有关建筑电气设备接地问题的探讨
摘要:在电气设备接地保护系统施工中,土壤特性对接地系统有很大影响,接地电阻测量方法对接地电阻的测试结果也有影响,结合弱电机房和无线通讯设备的接地保护安装施工，对电气设备接地保护技术进行分析探讨。
关键词:电气设备，接地保护，接地电阻，电涌防护
1引言
在机电设备安装过程中,电气设备的接地是必不可少的,接地系统的正确安装不仅可以保护建筑物和设备免遭意外的故障电流或雷电导致的损坏,而且还具有保护人身安全的作用。对于复杂的建筑物如智能化建筑和复杂的大型重要设备,常规的接地方法可能无法以满足要求,应当对接地安装工程中的土壤影响、接地电阻的测量进行具体分析。
2接地系统土壤特性分析
接地系统施工的目的，是给故障电流和雷电感应电流提供一个流入大地的低阻抗通道,以保证在电气设备发生故障和雷电袭击时获得安全保护。接地系统的安装施工除了要掌握有关标准、导体材料以及正确的连接方法,还要考虑不同的土壤条件。因为土壤电阻对埋设导体的总阻抗有显著影响。
2.1在接地施工中,应该考虑土壤的特性:
2.1.1含水量:一般来说,含水量越高,土壤电阻率越低,含水量降到10%以下时,电阻率将显著增加。
2.1.2土壤温度:温度低于冰点会使电阻率增高,所以在高寒地区,需要将接地极挖到冻土层以下,以保持低电阻值的接地。
2.1.3土壤类型:黑色土壤或有机物含量高的土壤能够保持较多的水分并且具有较好的电解性能,所以电阻率较低,沙土泄水快且含水量和电解性能差,故阻抗较高,岩石和灰渣性土壤不含水分和电解物质,故电阻率很高。
2.2在测得土壤的电阻率后,对于电阻率不符合要求的土壤应该设法降低电阻率,通常降低电阻率的方法有:
2.2.1增加土壤的含水量,这种方法在实际实施中十分困难。
2.2.2在土壤中加硫酸铜、硫酸镁或氯化钠等盐类。这种方法成本较低,但问题是当盐类被冲洗掉后,土壤会恢复到加盐以前的状态,必须定期对接地系统补充盐分,有些盐类可能会腐蚀导线。
2.2.3采用接地增效剂,采用接地增效剂不仅能改善接地性能,而且效能稳定,无须维护。在选择增效剂时应当注意它要和接地极、引线以及连接材料兼容。目前可供选择的增效剂有:膨润土、碳粉、导电水泥等。
3接地电阻的测量方法
在测试接地电阻是，应注意以下几点:
3.1测试接地电阻，应使用专用的接地电阻测试仪，并经过计量检定合格。
3.2测量时要考虑环境条件。对接地极而言,大地是一个电阻性的包绕环境,，在测量接地电阻时应该考虑整个临界土壤容积的电阻值,因为它能影响发生接地故障时流入大地的电流大小。
3.3正确设置辅助接地极。由于辅助接地极的正确定位与土壤湿度以及有无其它地下埋设物等因素有关,在选择辅助接地极的位置时,不能让辅助接地极太靠近被测接地极,否则测得的数据将不能反映产生接地故障时的全部电阻值。
4弱电机房的保护接地及电涌防护器的施工
4.1高层建筑物弱电机房的接地系统,为了使语音数据设备可靠地运行,而且当雷击和接地故障发生时能够保护操作人员的安全,接地系统必须有正确的等电位连接和接地。
4.2弱电机房必须要加装电涌防护器以保护电源线和数据线。直击雷防雷设备的作用是接闪，即防止雷电直接击中机房所在建筑物以及接闪器保护范围内的各种金属管线和用电设备。对于在接闪器保护范围外的各种金属导线、以及由直击雷所产生的感应雷电、建筑物内所产生的内部电涌是不能保护的，对于由电力故障所产生的部分外部电涌也是不能保护的。这包括：高压、低压动力电源线、部分网络和专用数据通信线被雷电直接击中，建筑物内的感应电动机、备用发电机、中央空调、电梯等产生的内部电涌，电力故障所产生的各种外部电涌，因为静电感应、电磁感应、电位反击等所造成的各种感应雷电等等。
4.3机房接地不可等同于设备的电涌防护，机房接地是计算机设备和精密电子设备正常工作的需要。机房接地主要是防止静电，这样可以保护机器和人员的安全，另外有些设备接地后才可以正常的工作。所以机房接地并不是用来防止雷电，必须要加装电涌防护器才可以防止雷电和内部、外部电涌。
4.4弱电机房内一般都加设电涌防护器,正确安装电涌防护器，应该注意以下要点:
4.4.1接地线的长度,施工中应该将各级电涌防护器的接地线布置的最短最直，因为不必要的地线长度会增加总阻抗,高阻抗产生的大电压降会阻碍电涌防护器的正常动作，过长的接地线加上高频瞬时过电压引起的并联谐振会导致接地形同开路。
4.4.2必须注意电涌防护器的接地线要远离无屏蔽电缆。因为接地线与无屏蔽电缆会产生电容耦合,从而使原来本不会因雷电损伤的电路受到扰动。
4.4.3最好采用多股绞线而不要使用单股铜线做接地线,因为多股绞线的表面积大,对电涌的阻抗较小。接地线的路径,应该避免电涌防护器的接地线拐90度直弯。
5.无线通讯设备的接地施工
无线通信系统的装备越来越先进，设备电路的精密集成度日益提高。感应雷电及雷电电磁脉冲的入侵很容易损坏这些电子电气设备，因此对无线通讯设备的接地应特别重视。
5.1无线通信设备防直接雷的接地
防直接雷袭击，我们一般采用避雷针、避雷带、避雷网等传统避雷装置，但要注意，避雷针应当装在高于天线尖端数米，避雷针与天线之间应有一定的间隔，以防止由于避雷针的存在而损坏天线的辐射图形影响通信效果。
5.1.1避雷地线的直流通路的电阻要求足够低，由于雷电浪涌电流较大，频谱较宽且持续时间短，因此要求必须有尽量小的电感量。
5.1.2地线不能用扁平编织线或绞合线，因为这种线电感较大，不利于泄放雷击电流，且容易被腐蚀。要尽可能使用实心金属导线。
5.1.3为了增大地表层的泄放面积，可采用埋设有一定间隔的多根接地体，且相互焊接，接地体宜采用热镀锌钢材。
5.1.4机房工作接地、保护接地、铁塔防雷接地三者应共同地网，且要求铁塔与建筑物连通。对于地处市郊、多雷区(年雷暴日大于20天以上)或建筑物较高而得不到周围建筑物防雷设施保护的台站，其地网应在地下、地面上作多点(两点以上)焊接连通，特别注意的是，在地网焊接连通时要与设备断开操作，以确保系统安全。
5.1.6通信机房内相关设施的联合接地，即机房内走线架、吊挂铁架、机架或机壳、金属通风管道、金属门窗等均应作保护接地。接地引入线应作防腐、绝缘处理，并不得在暖气、地沟内布放，埋设时应避开污水管道和水沟，裸露在地面以上部分，应有防止机械损伤的措施。
5.2无线通信设备防感应雷的接地
无论多么完善的避雷针，对感应雷击都无能为力，由于其来自线路的感应电流，加之有的系统屏蔽差，以及没有采取有效的等电位连接措施、综合布线不合理、接地不规范造成地电位反击等，因此需要运用完善的综合防雷手段构成一套完整的感应雷防雷体系。
5.2.1机房内的设备首先要做到保护地、工作地等电位连接，特别是相关设各机箱的外壳必须接地，以最大程度上减少二次感应雷击的危害。机房内的接地汇集线可安装在地槽内、墙面或走线架上，接地汇集线应与建筑钢筋保持绝缘。
5.2.2通信站传输射频信号的同轴电缆馈线一般都有金属外护层，应在上廓、下部和经走线架进机房入口处就近接地，在入机房处的接地应与地网引出的接地线直接连通，以泻放线缆在外界感应的雷电流。
5.2.3为防感应雷击的二次破坏效应，我们必须重视接地线的布设，不可将避雷器接地线与供电或信号线路混合捆扎，因为一旦发生雷击，避雷器作用时强大的泻放电流将在瞬间再次感应同向的邻近线路，从而造成相联设备受损。
6结论
在电气设备接地系统设计施工中,不仅要考虑接地系统的理论线路,更重要的是要考虑施工环境、土壤特性以及改善方法、接地导体的材质以及安装工艺，并通过正确的接地系统施工和测试,实现电气设备可靠接地，对弱电机房和无线通讯设备等特殊电气设备的接地，应采用特殊的接地措施，以保证电气设备安全运行。
参考文献:
1、《电力系统接地技术》，金良，曾嵘著，科学出版社，2007年02月出版
2、《接地装置的运行与改造》，李景禄编著，水利水电出版社，2005年05月
3、《建筑防雷与电气安全技术》，芮静康著，中国建筑工业出版社，2003年出版
4、《接地技术与接地装置》，陈家斌主编，中国电力出版社，2003年02月出版
5、《电气电子系统防雷接地实用技术》，周志敏，周纪海，纪爱华编著，电子工业出版社2005年12月出版