通信局（站）接地问题涉及到许多方面，包括一些不清楚的和己经非常清楚的问题，随着时间的推移、技术的进步，一些问题已经达到统一和明了，另外一些问题也被人们认识。但还是存在一些困惑人们的问题，例如通信局（站）的接地电阻；接地网的形式；地网冲击电流的有效半径；通信局（站）内部的等电位连接等等。 对于工程设计 , 一些国际建议如国际电联（ITU） K56 “ 无线通信基站的雷电防护”，其可操作性、可参考性较差，这些还有待我们在实际中去解决，去制订符合通信局（站）特点的标准和规范。现将作者 1992 年 3 月 28 日在广州召开的全国邮电微波站防雷接地会议的发言稿 —— 《微波站地网优化设计问题的考虑与接地电阻的测量》刊登出来，再次请各位专家参考，并希望对通信局（站）接地问题的讨论有所帮助。

　 目前微波站有各种各样的地网，接地电阻值从几欧～几十欧不等。这主要由微波站所处的地理环境和土质以及站址所在地区土壤电阻率所决定。对于正在运行的微波设备，由于制造厂家对设备本身接地电阻的大小尚无明文规定，实践和理论也未证明接地电阻的大小对微波设备技术参数以及信号传输有多大的影响。从理论上讲，防雷接地的接地电阻越小越好，这是因为接地装置上流过的雷电流会使接地点的地电位升高，产生过高的接触电压和跨步电压，机房内的反击电压也高，因此地网的设计主要从防雷的角度考虑，尽可能降低接地电阻的数值。但对于山区微波中继站实际所处的地理位置与雷电的活动区域有着一定的联系，而且土质很差，多为碎石土壤、风化岩或花岗岩石，表面土仅十几～几十厘米厚，土壤电阻率极高，要使微波站地网接触电阻做的很小是极为困难的。因此，对微波站地网的优化设计，是当前微波站接地工程中的重要课题。

 

微波站地网设计的主要目的在于：在流往地中的雷电流路径上得到最低的，经济上可行的接地电阻，把雷电流产生的电势保持在安全范围内。微波站地网优化设计是根据具体情况，应用优化观念和方法，力争使微波站接地设计达到最优状态。由于长期以来，微波站地网设计者对于地网缺乏正确概念，没有将一般微波站接地地网看作一个二维平板，而采用不长的垂直接地体（垂直接地体的长度与地网等效半径相比，小一个数量级），致使无论在地网上打入多少根电极，即便联成厚度 2 ～ 3 米的实体钢板地网，也不会对降低接地电阻有明显的作用 〔 1 〕〔 3 〕〔 6 〕 。甚至设计时沿用过去日本的大面积铜板接地或将钢板埋入降阻剂中。因降阻剂的良好导电性（≤ 0.1 Ω· m ），已基本起了接地体作用，因而埋入降阻剂中的钢板，也是白白浪费（另外，钢板接地体也仅仅是其外廊尺寸起作用，中间金属则基本不起作用）。总之微波站接地优化设计的涉及面很广，因素很多，本文着重讨论与地网优化设计有关的几个问题：

①地网大小及网格数与接地电阻的关系；

②地网与冲击半径、网格与均衡电压接触系数的关系；

③微波站外引接地体的极限长度；

④降阻剂与接地电阻的关系；

⑤微波站地网接地电阻正确测量问题。

 

1 ．地网大小及网格数与接地电阻的关系

1 ． 1 微波站的接地装置一般有地网组成，参见图 1 。

它为环路互联联合接地的接地形式，并作为公共接地网降低阻抗的一种方法，这种方法有利于均衡微波站地电位，增加雷电流散流能力。

作为复合接地体（以水平接地体为主，且边缘闭合）的接地电阻：

R=0.44 +0.159 Ln 　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 1 ）　　　　　　　　　　　　　　　　　

式中： A ——接地网的总面积（米 2 ）；

L ——接地体的总长度，水平和垂直接地体的总和，（米）；

D ——水平接地体的直径，（米）；

H ——水平接地体的埋深，（米）；

ρ——土壤电阻率（Ω· .m ）。

 

 

图 1 微波站的接地装置

从公式可以看出接地电阻主要取决于接地网的面积，而公式的后一项说明接地网的埋深，接地体的直径以及网内的水平和垂直接地体的总长度对减少接地电阻的作用很小，通常仅占 R 总数的 8% 左右。根据 GBJ-65-83 《工业与民用电力装置的接地设计规范》 〔 2 〕 ，对于上述复合式接地网的工频接地电阻的计算，上式 R 约为：

R ＝ ＝ 0.443 ＋ ≈ 0.5 　　　　　　　　　　（ 2 ）

由此可见接地网的接地电阻主要和接地网的面积有关，附加于接地网上的 2 ～ 3 米的垂直接地体对减少接地电阻的作用不大。作为优化设计关键在于建立“非优”观念和“失误”观念，对于地网的设计，那种认为加密垂直接地体可减小接地电阻的观念是不可取的 〔 13 〕〔 16 〕 。如西南有个 35kV 变电所，连续 3 年改善接地，每年埋入地网中 5 吨钢材（水平或短垂直接地体）仍不见明显效果；又如某 27.5kV 电气化铁路变电所，地网 90 × 90m 2 ，在地网四周打入约 7m 的垂直接地体，并浇灌降阻剂，结果接地电阻仅降低 9 ％，这是典型的非优化地网设计。

从另一个角度讲，一个由多接地体组成的地网可以近似地当作一块孤立的平板，它的电容主要是由它的面积尺寸来决定的，附加于这个平板上的有限长度（ 2 ～ 3 米）的垂直接地体，不足以改变决定电容大小的几何尺寸，因而电容增加不大，亦即接地电阻减小不多。

这说明增大接地网的面积是减少接地电阻的主要因素。只有当附加的垂直接地体的长度与地网的等效半径可以比较时，地网趋近于一个半球时，电容才会有较大的增加，从而才可能显著降低接地电阻，但是即使在这种情况下，接地电阻减小仅 36.3 ％。这个结果可由下式推出：

地网等效埋深为零，半径为 r 的圆盘：

R 圆盘＝ ＝ R1

当地网等效埋深为零，半径为 r 的半圆球时：

R 半圆球＝ ＝ R2

两者之比 R ＝ R2/R1 ＝ 0.637 。

1 ． 2 微波站地网网格密度的优化考虑

地网中相距较近的接地体不能充分利用，这种接地体间的相互屏蔽引起的屏蔽效应是由电流流入大地时电场重叠而产生的（接地体的电阻主要是靠位于接地体附近土壤区域大地电阻率所决定的，由于上述电场是叠加的，所以每一个接地体附近的电流密度变得不均匀，使得接地体附近的土壤有效面积减少，或者使流散电阻增加）。当接地体按照同心圆的方式（即一环套一环）或者地网以直角小方格配置时，由于接地体的相互屏蔽作用，其利用率特别低，此时设置在网格结点上的垂直接地体的利用系数仅仅达到 0.15 ～ 0.20 。因为这时对接地电阻数值起主要作用的是接地体的外环部分，而不是网格内部接地体的数量，所以增加地网内网格数目以减少地网接地电阻值 , 既不经济又非优化设计考虑。

据有关资料介绍：如果一般复合式地网的接地电阻 R 为 100% ，则实心钢板地网接地电阻约为 90%R ，而中空的环形地网（只有周边有接地体）的接地电阻约为 110%R ，房屋建筑物基础（在一般有钢筋的地基较深，而建筑物中间有空隙）的接地电阻约为 80%R 。可见加密水平接地体，增设垂直接地体对微波站地网的接地电阻无显著作用。

图 2 网孔个数和接地电阻的关系

关于接地电阻与接地网孔的关系 , 美国《电磁兼容性设计手册》（ AFSC － DH1 － 4 ）认为：“从设计的经济效益方面考虑，地网应尽可能覆盖大的面积以降低其接地电阻，而且网孔数目不宜多于 16 个”。这与我国水利电力部门的试验结果是相符的；当接地网孔大于 16 个时，接地电阻减小很慢，例如 16 个与 2 个网孔的正方形接地网相比，接地电阻减少 23% ；与 4 个网孔的正方形接地网相比，仅减小 10% 。网孔个数和接地电阻的关系用图 2 表示（图中 R 为平板的接地电阻）。

由此可见，加大地网网格的密度以降低接地电阻的方式并非优化设计所推荐的，如将多于 16 个网孔的接地体用来增大接地网的面积，对于减小接地电阻的效果要好得多。

1 ． 3 ．接地电阻与微波站地网面积的大小从 R ＝ 0.5 ρ / 可以看出，在相同大地电阻率的条件下，要使地网接地电阻减少，就要增加地网的面积，表 1 列出了在不同土壤电阻率时保持 R 为 5 Ω时的地网面积。

表 1 R 为 5 Ω时大地电阻率与地网大小的关系

R ＝ 0.5 ρ / ＝ 5 Ω时
ρ ( Ω .m.)	100	200	400	800	1000	1600
S (m 2 )	100	400	1600	6400	10000	25600

 

由表 1 可见，在高电阻率的山区，微波站地网的接地电阻要控制在 5 Ω是难以实现的。

2 ．地网与冲击半径，网格与均衡电压接触系数的关系

对于建在山上的微波站，由于所处的位置往往比周围的山地显得突出，地理位置又与雷电的活动区域有着一定的联系，加之山上一般多为岩石或多石土壤，要使防雷接地电阻在有限的面积做得很小（如 5 Ω）是不可能的，为此建在山上的微波中继站采用了均衡大地电位，实施联合接地及改进地线的敷设方法，可以在雷击时使站内各处电位同样上升，局内设备相互间的冲击电压均衡，增加雷电泄流能力，因而可对微波中继站接地电阻大小不必要过于严格，但毕竟存在均衡大地电位接地网的经济合理使用面积问题。地网大小的优化设计，是本节讨论的主要问题之一。

2 ． 1 接地网与冲击半径

一个避雷针的接地体接闪时所呈现的电阻，与直流、工频电流的接地电阻有显著不同，对于雷电在土壤所发生的物理过程和工频有着相当大的区别，它们的最主要区别在于雷电的形成过程以及土壤对高频电磁波传输特性所决定的。雷电流是个冲击波，而且具有非常大的电流值，由于雷电流幅度很大，在接地体附近形成的电场强度超过了土壤的冲击击穿强度而产生电弧式火花放电，结果相当于增加了接地体的尺寸，因此，在实际雷电流作用下接地网的接地电阻值减小了。

雷电流通过接地体向大地散流时有下列特征：

① 当雷电流通过接地装置流入土壤时，由于电流幅值很大，在接地体周围形成强大的电场，土壤呈现的电阻率，也受到电场强度的影响，随着电场强度增加，也就是随着电流密度的增加，土壤电阻率随之减少。

② 雷电流相当于高频电流，除接地体的电阻和电导外，接地体的电感和电容对冲击阻抗发生作用，其用的大小，决定于接地体的形状，冲击电流的波形和幅值，以及土壤中电的参数ε r 和ρ，即大地的介电系数和大地电阻率。

③ 冲击电流在地中流动时，由于高频电流的集肤效应，不象直流和工频电流那样穿透很深的地层，而是在距离地面不太深的范围流动。

④ 雷电流通过接地装置流入土壤时，当接地体周围电场强度达到一定数值时，电压和电流不是直线关系，而呈现非线性。

所以，冲击电流或雷电流通过接地体向大地散流时，不再是用工频接地电阻，而是用冲击接地电阻来度量冲击接地的作用。接地装置对地冲击电压的幅值与冲击电流幅值之比，则称为冲击接地电阻。由上述冲击接地电阻的定义可以看出，冲击接地电阻是一个人为的概念，并无具体的物理意义，因为冲击电压幅值和电流幅值往往不是在同一个时间出现的（由于接地体的电感作用，冲击电压幅值出现在电流幅值之前）。把两个在不同时间发生的量之比定义为冲击接地电阻并无物理意义，但在工程上利用这个定义却很方便，因为，可在已知冲击电流的幅值和冲击电阻的条件下，计算出冲击电流通过接地体散流时的冲击电压幅值。

一个接地地网的面积不论有多大，在工频时，是可以把接地体的表面近似地看成等位面，故接地网全部面积都能得到利用。但是，许多根接地体在地中构成的网状接地体，在冲击电流的作用下，当土壤电阻率和介电系数一定时，接地网的冲击等效半径就是一个常数，而冲击等效半径要比接地网面积的等值半径小得多，即在冲击电流的情况下，仅仅利用接地网很小的一块面积。在工频时，接地电阻之所以和接地网面积的平方根成反比，是因为接地网上的电位比较均匀，全部接地体都起着散流作用，接地体得到充分利用的缘故。但在雷电流作用下，情况就不同了。由于接地体的电感作用，接地网的电位呈现不均匀性，离开雷电流引入点愈远的地方，接地体上的电位就愈低，甚至电位为零，其变化规律按指数曲线衰减，只有雷电流引入点附近一块接地网才起着散流作用，而且散流的程度与这一块面积上的电位分布成正比。

冲击等值半径与接地网面积的等值半径之比：

＝ （ 1 － ）　　　　　　　　　　　　　　（ 3 ）

式中： r ch —冲击等值半径（ m ），

r —接地网面积的等值半径（ m ）；

A —接地网面积（ m 2 ）；

ρ—土壤电阻率 ；

ε r ― 地的相对介电系数，这里ε r ＝ 9 。

 

表 2 在不同土壤电阻率条件下，冲击半径与接地网等值半径的利用率百分比

r ch / r(%)	A=100	A=400	A=1600	A=6400
250	53.44%	33.19%	17.57%	8.82%
500	71.63%	53.44%	33.19%	17.57%
1000	84.19%	71.63%	53.44%	33.19%
2000	91.6%	84.19%	71.63%	53.44

 

在不同的大地电阻率和地网的面积条件下，两者之比可为微波站地网优化设计提供一考虑方案。表 2 列出了土壤电阻率ρ =250 ～ 2000 Ω .m, 地网面积 A=100 ～ 6400m 2 时冲击等值半径与接地网面积的等值半径的变化规律。

由表 2 可以得出一个结论，在微波站地网优化设计时，根据微波站所处的具体地理环境，其接地网的大小应控制在（ 20m ） 2 =400m 2 内，这时地网在雷击时冲击等值半径利用率在高电阻率土质的情况是较高的（在大地电阻率为 2000 Ω .m 时为 84.19% ） , 在大地电阻率低于 500 Ω .m 时，地网可小于 4000m 2 。这样加之外引水平接地体，地网的利用率可更高。另外，考虑到垂直接地体能起到集中接地散泄雷电流之用，可在冲击等值半径处打入一圈垂直接地体，其等效半径应以铁塔为中心。此时垂直接地体是为了散泄雷电流，而不是以减小地网接地电阻为目的。

 

2.2 网格与均衡电压接触系数的关系

实施微波站联合接地均衡电位的目的，除了减小设备上的反击压外，另一个目的是减小地网内的最大接触电位差（当电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距离为 0.8 米处与沿设备外壳，或墙避离地面的垂直距离 1.8 米处两点间的电位差， 称为接触电位差，人体接触该两点时所承受的电压，称为最大接触电压），接地网地面的最大接触电势，可近似按下式计算：

E jm =K j E m

式中， E jm ― 最大接触电热 ( 伏 ) ；

K j ― 接触系数；

E m ― 接地装置的电位 ( 伏 ) 。

其最大接触系数 E jm 与地网网孔的个数关系由图 3 所示。

 

图 3 最大接触系数 E jm 和网孔个数 N 的关系曲线

（接地网面积 A=40 × 40 米 2 ，接地体直径 d=0.02 米 , 埋深 h=0.6 米）

 

由此可见，最大接触系数随网孔个数增加而下降的梯度和接地电阻随网孔个数增加而下降的梯度是相似的，这说明了用增加网孔个数而减小接触系数和减小接地电阻一样，不能作为主要方法。一般地网网孔可采用 3 × 3 m 2 或者 5 × 5 m 2 。当然，最好能利用冲击电流进行现场实际测量和校核。

另外，由于现在微波站站内地面一般都采用高电阻率的地面结构，其平均击穿强度远高于土壤，并且限了通过人体的能量，其效果十分显著。

 

3 ．微波站引外接地的极限长度

微波站设在高电阻率的山上，如附近有可资利用的导电良好的土壤及低电阻率的地层和水源（河流及其它）时，采用引外接作为微波站本身均压网或辐射型接地装置的辅助措施是合理的。这是因为在高电阻率地区设立微波站，为了减小接地电阻，仅仅依靠在土壤中埋设大量的接地体和采用人工改造土壤电阻率的方法，即不经济，又不稳定。由于山区土壤层潮湿程度随季节的变化而变化，因此地阻值变化也较大，在采用这些措施后，其接地电阻往往还不能满足要求。所以在上述条件下，如果采用引外接地，并且与其它措施相结合，就可能使微波站的设备及人身安全都得以保护。例如厦门某电信大楼，其基础建立在多岩的山顶上，电阻率高达 3000 Ω· m 以上，在这样高的电阻率条件下建站，要做到通信设备和防雷系统所需的接地电阻值是很困难的，但接地设计妙地利用岩石间多缝隙和外引山下水井中的接地体，使防雷接地电阻做到 3 Ω左右，工作地线接地电阻达到了 0.1 Ω。该地虽属多雷地区，但从建站至今无雷害发生。所以微波站正确的引外接地，不仅可以节约投资，而且可有效地降低接地电阻。

但引外接地有一个长度极限的问题，当超过最大引接长度后，由于接地引线自身的电阻和电感产生压降，会使所接的末端接地体的利用程度大大降低，影响引外接地的效果。在工频情况下，由于分布在接地体上的电位比较均匀，接地体都起着散流的作用，接地体得到了充分的利用（在变电站工程，有引外接地 500 米的事例）。但在雷电流（相当于高频电流）作用下，除接地引线的电阻和电导外，还有电感和电容对冲击电流发生作用，使冲击电阻增大。接地引线愈长，雷电流波头时间愈短，则冲击电阻增大得愈多，并且由于接地引线的电感作用，阻碍了雷电流引外接地接体后的泄放，相当于增加了接地电阻。所以在微波站引外接地优化设计时，正确估算引外接地引接线的长度很重要的。

国内外对引外接地的有效长度规定如下：

德国对引外接地的极限长度用下式表示：

L ＝ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 5 ）

式中， L ― 接地体的极限长度（ m ）；

ρ ― 大地的电阻率（Ω· m ）；

t ― 雷电流的波头时间（微秒）。

美国电气和电子工程学会电力工程分会在一篇《接地系统的冲击阻抗》论文中，在实验的基础上得出下列经验公式：

单根水平接地体，引下线接于一端，有效长度＝ 1.4 。；

单根水平接地体，引下线接于中间，有效长度＝ 1.5 ；

两根水平接地体，十字交叉，引下线接于交叉点，有效长度＝ 1.85

IEC 的 81 (Secrctariat)13/1984 年 1 月的文件 (TC81 第 4 工作组的进展报告 ) 其附件 ( 防雷中接地体的有效长度 ) 中提及 : “由于电脉冲在地中的速度是有限的，而且由于冲击雷电流的陡度是高的，一接地系统仅有一定的最大延伸长度有效地将冲击电流散流入地”。并在附件的附图中画出两条线，其一是接地体延伸长度最大值 Lmax ，它对应于长波头，即对应于雷闪对大地的第一次闪击；另一是接地体延伸长度的最小值，它对应于短波头，即对应于雷闪对大地在第一次闪击以后的闪击，将 Lmax 和 Lmin 以公式表示：

Lmax=4 (6)

Lmin=0.7 (7)

取其平均值

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 8 ）

我国的建筑物防雷规范参照上述规定，对引外接地的长度规定不宜大于 2 。

表 3 列出了在不同大地电阻率条件下 , 引外接地的极限长度：

表 3 土壤电阻率不同时 , 引外接地的极限长度

土壤电阻	100	200	400	800	1600	3200
引外接地长度 L(m)	20	28.3	40	56.7	80	113

 

4 ．微波站地网降阻剂的应用与接地电阻

接地工程应用较多的经过鉴定的降阻剂有两种：一是高分子长效降阻剂，另一个是固体降阻剂。据鉴定结果，两种降阻剂都有降阻功能。下面对降阻剂的降阻原理及微波站地网优化使用降阻剂问题进行介绍。

4 ． 1 降阻剂的降阻原理

接地电阻主要由下列三个方面构成：

(1) 接地线和接地体本身的电阻；

(2) 接地体表面与土壤的接触电阻；

(3) 从接地体开始向远处扩散的电流所经过路径的电阻。

对于前一项由于本身的电阻很小可以不考虑影响，改善后两项是接地电阻降低的关键，采用降阻剂可实现这一目的。

首先使用降阻剂增大了接地的尺寸：由于高分子降阻剂具有良好的流动性和渗透性，对各种土壤都能由接地体附近向各方向进行渗透，从而显著扩大接地体的等效直径和等效长度，降阻剂渗透结果，在大地出现树技状的延伸体产生树枝效应。

对于半球接地体或垂直管状接地体，其接地电阻值与其在地中的尺寸和土壤的电阻率有关：

对于半球接地体 :

R ＝ρ /2 π r 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ 9 ）

对于垂直管状接地体

R ＝ Ln4L/d (10)

式中：ρ ― 土壤电阻率（π· m ）；

r ― 半球的半径（ m ）；

d ― 垂直接地体的直径（ m ）；

L ― 垂直接地体在地中的长度（ m ）。

显而易见，当土壤电阻率一定时，要降低接地电阻，只能增大接地体的几何尺寸，尽管降阻剂电阻率约为 0.1 Ω· m ，比导电金属电阻率 10 -3 Ω· m, 高，但与高电阻率土壤比较起来，相差万倍。因此，可以把接地体和降阻剂看为一个整体，相当于加大了接地体尺寸。由公式（管状）可看出，当降阻剂处理尺寸为原接地体直径 10 倍时，接地电阻大约降低一半。据测试结果表明，由于降阻剂渗透结果所致，在接地体加降阻剂处理后，使接地电阻降为原来的 0.2 ～ 0.3R ，甚至 0.1R 。可见降阻剂有效地降低了接地体与土壤的接触电阻，扩大了接地体的等效直径和等效长度，从而明显地得到了降阻效果。

 

4 ． 2 降阻剂在微波站接地地网的实施

降阻剂在微波站接地地网的应用，必须注意“面积效应”，随着地网面积的增大，网中降阻剂不起作用，降阻效果急剧下降，这是因为此时应用降阻剂既不会增加地网面积，也不会使接地网变为三维空间，因降阻剂的渗透深度远小于地网的等效半径，故还是二维空间。　　　　

当地网较小时，若采用降阻剂，则地网的等效面积（地网的原有面积 + 降阻剂处理的面积 + 由于降阻剂的渗透产生“树枝效应”而增大的面积）即会成倍增加，此时 R 相应下降。所以对于微波站（ 20m ） 2 的接地地网的面积来说降阻剂可使微波站地网面积增大，接地电阻下降，降阻剂在微波站地网的实验应采取优化设计。

（ 1 ）在电阻率较高的地区，降阻剂可在微波站地网的边缘使用，以扩大地网的等效半径及面积。

（ 2 ）采用稀疏分布的长垂直接地体，使降阻剂向地网下端渗透，形成三维空间。

（ 3 ）将与地网连接的辐射形水平接地体周围和末端接地体采用降阻剂处理，这样由于“树枝效应”等效扩大地网面积。

（ 4 ）在微波天线铁塔避雷针引下线所接的垂直接地体周围施放降阻剂，这样有利于增加雷电流的泄流能力。

 

5 ．微波站接地地网接地电阻值的测量

微波站接地地网接地电阻的测试，应按图 4 （三极法的原理接线图）或者按照图 5 （三角形法原理接线图）所规定的方法去测试。

测试方法及布线应按规范执行。

电流极与接地网边缘之间的距离 d 13 , 一般取接地网最大对角线长度 D 的 4 ～ 5 倍，以使其间的电位分布出现一平缓区域。在一般情况下，电压极到接地网的距离约为电流极到接地网的距离的 50% ～ 60% 。测量时，沿接地网和电流极的连线移动三次，每次移动距离 d 13 的 5% 左右，如三次测得值接近即可。

若 d 13 取 4 ～ 5D 有困难，在土壤电阻率较均匀的地区，可取 2D ， d 12 取 D ；在土壤电阻率不均匀的地区或城区， d 13 可取 3D ， d 12 取值 1.7D 。

规范规定 d 13 和 d 12 从地网边缘算起，是分析了大量地网，并且通过理论分析和测试而确定的，不取 d12=0.618 d 13 而是取 d 12 为 0.5 ～ 0.55 d 13 ，这其中已经考虑了地网边缘至地网中心的一段距离，这样，由地网中心到电压极也约相当是到电流极的距离的 0.618 。 电压极、电流极也可采用三角形布置方法。一般取 d 12 = d 13 ＞ 2D ，夹角θ＝ 29 0 ≈ 30 0 。

由于地质结构的不均匀性，以及难以了解地下矿藏情况的可能影响，采用几个方向的测量值互相比较，互相校核的方法是必要的，而且也可用三角法和直线法的对比互校。另外，电流极和电压极应可靠接地，如果接地不良，甚至晃动而致使与土壤形成空气间隙，则可能导致较大的误差。

电压极、电流极也可采用如附图 9.1.3 所示的三角形布置方法。一般取 d2=d1 ≥ 2D ，夹角约为 30 °。

 

图 5 三角形法原理接线图

 

6 ．结语

由于微波站地网的优化设计与测量涉及面较广，本文仅将国内外相关资料和规范加以整理，并将有关理论应用到微波站地网上，提出自己的见解和结论，目的在于抛砖引玉，给微波站地网设计者提供一条思路。

 

 

参考文献

1 ． CCITT 通信线路的通信设备的防雷手册

2 ． GBJ65 － 83 《工业与民用电力装置的接地设计规范》， 1983 年

3 ． SDJ8 － 79 《电力设备接地设计技术规程》

4 ． GBJ57 － 83 《建筑防雷设计规范（修订稿）》

5 ． IEC 《建筑物防雷标准（ 1987 ）》

6 ．接地技术．曾永林．水利电力出版社

7 ．电磁兼容性设计手册．（美）航空工业部

8 ．雷电流在接地网上的分布及对二次回路影响的研究．关根志 , 袁聪波 , 胡世雄．电力技术

9 ．通信设备接地技术．姜日生，侯景韩，张苕编著．邮电出版社

10 ．微波站的雷害事故及防止措施．刘吉克．电信技术． 1989.9

11 ．微波中继站的防雷．刘吉克．电信技术． 1990.8

12 ．长效化学接地电阻降阻剂开发与利用．夏桂荣．中国电机工程学会高压专业委员会学术年会论文， 1989.11

13 ．全国接地优化设计及长效接地降阻剂应用技术研讨会会议纪要．刘继．中国电机工程学会高压专业委员会过电压分专委学术年会论文， 1989.11

14 ．联合接地及接地电阻的计算．刘吉克．邮电建设． 1988.3

15 ．通信大楼基础接地网工频接地电阻的计算．刘吉克．邮电建设． 1990.1

16 ．接地优化设计与长效降阻剂应用以及接地电阻测量中的一些问题．刘继．“全国接地

优化设计与长效降阻剂应用研讨会”论文， 1989 年 6 月。

 

 

附录 土壤电阻率的测量

1 总则

1.1 测量目的

为解决土壤电阻率ρ的相关规定和计算公式中的要求， 土壤电阻率的测量 引用了 GB/T17949.1 的相关内容。

1.2 一般原则

1.2.1 土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性，是土壤在单位体积内的正方体相对两面间在一定电场作用下，对电流的导电性能。一般取每边长为 10mm 的正方体的电阻值为该土壤电阻率ρ，单位为Ω· m 。

1.2.2 土壤电阻率的影响因子有：土壤类型、含水量、含盐量、温度、土壤的紧密程度等化学和物理性质，同时土壤电阻率随时深度变化较横向变化要大很多。因此，对测量数据的分析应进行相关的校正。本标准只对接地装置所在的上层（几米以内）土壤层进行测量，不考虑土壤电阻率的深层变化。

1.2.3 在进行土壤电阻率测量之前，宜先了解土壤的地质期和地质构造，并参阅表 1 ，对所在地土壤电阻率进行估算。

表 1 地质期和地质构造与土壤电阻率

土壤电阻率Ω·ｍ	第四纪	白垩纪 第三纪 第四纪	石炭纪 三叠纪	寒武纪 奥陶纪 泥盒纪	寒武纪前 和寒武纪
1 （海水）	表层为沙砾和石子的土壤	砂质粘土 粘土 白垩	白垩 暗色岩 辉绿岩 页岩 石灰石 砂岩	页岩 石灰石 砂岩 大理石	砂岩 石英岩 板石岩 花岗岩 片麻岩
10 （特低） 30 （甚低） 100 （低） 300 （中） 1000 （高） 3000 （甚高） 10 000 （特高）

 

1.2.4 土壤电阻率的测量方法有：土壤试样法、三点法（深度变化法）、两点法（西坡 Shepard 土壤电阻率测定法）、四点法等，本标准主要介绍四点法。

1.2.5 在采用四点法测量土壤电阻率时，应注意如下事项：

（ 1 ） 试验电级应选用钢接地棒，且不应使用螺纹杆。在多岩石的土壤地带，宜将接地棒按与铅垂方向成一定角度斜行打入，倾斜的接地棒应躲开石头的顶部。

（ 2 ） 试验引线应选用挠性引线，以适用多次卷绕。在确实引线的长度时，要考虑到现场的温度。引线的绝缘应不因低温而冻硬或皲裂。引线的阻抗应较低。

（ 3 ） 对于一般的土壤，因需把钢接地棒打入较深的土壤，宜选用 2 ～ 4kg 重量的手锤。

（ 4 ） 为避免地下埋设的金属物对测量造成的干扰，在了解地下金属物位置的情况下，可将接地棒排列方向与地下金属物（管道）走向呈垂直状态。

（ 5 ） 在测量变电站和避雷器接地极的时候，应使用绝缘鞋、绝缘手套、绝缘垫及其他防护手段，要采取措施使避雷器放电电流减至最小时，才可测试其接地极。

（ 6 ） 不要在雨后土壤较湿时进行测量。

2 测量方法（四点法）

2.1 等距法或温纳（ Wenner ）法

将小电极埋入被测土壤呈一字排列的四个小洞中，埋入深度均为ｂ，直线间隔均为ａ。测试电流Ｉ流入外侧两电极，而内侧两电极间的电位差Ｖ可用电位差计或高阻电压表测量。如图 5 所示。设ａ为两邻近电极间距，则以ａ，ｂ的单位表示的电阻率ρ为：

 

ρ＝４π aR/ （ 1+ － ） （ 2-1 ）

 

式中ρ－土壤电阻率；

Ｒ－所测电阻；

ａ－电极间距；

ｂ－电极深度。

当测试电极入地深度ｂ不超过 0.1 ａ，可假定ｂ＝ 0

则计算公式可简化为：

ρ＝ 2 π aR 。 （ B.2-2 ）

 

3.3 土壤电阻率应在干燥季节或天气晴朗多日后进行，因此土壤电阻率应是所测的土壤电阻率数据中最大的值，为此应按下列公式进行季节修正：

ρ = ψρ 0 （ 2-4 ）

式中： ρ 0 ——所测土壤电阻率

ψ ——季节修正系数，见表 2 。

表 2 根据土壤性质决定的季节修正系数表

土壤性质	深度（ m ）	ψ 1	ψ 2	ψ 3
粘土	0.5 ～ 0.8	3	2	1.5
粘土	0.8 ～ 3	2	1.5	1.4
陶土	0 ～ 2	2.4	1.36	1.2
砂砾盖以陶土	0 ～ 2	1.8	1.2	1.1
园地	0 ～ 3		1.32	1.2
黄沙	0 ～ 2	2.4	1.56	1.2
杂以黄沙的砂砾	0 ～ 2	1.5	1.3	1.2
泥炭	0 ～ 2	1.4	1.1	1.0
石灰石	0 ～ 2	2.5	1.51	1.2
注：ψ 1 ——在测量前数天下过较长时间的雨时选用； ψ 2 ——在测量时土壤具有中等含水量时选用； ψ 3 ——在测量时，可能为全年最高电阻，即土壤干燥或测量前降雨不大时选用。