反击作用。接地是雷电防护系统中最基础，必不可少的环节，也是防雷安装验收规范中最基本的安全要求。接地不好，其他所有雷电防护措施的防护效果都无法发挥出来。目前常见的接地装置有自然接地装置、人工接地装置，其中自然接地装置充分利用，以达到安全可靠、技术先进、经济合理的防雷理念。而人工接地装置的接地技术也广泛应用于建筑物接地、铁路系统、安防系统、医疗系统、石油化工系统、通信系统等。
良好的接地系统须具备的两个主要条件：①接地电阻，接地电阻越低，雷电流、浪涌和故障电流就可越安全快速地泄散到大地。②接地导体需具备良好的防腐能力并能重复通过大的故障电流，接地系统的寿命不应小于主要设备的寿命。接地系统的设置还需考虑的因素有土壤的PH值、电阻率、湿度；杂散电流和泄露交流和直流电流、化学污染和不同材料接近度等。长期、可靠、稳定的接地系统，是维持电子设备稳定运行、保证设备和人员安全的根本保障。
2.不同的接地系统
2.1建筑物接地系统
深圳某新建第二类防雷建筑物防雷接地项目，该项目的接地系统采用共用接地系统，防雷接地、计算机接地、设备接地等共用接地系统，接地电阻不大于1Ω，主要利用建筑物独立基础（及桩基）作为接地极，基础梁主筋（至少两根）作为接地线，无基础梁的采用40*4mm热镀锌扁钢作为接地线。
广州某新建第二类建筑物地产防雷项目，该项目接地装置利用建筑物基础钢筋作为接地装置，所有防雷接地、工作接地、保护接地、弱电接地均共用接地装置，接地电阻不大于1欧姆。
目前新建建筑物防雷接地设计基本均采用共用接地系统的方式，并且充分利用建筑物基础钢筋作为自然接地体，合理利用，降低成本，并且接地体被基础混凝土包封，可免维护、无机械损伤等优点，是目前来说民用新建建筑物比较理想的经济接地方式。
2.2铁路信号接地系统
新建铁路信号接地系统采用基础梁自然接地体做接地装置，并且在基础接地装置内采用40*4mm热镀锌扁钢设置成不大于3*3m的接地网格，并且在建筑物外围不小于1m处设置人工环形接地装置，人工环形接地装置水平接地体采用40*4mm热镀锌扁钢，垂直接地体采用50*50*5*2500mm热镀锌角钢设置。既有改造的铁路信号接地系统水平接地体采用40*4mm热镀锌扁钢，垂直接地体一般选用石墨接地模块，铁路信号接地系统要求接地电阻为1Ω。部分既有铁路运营线路防雷接地改造采用变能组合防雷装置来取代传统的接地系统。
铁路信号接地系统把经济性与实际应用相结合，后期可维护、可更换、可根据设备大修期限统一考虑，相对来说没有使用较昂贵的铜材，但也能达到良好的接地效果。
2.3地铁接地系统
某地铁站接地系统项目，鉴于该地铁接地项目所处位置的土壤电阻率极高，此接地工程由两部分组成，第一部分是利用车站结构钢筋组成的自然接地体，第二部分由敷设在车站结构底板下方的人工水平接地体和垂直接地体构成，其中水平接地体采用50*5mm铜排，敷设成网格型，垂直接地体采用长3m φ50mm壁厚≥5mm的紫铜管，和长40m φ22mm的铜包钢钻井敷设，并且在孔洞内回填降阻剂，所有铜排、铜管、铜包钢等都采用热熔焊接连接。在车站立柱内预埋接地用的钢板用于连接人工接地装置和自然接地装置，第一部分和第二部分的综合接地电阻不大于1Ω。
地铁接地材料采用铜材，主要考虑地铁建成后维修更换困难，对材料的耐腐蚀和长久性上多作考虑，另外还有杂散电流的影响等。
根据以上不同的接地项目，可见接地技术在不同的接地系统中的多样性。
3.不同的接地材料
我国国家标准上推荐使用钢材作为主要接地材料，大部分省份也采用钢作为接地材料，其主要原因是我国前期接地系统设计技术多借鉴前苏联的接地技术，另外我国前期铜储探明量的不足，在国内不容易取得铜。而钢材相对价格较低廉，较容易得到，从而提出“以钢代铜，以铝代铜”，所以大量选用钢材作为主要接地材料。
目前我国铜材已经不再作为国家战略物资，在较多的地方都能很方便购买到铜，相应的铜制品也越来越多，以铜为主要接地材料的项目逐渐增多，铜作为接地材料的优势越来越明显。我国以往采用铜材作为主要接地材料的接地项目，目前接地装置仍然合格，并且国外以铜材以及铜镀钢材料等作为主要接地材料已有较长的应用时间及实践经验，已被相关的国际标准（如：IEEE和IEC）推荐为主要的接地材料。
如今我国大部分地区和大部分的重点项目已选用导电性能强、热稳定性能好、耐腐性强的铜材做接地系统的主要材料。
另外，除以上的钢材和铜材外，随着防雷接地系统发展的材料还有石墨接地模块、镀铜钢、离子接地棒、石墨基接地体、变能组合装置等，同时也衍生出一大批防雷接地材料及配件。可见接地技术中接地材料的多样性。
4.不同的接地连接方式
传统的电焊焊接连接：利用传统的焊条通过电弧高温融化金属部件需要连接的地方而实现的一种焊接连接操作。防雷系统焊接要求为扁钢与扁钢的焊接长度不少于扁钢宽度的2倍，不少于3面焊接；圆钢与圆钢的焊接长度不应少于圆钢直径的6倍，双面施焊；圆钢与扁钢的焊接长度不少于圆钢直径6倍，双面施焊；扁钢与钢管/角钢之间的焊接，紧贴角钢外侧两面或紧贴 3/4 钢管表面，上、下两侧施焊，并应焊以由扁钢弯成的弧形（或直角形）卡子或直接由扁钢本身弯成弧形或直角形与钢管或角钢焊接。
放热焊接技术：放热焊接是利用活性较强的铝把氧化铜还原，产生化学反应所放出的热量使被焊接的金属导体融化形成连接，整个焊接过程需仅数秒，焊接时间短、安全、可靠。放热焊接连接法可以完成不同材质的接地材料之间的连接，如普通钢铁、铜、镀锌钢、铜镀钢等之间的连接；可以完成各种接地材料间不同形式的连接，如十字型、T字型、直通型等的焊接连接；还可以实现不同形状的接地材料间的连接，如铜镀钢接地棒与铜线/铜排的连接、铜线与接地镀锌钢管/钢板的连接、铜线与铜板/铜管的连接、接地线与钢筋的连接以及接地线与槽钢的连接。这种放热焊接连接的方法有着广泛的连接方式、耐腐蚀性好、接触电阻低，已逐步得到推广应用。
冷压连接技术：接地体与接地体之间采用连接夹具进行冷压连接，压力连接器、夹具、机械连接器等，绞线与绞线之间的连接大多使用压接线夹连接法。扁铜条与绞线之间、绞线与绞线之间、扁铜条与扁铜条之间的连接常采用螺栓连接，此方法与压接线夹连接法互为补充。冷压连接的关键是不用再对接地材料进行热加工，保证接地材料的稳定性。
从不同的连接方式可见接地技术中连接方式的多样性。
5.高土壤电阻率环境下的接地降阻技术
土壤电阻率的大小主要取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量，土壤中所含导电离子浓度越高，土壤的导电性就越好，土壤电阻率就越小；反之就越大。土壤电阻率的大小是决定一个接地系统电阻高低的决定性因素，影响土壤电阻率的因素是该接地系统所处的土壤地质结构、降雨量、环境温度及地理环境等。在改造一个不良接地系统时，可以改变土壤的地质结构来改变土壤的电阻率，从而达到降低接地系统的地阻值，而降雨量、环境温度及地理环境等我们是无法改变的。
目前在高土壤电阻率地区比较成熟的技术有：外引接地网、敷设水下接地网、深埋接地极、深井接地技术、爆破接地技术、填充降阻材料等，在已建成的接地装置附近有土壤电阻率较低的地方，可采用外引接地网、设置水下接地网等接地技术进行降阻；当地下较深处土壤电阻率较低时，可采用深埋接地极、深井接地技术、爆破接地技术、填充降阻材料等降阻技术进行降阻处理。高土壤电阻率地区的接地技术需结合项目现场实际情况和可使用经费进行选用合适的降阻措施。
外引接地网：已建成的接地装置附近,找一处土壤电阻率较低的地方,再建设一个新接地装置,然后把两接地装置相互连通,使接地装置的接地电阻降低以达到符合要求的接地电阻值。
敷设水下接地网：在水下设置接地网，然后与原接地装置连接，但设置水下接地网时，要注意接地极不应直接浸入溪流、河流、池塘、湖泊等的水中。
深埋接地极：将接地体埋设与更深的土壤电阻率较低，含水量较为丰富的深层土壤中，以达到降低接地电阻的效果。
深井接地技术：在较深的土壤、岩石层中具有良好的接地条件的，可采取深井接地技术，深井接地技术是通过钻井机进行深井钻孔，然后将接地材料放入钻好的孔洞中，采用接地降阻材料填充空隙，从而达到降低接地电阻的一种接地技术。
爆破接地技术：爆破接地技术是近几年发展起来的降低接地电阻的的技术，通过深井钻孔放置炸药爆破制裂，再用压力机将地电阻率的材料填入爆破空隙中，起到改良土壤特性，降低接地电阻的作用，该方法在山区岩石地面使用较多，目前根据使用测量和后期的跟踪，得到良好的降低接地电阻的效果。
填充降阻材料：在接地系统中填充土壤电阻率低的降阻材料，但填充的降阻材料应确保不会加速接地极的腐蚀和并且保证自身的稳定性，不会对周围环境造成影响。
可见不同的土壤环境下，接地降阻技术选择的多样性。
6.结束语
综上所述，不同的接地系统、不同的接地材料、不同的连接方式和高土壤电阻率地区不同的接地降阻方式，都直接反映接地系统的多样性，接地技术在综合防雷系统中无法做到完全统一。根据现阶段接地技术的发展情况来看，接地装置从国家标准的热镀锌圆钢、热镀锌扁钢、热镀锌角钢、基础内钢筋等，逐渐根据不同项目的重要性向各种耐腐蚀、稳定性强的防雷接地材料发展，如镀铜钢、铜材、不锈钢等，并且从金属接地装置逐渐往非金属接地材料发展，如石墨基接地体，还有从要求低接地接地电阻值的接地系统，到对接地电阻无要求的变能组合接地装置等。接地技术从接地材料、连接方式和不同的土壤地理环境等条件上呈现多样化，并从多角度出发考虑防雷接地的长久稳定，从而保证雷电防护系统的可靠性和安全性。
参考文献：
[1]张海锋.分析接地导体腐蚀对地网接地电阻的影响.电力系统及自动化，2018.12
[2]卢伟东、陈光辉.外引接地降低接地电阻.气象研究与应用,2010.31(z2)
[3]袁锦平.三种深井接地方式的适用性.广东电力.2003. 16(2)