一、接地的目的和种类：
    接地是利用大地作为接地电流回路，在电气设备与大地之间实现低阻抗的电气连接，它将设备接地处的电位固定为所允许的值。接地的目的一是为设备的操作人员提供安全保障；二是防止设备损坏和提高设备工作的稳定性。接地电位的大小，除与电流的幅值和波形有关外，还和接地体的几何尺寸及大地的电磁参数有关。
在电气设备中，按照接地用途的不同，可分为工作接地、保护接地、屏蔽接地和防过电压接地。

1、工作接地：
     利用大地作为电气回路或采用接地的方法减小电器设备与大地间的相对电位。

2、保护接地：
    为防止由于电器设备的绝缘破坏而遭致人身事故，采用保护接地措施，它一方面降低接触电压，将电器设备的机架、机壳和走线架等金属部分与大地间的电压降到允许的数值，另一方面降低跨步电压，将电气设备与大地表明将存在的电位差降低，使得故障电流流入大地上层时，其扩散能力最小。

3、屏蔽接地：
    为防止因外来干扰电磁场和电气回路间的直接耦合，利用屏蔽接地，减小回路间产生串音影响。

4、防过电压接地：
    为避免因过电压引起的人身事故和电气设备的损坏而采取的接地措施。这种过电压的产生主要由雷电和设备的开关故障所引起。阻抗较低的接地位置，可将雷电流引入大地，并迅速流散在大地中。正确设计的接地系统，应当使电气和电子系统的所有部分，在任何时候都能通过所提供的低阻抗途径，均衡整个系统的能量并排泄入地，使其保持在同一电位上。接地系统的关键是地下的接地装置，这经常成为建立有效接地系统得最大困难。要提供最小而又能长期保持的低阻抗对地泄流，应考虑下列因素：
l）土壤条件
2）接地装置与土壤的接触面
3）接地装置的长期效果（寿命）

二、接地的方法：
    根据上述的接地种类，在一栋建筑物内，对于各种接地，特别是电气设备的接地，究竟是分开安装接地体（又称独立接地）还是采用共用接地系统（又称共用接地）；是单点接地还是复点接地。这些问题是防雷工程界探讨复杂的问题。
在二十世纪70年代以前，常采用“独立接地”形式，即将防雷接地，电源接地（保护接地），信号接地（工作接地）三个系统从接地线到接地装置都互不相连，故又称“三地”方式，这种方式虽可避免工频电源对信号系统的干扰，但往往发生因防雷接地与电源设备接地互不相连而造成的反击，致使设备损坏事故。70年代的后工程技术人员开始将防雷接地与电源系统的接地采用共用接地装置，而对电子设备仍然独立接地，这就是所谓的“西地”方式，在正常情况下电子设备能稳定地工作，但雷电造成其损坏的情况常有发生，于是“共用接地”技术受到人们地高度重视，被逐步采用。直至2000年正式列为国家防雷标准《建筑物防雷设计规范》中地一条：“防直接雷接地宜和防雷电感应、电器设备、信息系统等接地共用同一接地装置”（GB50057-94中第3.3.4条）
在该“规范”中对于电子设备的接地方法提出了可采用S型星形结构（又称单点接地），M型网状结构（又称多点接地）或S型与M型组合的三种方式中之一的规定，它们分别如图1和图2所示。由于星型连接可消除多共阻抗耦合和低频接地环路，因此能很好地工作于小于1MHz频率以下低频电路。当信号或电磁干扰地频率相当高（>10MHZ）或采用高速逻辑时，分布电容的耦合效应将会产生耦合干扰（图3），这时必须采用M型网状连接。由于网状连接，存在许多接地环路，这对同时应用的较低频率的电路是有害的，此时可采用组合接地的方法。

三、接地电阻：

1．接地电阻由三部分组成：
l）接地线与接地极的自身电阻：由于它们为金属导体，因此这部分电阻一般只在总接地电阻的1％～2％。对于高频情况，由于要致总引线的电感所引起的感抗，此时的“电阻”会大些。
2）接地极与土壤间的接触电阻：它的大小与接地极的形状，与土壤接触的松紧程度直接有关，其值可占总接地电阻的20％～60％不等。
3）电流经接地极流入土壤后的流散电阻，它的大小与接地极的形状、几何尺寸及土壤电阻率P0有关。即：R＝P0·f.。式中f为接地极的形状因子。对于接地电阻的技术一般就是指对流散电阻的计算。

2．  接地电阻的计算：
l）接地电阻的定义：有一接地电极（如图4），现有一接地电流I流入这个电极并向大地中流散。此时接地电极的电位就要比接地电流I流入前升高U，把U/I就定义为此接地电极的接地电阻。即R=U/I···(2)
式中U、I的单位为：伏（V）和安培（A）,R的单位为欧姆（Ω）。需要说明的是（2）式中的电位U式相对于接地电极无限远处的电位基点（零点）而言的。
l）不同形状接地体的接地电阻计算可应用电阻原理来解决，现给出几种典型的结果供参考：
2）水平棒状接地体的接地电阻：R＝P0/2∏L·（Ｌim·L2/dh +k）
式中p0为自然土壤电阻率，L为水平接地体的总长度，H为水平接地体的埋没深度，d为水平接地体的直径和等值直径，K为接地体的形状系数。
3）水平板状接地体的接地电阻：R＝P0/2∏L·Ｌim2L2/∏bh
式中b为板的厚度，其它符号含义与上面相同。
4）状接地体的接地电阻：R＝P0/2∏2D·Ｌim4D/r
式中D为患者的平均直径。R为环棒的半径。
5）网状接地体的接地电阻：
r<<h时，R＝P0/8 √∏/A
r≈h时，R＝P0/8r (1+ r/2h)
r>>h时：R＝P0/4 √∏/4
上面三式中，r为等值半径（r=√A/∏）,A为网状面积，h为埋没深度。
6）垂直接地体的接地电阻：
R＝P0/2∏L·Ｌim·4L/d
上式中L为垂直接地体的长度，d为垂直接地体的直径或等值直径。
垂直接地体可采用圆钢，钢管扁钢、角钢或不等边角钢。
有时也会利用自然接地体（指混凝土结构物中的钢筋骨架，金属结构物、上下金属管道等）来作为接地体。因它们的结构与形状较复杂，很难得出接地电阻的计算公式，下面只给出地下水管的接地电阻的计算公式：R＝0.366·P0/L·Cos L2/2rh
式中r为水管的半径，其它符号含义同前。
7）工频接地电阻R与冲击接地电阻R1：
在上面给出的接地电阻计算公式中，都是在直流情况下得出的，当大地中有工频电流或冲击电流流散时，它们在大地中的分布与直流电流的分布是有区别的。但由于大地的电阻率一般都相当大（>100Ω.M），所以在计算接地体附近的工频电流分布时，由电感所引起的电位除与电阻上的电位除比较起来，可以忽略不计，所以工频电流的接地电阻R的计算可近似用直流的接地电阻计算来代替，也即可用上述R的计算公式来估算工频接地电阻R1的大小。
当冲击电流或雷电流通过接地体向大地流散时，其电流分布和电位的情况就与直流情况有较大的区别，因此要引入“冲击接地电阻”概念。
仿照对直流接地电阻的定义，对冲击接地电阻Ri的定义如下：Ri＝Ui /Ii
上式中Ui为冲击电压的幅值，Ii为冲击电流的幅值
需要注意的是： 对于冲击电流或雷电流而言，冲击电压的幅值和电流的幅值往往不是在同一时刻出现（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），这样把两个在不同时刻发生的量值之比来定义冲击接地电阻，在理论上有些牵强附会，但在工程上利用这个定义可以方便地在已知冲击电流幅值和冲击接地电阻地条件下，计算出冲击电流通过接地体流散时冲击电压地幅值。这样计算的电压幅值虽然比实际出现的电压幅值大一些，但却是偏于安全的一面，所以在接地工程中习惯用冲击接地电阻的大小来量度接地的作用。
对于一定的接地装置，工频接地电阻R2与冲击接地电阻R1有如下的关系：R2＝AR1
式中A为换算系数，它的取值与自然土壤电阻率P0及接地装置的有效长度L1有关，可参照图5来查得A的大小，其值一般在1～3之间。作为近似计算，换算系数A与土壤的电阻率P0有如下的关系：
P0≦100Ω·MA≈1
P0＝500Ω·MA≈1.5
P0＝1000Ω·MA≈2.0
P0>1000Ω·MA≈3

3.接地电阻的测量：
    接地电阻的测量一般利用“导线－大地”回路的电位除法，如图6所示，在图中，E是作为测量对象的接地电极，C、P是测量用的辅助电极。它们在离E极适当的距离处打入。C是电流电极，P是电位电极。在EC间接上电源就有电流I流入大地，测出EP间的电压U即可按 R=U/I 求出接地电阻值R。测量中一般采用交流电流，如用直流电流会产生电化学作用。对于交流电的频率，为避免工频的干扰，一般采用工频以外的频率，若频率太高，也会因导线的电感和电容作用，造成测量误差。
进行接地电阻测量时，为减小电极间（指被测接地极E和电流极C）的电流屏蔽作用，电极间的距离dec要比接地极的几何尺寸（如接地极的长度L）大的多。对于电位电极P的位置，一般取dec的61。8％，即EP间的距离 dep=0.618dec,C的被测接地极E作为参考零点。

4.土壤电阻率P0的测量：
    土壤电阻率P0是一个单位立方体的对立面之间的电阻，以Ω·M为单位，过去常用三极法测得接地体的接地电阻后换算出土壤电阻率。这种方法的最大缺点是测得的接地电阻R可能还包括了相当大的接触电阻，从而引起测量误差。
测量土壤电阻率的正确方法是用四极法，如图7所示，四个电极布置在一条直线上，电极间的距离相等。电极打入地中地深度H不应大于电极间距离a值的20分之一，即H≤a/20。a的取值可为5m,10m,20m……，由测得的电流（I）和电压（U）即可按下式求出土壤的电阻率P0：P0＝2∏a U/I.
用四极法测量的土壤电阻率不受电流极（X. 13）接触电阻的影响，因为这些接触电阻仅在比值U/I中出现，当电流I增大或减小时，两个电压板（U，U）间的电位差V也按比例增大或减小，故U/I保持不变。只要土壤是均匀的，电极的相对位置（a）不会影响所测量的电阻率。

四．接地降阻剂：

1. 降阻剂的作用及对其性能要求：
    所有的接地装置都必须以大地为基体并构成回路，所以接地装置的接地电阻离不开自然土壤电阻率的影响。从上述的接地电阻计算公式中可看出：接地装置的接地电阻R与装置所在地区的自然土壤电阻率P0成正比。然而，自然土壤的电阻率一般都较大，其值大致的在102～106Ω·M，（将表4）因此，在接地装置设计与施工中，常会因土壤电阻率过大而造成的困扰。
当降低接地装置的接地电阻，采用接地降阻剂是较有效的措施。降阻剂的作用是一种化学处理的方法，它是众接地体周围加入离子生成物质，以改善土壤的导电性能，这种物质的作用是增大接地体的有效半径，从而增大接地体的流散面积，使接地电阻降低。使用降阻剂还可减小接触电阻。
接地除阻剂的材料可分为盐类（有机盐与无机盐）和凝胶两种，盐类（如氯化钠、硫酸铜等）可融解于水，能因降雨和地下水的冲洗而流失，目前已很少采用：当前使用比较多的是凝胶类降阻剂。它们有：丙稀酰胺凝胶，硅酸盐凝胶，亚铁氰化铜凝胶和石墨与水的混合物等。
不管由何种化学物质组成的接地降阻剂，其基本性能应满足下列要求：
1)良好的导电性能：降阻剂的电阻率P0应远小于自然土壤的电阻率P0，一般要求P1≤5Ω·M
2)长效的降阻能力：接地工程是地下的隐蔽工程，而且自然土壤的电阻率受环境、季节变化而有变化，因此要求降阻剂的功能应长期有效，使用寿命应大于30年。
3)对金属的耐蚀、缓蚀性：降阻剂是金属接地体与自然土壤之间的中间媒介物，除受到地下环境条件影响外，还需要考虑接地体在电流的电化学作用下，降阻剂不但本身应无腐蚀性，而且要对接地体起缓蚀作用，这样才能保证接地体的使用寿命。为此要求降阻剂的PH值大于7.5，是碱性或弱碱性，这样既能隔绝自然土壤中有害成分的侵蚀，又能在金属表明形成钝化保护膜。
4)能耐受大电流的冲击：接地装置的流散电流在正常运行是是很小的，一般只是毫安量级（这些流散电流往往是由电力系统三相不平衡所引起的。）而当受到雷击或发生相地短路时，会有很大的电流流过接地装置，对于雷电来说，接地电流可达几十千安，因此要求降阻剂在如此大电流冲击下不致炽热、自燃或形成挥发物，而应具有反复通流耐受冲击的性能。
5）具有一定的负阻特性：所谓负阻特性是指其电阻率P随着散流电流密度的增加而有所下降的特性。即：Pi＝P0 δa
式中Pi为冲击电流下的降阻剂的电阻率。
P0为降阻剂的正常电阻率。
δ为冲击电流密度
a为非线性系数，要求a<0
负阻特性可使降阻剂在冲击电流作用下，使接地装置的电位升高不多，起到了类似于限压电阻阀片的作用。
6）降阻剂本身应无毒，对环境无污染：要求降阻剂成分中不会任何有毒的元素如铅（Pb）,汞（Hg）,镉（Cd）等，而且也不应与地中含有的水、氧等生成有害物质，而造成对环境的污染。

2．应用接地降阻剂后接地电阻的计算：
    当在接地体与自然土壤之间充填降阻剂后，接地装置的接地电阻会有所减小，为简单起见，下面只以垂直接地体和水平接地体为例（图8）其计算公式如下：
1）对于垂直接地极
R′=P0/2∏L Lim4L/d1 + P1/2∏L Lim d1/d（15）
式中R′为填充降阻剂后的接地极的接地电阻，d为接地极的直径，d1为降阻剂的外径，P0为自然土壤电阻率，P1为降阻剂的电阻率，由于P0>> P1,上式可改写为：R′≈P0/2∏L Lim4L/d1（16）
2）对水平接地体
R′=P0/2∏L（ Lim L2/d1h+k） + P1/2∏L LimL2/hd（17）
同样，由于P0>> P1,上式可改写为：R′=P0/2∏L（ Lim L2/d1h+k）（18）
式中符号的含义与前相同。
分别解释（16）式与（9）式相比：（18）式与（3）式相比较，可以看出：接地装置充填入降阻剂后，降阻剂的作用实质式增大接地体的有效直径，从而增大了接地装置对冲击电流的散流能力，降低了散流阻抗，起到了降低接地电阻的作用。
需要说明的是，使用降阻剂后，一般只可使接地电阻降低30％～60％，若想得到更低的接地电阻，降阻剂是无能为力的，只能设计合理的接地装置或采取等电位联结的办法来满足对减小接地电阻的要求。