摘要論文針對防雷設(shè)計(jì)中電子設(shè)備的防雷接地，從外部防雷裝置中接地體的選用、有效降低接地電阻的大小來符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求以及選擇合適的聯(lián)合接地方式等3個(gè)方面闡述了合理接地的問題。通過對布線、屏蔽和接地方式，空間電磁場對通信線路的電磁感應(yīng)影響情況和降阻劑對接地電阻的影響試驗(yàn)，總結(jié)出了能夠保護(hù)電子設(shè)備的安全布線和接地方式。
　　關(guān)鍵詞防雷；接地；電子設(shè)備
　　0 論文引言
　　隨著電子技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其他電子信息設(shè)備已深入各行各業(yè)，但是這些以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的電子設(shè)備因其集成度高、工作電壓低、運(yùn)算速度快，其耐過電壓、過電流和抗雷電電磁脈沖的能力差，極易遭受雷電的危害，從而使雷電災(zāi)害由電力和建筑這2個(gè)傳統(tǒng)領(lǐng)域擴(kuò)展到幾乎所有行業(yè)，特別是通訊系統(tǒng)、信息技術(shù)數(shù)據(jù)中心、計(jì)算機(jī)中心以及微電子生產(chǎn)企業(yè)等重要目標(biāo)，如果遭到雷擊，產(chǎn)生的危害是非常嚴(yán)重的。
　　為了更好地預(yù)防雷擊對電子設(shè)備的傷害，必須進(jìn)行防雷設(shè)計(jì)，而接地是防雷技術(shù)中最重要的環(huán)節(jié)，更要加以重視，以往對電子設(shè)備接地存在一些誤區(qū)，下面將分析一下電子設(shè)備防雷設(shè)計(jì)時(shí)的幾個(gè)接地問題。
　　1 防雷接地的目的
　　接地的目的是使雷電流通過低阻抗接地系統(tǒng)向大地釋放，從而保護(hù)電子設(shè)備、建筑物和人員的安全。雷擊損壞設(shè)備可分為受雷電直擊、受感應(yīng)雷影響所致2種情況。接地是分流和釋放直擊雷和感應(yīng)雷電磁干擾能量的最有效的手段之一，也是電位均衡補(bǔ)償系統(tǒng)基礎(chǔ)。
　　沒有良好的接地系統(tǒng)或者避雷設(shè)施接地不良都會成為引雷入室的禍患，同時(shí)還提供了雷電電磁脈沖對電氣和電子設(shè)備產(chǎn)生電感性、電容性耦合干擾的機(jī)會。良好的接地，才能有效地降低引下線上的電壓，避免發(fā)生電位反擊。
　　接地系統(tǒng)包括內(nèi)部電子設(shè)備防雷接地系統(tǒng)和外部防雷接地系統(tǒng)2部分，內(nèi)部防雷接地主要包括接地方式選擇、雷電過壓保護(hù)和內(nèi)部屏蔽距離等，外部防雷接地系統(tǒng)主要存在接地體的選用與降低接地電阻的大小等問題。
　　2 接地問題
　　2．1 電子設(shè)備合適的接地方式
　　一些人認(rèn)為為了保護(hù)電子設(shè)備免遭雷擊損壞，設(shè)備的接地應(yīng)該采用單獨(dú)的“通信地”，需要和建筑物防雷接地分開。這種理解是錯(cuò)誤的。
　　在同一個(gè)機(jī)房電子設(shè)備中，可能有多種接地極，如避雷接地極、電源中性點(diǎn)接地極、電氣和電子設(shè)備的保護(hù)接地極以及電子設(shè)備系統(tǒng)屏蔽接地極等，它們可分為強(qiáng)電保護(hù)接地極和弱電抗干擾接地極。如果電子設(shè)備機(jī)房設(shè)置2個(gè)分開的地網(wǎng)，其實(shí)2個(gè)地網(wǎng)之間是有一定關(guān)系且互相作用的，而不是徹底分開的，雷電流通過避雷強(qiáng)電接地地網(wǎng)泄人大地時(shí)可造成接地點(diǎn)附近的地電位大幅度升高，隨著地電位的上升抬高了本身的電位，這樣雷擊發(fā)生時(shí)不同的接地體之間產(chǎn)生電位反擊。地電位反擊很可能導(dǎo)致電子設(shè)備的一些接口引入過大的雷擊過電壓和過電流，即使接口部分有合理設(shè)計(jì)的防雷電路，電子設(shè)備也不能有效地防止這種情況下的設(shè)備遭受雷擊損壞。
　　另外，線路屏蔽也必須良好接地，對傳輸線路采取屏蔽措施，是降低感應(yīng)雷擊破壞的有效方法。例如：計(jì)算機(jī)房應(yīng)敷設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)，屏蔽網(wǎng)應(yīng)與機(jī)房內(nèi)環(huán)形接地母線均勻多點(diǎn)相連。機(jī)房內(nèi)的電力電纜(線)、通信電纜(線)宜盡量采用屏蔽電纜。架空電力線由終端桿引下后應(yīng)更換為屏蔽電纜，進(jìn)入機(jī)房前應(yīng)水平直埋長度50m以上，埋地深度應(yīng)大于0．8m，屏蔽層2端接地，非屏蔽電纜應(yīng)穿鍍鋅鐵管并水平直埋50m以上，鐵管2端接地，這樣才能最大限度地減少感應(yīng)雷擊侵入的渠道，保證等電位連接。
　　通過模擬不同的布線、屏蔽和接地方式，空間電磁場對通信線路的電磁感應(yīng)影響情況試驗(yàn)，對計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在內(nèi)的布線和接地方式得出如下結(jié)論：
　　通信電纜以及地線的布放應(yīng)盡量集中在設(shè)備機(jī)房的中部。通信電纜線槽以及地線線槽的布放應(yīng)盡量避免緊靠設(shè)備機(jī)房立柱或橫梁并沿設(shè)備機(jī)房立柱或橫梁布線較長的距離，通信電纜線槽以及地線線槽的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能位于距離變電所立柱或橫梁較遠(yuǎn)的位置。高頻電纜在進(jìn)入機(jī)房前其金屬屏蔽外皮，至少有2處與避雷設(shè)備引下線連接。接地方式應(yīng)采用聯(lián)合接地方式，電子設(shè)備的強(qiáng)電保護(hù)接地和弱電抗干擾接地接地必須和建筑物的防雷接地共用一個(gè)地網(wǎng)，交流工作接地、安全保護(hù)接地、直流工作接地、防雷接地等4種接地應(yīng)共用一組接地裝置，有無線發(fā)射電子設(shè)備的，要求機(jī)房地網(wǎng)、天線地網(wǎng)和配電地網(wǎng)等連接成一個(gè)統(tǒng)一的地網(wǎng)。
　　2．2 如何選用接地體
　　接地體的選擇上應(yīng)該按照不同的環(huán)境條件選用相應(yīng)的接地體接地體包括人工接地體和自然接地體。人工接地體有2種基本形式：垂直接地體和水平接地體；垂直接地體常采用鍍鋅圓鋼、鍍鋅鋼管、鍍鋅角鋼或不等邊角鋼等，水平接地體多采用鍍鋅圓鋼、鍍鋅扁鋼，焊接處應(yīng)涂防腐漆，一般情況下垂直接地體用截面為L50mln×50mln×4mln，長度為2500mln的鍍鋅角鋼；水平接地體用截面為40mln×4mln的鍍鋅扁鋼。
　　在土壤電阻較低的地區(qū)，多采用垂直接地體形式，為了減少相鄰接地體的屏蔽效應(yīng)，垂直接地體間的距離及水平接地體間的距離一般為5m，埋置深度不小于0．6m；另外，為防止直擊雷，降低跨步電壓，人工接地體應(yīng)距離建筑物出人口和人行橫道的有效長度(從接地體到引下線的連接點(diǎn))應(yīng)不小于3m。
　　在土壤電阻較高的地區(qū)，根據(jù)電阻率的高低應(yīng)采用4—6根40—100m長的射線(按射線狀埋設(shè)的接地體，以下同)，對于近處60m以內(nèi)有土壤電阻率較低地帶，可采用外引接地再加幾根射線。
　　2．3 接地電阻
　　良好的接地效果是防雷成功的重要保證之一，雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，雷電流是一個(gè)幅值很大、陡度很高的沖擊波電流。要想達(dá)到良好的防雷效果，接地電阻必須越小越好，而接地電阻的大小，是接地效果好壞的表征。根據(jù)GB／T2887—2000《電子計(jì)算機(jī)場地通用規(guī)范》規(guī)定，防雷保護(hù)地的接地電阻不應(yīng)大于1OQ，所以設(shè)計(jì)時(shí)必須保證接
　　地電阻阻值滿足國標(biāo)要求。
　　接地電阻包含接地體與接閃器之間的連線電阻、接地體本身的電阻、接地體與土壤的接觸電阻、當(dāng)電流流人土壤后，土壤的電阻等4部分。所以接地電阻的大小取決于4個(gè)方面，解決的辦法如下：①接地體與接閃器之間的連接線宜短而直，材料為多股銅線；②接地體之間所有焊接點(diǎn)，除澆注在混凝土中的以外，均應(yīng)進(jìn)行防腐處理。接地體之間焊接時(shí)，焊接長度要求對扁鋼為寬邊的2倍，對圓鋼為其直徑的10倍；③接地體與土壤的接觸電阻的大小與接地體的形狀、接地體與土壤接觸的松緊程度直接有關(guān)。要求接地體與土壤的接觸要緊密，同時(shí)面積要足夠大，在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中應(yīng)采用鍍鋅等防腐措施或加大截面，并將焊接處涂上防銹漆；④當(dāng)電流流入土壤后，接地電阻與土壤的電阻率有關(guān)，有關(guān)人工接地體接地電阻阻值簡易計(jì)算式如表1所示。
　　由表1可以看出接地電阻與自然土壤電阻率P成正比，與接地體的總長度成反比。土壤的電阻率與土壤結(jié)構(gòu)(如黑土、粘土和沙土等)、土質(zhì)的緊密度、濕度、溫度以及土壤中含有可溶性的電解質(zhì)有關(guān)，范圍從幾Q．m(如陶黏土10Q．m)到幾十萬Q．m(如花崗巖200000Q．m)，一般土壤電阻率都在102～10Q．m，而降阻劑已經(jīng)能做到10。Q．m，所以要達(dá)到接地電阻要求，降低接地電阻，必須采用接地降阻劑來改善土壤的電阻率．D，改善導(dǎo)電性能，增大接地體的有效半徑，從而增大接地體的流散面積，減小接觸電阻。
　　將降阻劑敷在接地電極和自然土壤之間就猶如增大了接地電極的直徑一樣，從而使接地電阻減小，在降阻劑澆灌的時(shí)候是半流體狀態(tài)，使它與周圍的土壤接觸緊密，減少了接觸電阻。同時(shí)需要在降阻劑的材料甄選和施工、工藝等多方面采取措施。
　　接地裝置如圖1所示，其中接地圍框?yàn)?mmX6m，單根射線采用10mill的圓鋼。長度為33m，埋深0．6m，土壤為強(qiáng)風(fēng)化土壤層，土壤電阻率為792Q．m。
　　分別對接地構(gòu)件全部包覆降阻劑、圍框及1／3射線包覆降阻劑、圍框及2／3射線包覆降阻劑和全部不包覆降阻劑等多種情況下的接地電阻進(jìn)行了測量，測量結(jié)果如表2所示。
　　從試驗(yàn)結(jié)果可以看出：①全部不包覆降阻劑的時(shí)候，接地電阻為16Q，所以這時(shí)是不滿足不大于10Q的國標(biāo)要求；②在全部接地構(gòu)件包覆降阻劑后，接地電阻值從16Q下降到1．8Q，降低80％以上，說明降阻劑可起到顯著降阻作用，滿足國標(biāo)要求；③當(dāng)圍框及1／3射線包覆降阻劑時(shí)，接地電阻從16Q下降到4Q，繼續(xù)施加降阻劑時(shí)，下降速率己趨于平緩，說明后端2／3射線長度包覆降阻劑所起到的降阻效果較小。
　　3 論文結(jié)束語
　　分析了電子設(shè)備在防雷接地技術(shù)上的接地方式、接地體選用、接地電阻和降阻劑選擇等一些問題，驗(yàn)證了降阻劑包覆接地構(gòu)件對接地電阻的影響，合理接地應(yīng)采用聯(lián)合接地方式、低阻、高效、抗腐蝕的接地模塊、高效低毒低腐蝕性降阻劑和合理的材料、工藝流程、施工方法。
　　總之，要做好電子設(shè)備的防雷工作，一定要從實(shí)際出發(fā)，堅(jiān)持經(jīng)濟(jì)性、合理性和靈活性，因地制宜，避免不必要的浪費(fèi)。防雷是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，只有充分重視起來，預(yù)防好所有可能引入雷電的途徑，才能真正起到防護(hù)雷電，保障人員和設(shè)備安全的作用。