办公楼的接地方案探讨

　　1　接地原理分析

　　1.1　接地种类

　　办公楼接地包括防雷接地、交流工作接地、保护接地、防静电接地、电磁兼容性接地(包含屏蔽接地、电路参考点直流接地等)几种分类。

　　1.1.1　防雷接地

　　(1)雷击原理：天空云层与大地之间可以看作是一个电容，中间空气是绝缘介质，当云层带电时，大地会感应出相反极性的电荷;闪电时，局部空气由绝缘体短时间内成为导体，如图1所示。这是因为空气并非理想绝缘，空气中存在脱离了空气分子的游离电子，在云层电压的作用下，向正极移动，失去电子的空气分子向负极移动，两者都成为电容漏电的载流子，载流子在移动中与空气分子碰撞，会将能量转化为分子的热运动或将空气分子电离，从而产生更多的载流子，当云层高度较低、空气湿度较大、温度较高时，空气分子的电离会迅速加剧，直至全部电离，这时空气完全被击穿形成了导体，于是便出现了云层对地的闪电现象。

图1

　　(2)雷击的影响有两种：响应雷和直接雷。响应雷是闪电电流引起的强大电磁场，在大楼的线路上感应出很高的电压从而造成线路击穿;直接雷是雷电直接击中大楼，在接地体上产生高压(R3上的电压)，使地电位升高，造成地线对设备和线路的反击穿，直接雷还会在大楼楼体上产生高压(R2上的电压降)，威胁人身和设备安全。联合接地和安装电涌保护器(SPD)是防反击穿的有效途径。而大楼主钢筋的笼式接地则是解决响应雷和直接雷楼体高压的最佳方法，具体就是将建筑物主钢筋焊接在一起，并与楼顶的避雷装置、楼底的接地网、各楼层的均压网、环型接地母线等焊成一个电气上连通的笼式接地系统，即法拉第笼，参见图2和图3。

图2

图3

　　(3)法拉第笼的重要性

　　法拉第笼是一个由金属或良导体形成的笼子，它是以电磁学的奠基人、英国物理学家迈克尔?法拉第的姓氏命名的一种用于演示等电位、静电屏蔽和高压带电作业原理的设备。它是由笼体、高压电源、电压显示器和控制部分组成。其笼体与大地连通，高压电源通过限流电阻将10kV直流高压输送给放电杆，当放电杆尖端距笼体10cm时，出现放电火花。根据接地导体静电平衡条件，笼体是一个等位体，内部电位为零，电场为零，电荷分布在接近放电杆的外表面上。人体触电的原因是身体的不同部位存在电位差，强电流通过身体，此时手指虽然接近放电火花，但放电电流是通过手指前方的金属网传入大地，身体并不存在电位差，没有电流通过，所以没有触电的感觉。高压带电作业操作员的防护服就是用金属丝制成，接触高压线时形成等电位，人体不通过电流，起到保护作用。外壳接地的法拉第笼可以有效地隔绝笼体内外的电场和电磁波干扰，这叫做“静电屏蔽”。许多仪器设备采用接地的金属外壳可有效地避免壳体内外电场的干扰。