低阻抗接地網(wǎng)的設(shè)計與施工

【摘 要】建筑電氣施工中為了防止雷擊事故的發(fā)生，對其技術(shù)的要求特別高；而在防雷接地裝置中，接地電阻阻值越小，則瞬間內(nèi)沖擊接地電壓降就越小，建筑物遭受雷擊的危險性就越小。文中介紹了接地系統(tǒng)的作用，分析了共用接地系統(tǒng)的性能和特點，闡述了接地電阻的構(gòu)成及施工和降阻方法。

【關(guān)鍵詞】防雷；接地系統(tǒng)；共用接地系；接地電阻

1.概述

接地系統(tǒng)是影響用電系統(tǒng)穩(wěn)定、安全、可靠運行的一個重要環(huán)節(jié)，為了用電設(shè)備系統(tǒng)穩(wěn)定的工作，須有一個接地參考點。至于如何接地，采用何種接地方式較好、較正確，人們看法不一，國內(nèi)有關(guān)規(guī)程也不夠明確和統(tǒng)一，國外用電設(shè)備廠商對接地系統(tǒng)的要求也不盡相同，但對用電設(shè)備必須可靠接地的認(rèn)識是統(tǒng)一的。接地系統(tǒng)基本分為兩種形式，一是有按需要接地系統(tǒng)的功能而單獨設(shè)計的各自的專用接地系統(tǒng)，二是將各種功能的接地系統(tǒng)聯(lián)在一起組成一個公用接地系統(tǒng)。在建筑物施工中，利用建筑物基礎(chǔ)地板鋼筋作為自然接地體，利用建筑物的柱或剪力墻內(nèi)結(jié)構(gòu)主筋作為防雷引下線 ，并保證每條引下線不少于兩根主筋與自然接地體連接，隨主體結(jié)構(gòu)工程逐層焊接串聯(lián)至屋頂與避雷帶連接，用以保證防雷引下線的使用功能。因此，建筑物施工中必須有足夠小的接地電阻值和安全可靠的接地裝置，使電路運行穩(wěn)定、質(zhì)量可靠，保證設(shè)備和工作人員的安全，保護建筑物及強、弱電設(shè)備的安全運行。

2.共用接地系統(tǒng)

建筑物為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時，鋼筋主筋實際上已成為雷電流的下引線，在這種情況下要和防雷、安全、工作三類接地系統(tǒng)分開，實際上遇到較大困難，不同接地之間保持安全距離很難滿足，接地線之間還會存在電位差，易引起放電，損害設(shè)備和危及人身安全?？紤]到獨立專用接地系統(tǒng)存在實際困難，現(xiàn)在已趨向于采用防雷、安全、工作三種接地連接在一起的接地方式，稱為共用接地系統(tǒng)。在iec標(biāo)準(zhǔn)和ltu相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)中均不提單獨接地，國標(biāo)也傾向推薦共用接地系統(tǒng)。共用接地系統(tǒng)容易均衡建筑物內(nèi)各部分的電位，降低接觸電壓和跨步電壓，排除在不同金屬部件之間產(chǎn)生閃絡(luò)的可能，接地電阻更小。

2.1共用接地系統(tǒng)構(gòu)成

2.1.1接地體（又稱接地電極或地網(wǎng)）。接地體是使系統(tǒng)各地線電流匯入大地擴散和均衡電位而設(shè)置的與土壤物理結(jié)合形成電氣接觸的金屬部件。聯(lián)合接地方式的接地體由兩部分組成：即利用建筑物基礎(chǔ)部分混凝土內(nèi)的鋼筋和圍繞建筑物四周敷設(shè)的環(huán)形接地電極（由垂直和水平電極組成）相互焊接組成的一個整體的接地體。

2.1.2接地引入線。接地體與接地總匯集線之間相連的連接線稱為接地引入線。接地引入線應(yīng)有足夠的導(dǎo)流面積，并作防腐蝕處理，以提高使用壽命。

2.1.3接地匯集線。接地匯集線是指在建筑物內(nèi)分布設(shè)置可與各系統(tǒng)接地線相連的一組接地干線的總稱。根據(jù)等電位原則，提高接地有效性和減少地線上雜散電流回竄，接地匯集線分為垂直接地總匯集線和水平接地分匯集線兩部分。①垂直接地總匯集線：垂直貫穿于建筑物各層樓的接地用主干線。其一端與接地引入線連通，另一端與建筑物各層鋼筋和各層水平接地分匯集線分層相連，形成輻射狀結(jié)構(gòu)。垂直接地總匯集線宜安裝在建筑物中央部位，也可在建筑物底層安裝環(huán)形匯集線，并垂直引到各機房的水平接地分匯集線上。②水平接地分匯集線：分層設(shè)置，各通信設(shè)備的接地線就近引入到水平接地分匯集線上。

2.1.4接地線。系統(tǒng)內(nèi)各類需要接地的設(shè)備與水平接地分匯集線之間的連線。其截面積應(yīng)根據(jù)可能通過的最大電流確定，并不準(zhǔn)使用裸導(dǎo)線布放。

3.接地電阻的組成

接地在防雷工程中的作用舉足輕重，一個良好的接地系統(tǒng)不僅會使雷電流泄放的速度加快，縮短雷電壓在建筑各系統(tǒng)停留的時間，而且有利于降低雷電流入地時地電位瞬間升高的幅度。

3.1接地電阻構(gòu)成

接地裝置的接地電阻由以下幾部分構(gòu)成：

3.1.1接地引線電阻，是指由接地體至需接地設(shè)備接地母線間引線本身的電阻，其阻值與引線的幾何尺寸和材質(zhì)有關(guān)。

3.1.2接地體（水平接地體、垂直接地體）本身的電阻，其阻值與接地體的材質(zhì)和幾何尺寸有關(guān)。

3.1.3接地體表面與土壤的接觸電阻，其阻值與土壤的性質(zhì)、顆粒、含水量及土壤與接地體的接觸面和接觸的緊密程度有關(guān)。

3.1.4散流電阻是從接地體開始向遠(yuǎn)處（20米）擴散電流所經(jīng)過的路徑土壤電阻，決定散流電阻的主要因素是土壤的含水量。

接地電阻雖由四部分構(gòu)成，但前兩部分所占接地電阻的比例較小，起決定作用的是接觸電阻和散流電阻。故降低接地電阻應(yīng)從這兩部分開展工作，討論降低接觸電阻和散流電阻的方法?，F(xiàn)通過具體的工程案例來闡述降阻的施工方法。

4.接地保護設(shè)計及低阻抗接地網(wǎng)的施工

4.1工程概況 該項目為某動漫創(chuàng)意園區(qū)（占地1000畝），分期施工。其中一期由食堂、職工宿舍、辦公樓、配電房等組成，建筑面積約1.5萬平方米，為全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)。配電房為單層結(jié)構(gòu)兼整個園區(qū)10KV供電開閉所。

4.2接地保護設(shè)計 本工程采用TN-S接地保護方式，保護接地與防雷接地共用一接地體，實行MEB總等電位聯(lián)結(jié)，接地電阻要求不大于1歐。利用建、構(gòu)筑物中的金屬結(jié)構(gòu)作為接地體，在基礎(chǔ)機構(gòu)施工時構(gòu)件或基礎(chǔ)內(nèi)鋼筋的接點應(yīng)綁扎或焊接，各構(gòu)件或基礎(chǔ)之間必須連接成電氣通路；進出鋼筋混凝土構(gòu)件的導(dǎo)體與其內(nèi)部的鋼筋體的每一個連接點必須焊接，且與其主筋焊接。

4.3低阻抗接地網(wǎng)的施工 工程完工后，測試接地電阻時，阻值為5.01歐，滿足不了設(shè)計要求，經(jīng)現(xiàn)場查勘，發(fā)現(xiàn)該地塊處于沙灘，土壤為砂或砂礫且砂層深度﹥10M，地面幾乎無粘土，故土壤電阻率極高。由于工程附近有許多農(nóng)田及池塘，能提供大量的黑土，故采用換土法即用電阻率較低的土壤（黑土）置換電阻率較高的土壤，以降低接地電阻，做法如下:

在配電房附近的沙地挖一個寬1米，深1.5米的長方形的槽；長邊為15米，短邊10米。用當(dāng)?shù)剞r(nóng)田及池塘里的淤泥回填，用DN50，長度2.5米的鍍鋅鋼管沒隔5米一根，經(jīng)黑土層完全打入地下，最后用40*4的鍍鋅扁鋼把所有的鍍鋅管焊接起來，再與原建筑(對角各一處)預(yù)留人工接地扁鋼焊接形成通路。經(jīng)置換低電阻率土壤（黑土）及增加人工接地極處理后，本工程最終測試接地電阻為0.12歐，滿足Rjd≤1歐的要求。

5.結(jié)語

影響接地電阻的因素很多：接地極的大?。ㄩL度、粗細(xì)）、形狀、數(shù)量、埋設(shè)深度、周圍地理環(huán)境（如平地、溝渠、坡地是不同的）、土壤濕度、質(zhì)地等等。 高土壤電阻率地區(qū)的降低接地電阻的措施有換土、對土壤進行化學(xué)處理、利用長效降阻劑等，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場地理環(huán)境土壤質(zhì)地等實際情況選擇相應(yīng)的措施及施工方法。