淺談降低接地電阻的方法

郭興安　邊立峰　栗艷杰

0 引言

接地電阻是判定防雷裝置性能優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)之一，也是我們防雷檢測和防雷工作中判定整個防雷設(shè)施是否合格的重要依據(jù)。

在土壤電阻率高的地區(qū)，由于受地質(zhì)、地勢等條件的限制，防雷接地裝置的工頻接地電阻往往達(dá)不到設(shè)計要求，在實際工作中，接地電阻值的高低對防雷工作至關(guān)重要，降低接地電阻是保障防雷安全最直接、有效的技術(shù)措施。因此，應(yīng)根據(jù)實際情況，認(rèn)真查看地質(zhì)、地勢及建筑物的具體情況，采用多種方法，有效的降低接地電阻。

要降低建筑物的工頻接地電阻，首先要做好以下工作：

首先，做好地質(zhì)地勢的調(diào)查，了解建筑物工頻接地電阻超標(biāo)的原因，看建筑物處在什么樣的地形，實地勘測土層的情況和土質(zhì)的情況。

其次，測試建筑物周圍的土壤電阻率，看四周是否有土壤電阻率低的地方可以利用，再測試不同深度的土壤電阻率，看地下有無可以利用的低電阻率的地層。

影響接地電阻最主要的因素是接地系統(tǒng)范圍內(nèi)的土壤電阻率，其次是設(shè)置接地系統(tǒng)過程中對接地極的設(shè)計與處理。對降低接地電阻值來說，土壤電阻率和對接地體的處理是主要的。

1 降低接地電阻的具體方法

決定接地電阻的因素很多，接地電阻的大小不僅與土壤電阻率有關(guān)，還與接地網(wǎng)的尺寸、形狀、接地體金屬的材料、橫截面大小等因素密切相關(guān)?！督ㄖ锓览自O(shè)計規(guī)范》規(guī)定了一、二、三類建筑物建筑物防雷裝置的沖擊接地電阻分別不大于10歐、30歐，防雷電電磁脈沖的沖擊接地電阻不大于20歐，由于工程實踐中，防雷通常與建筑物內(nèi)的電子信息系統(tǒng)一起考慮，于是就規(guī)定了共用接地系統(tǒng)的接地電阻值取各接地電阻的最小值，即在設(shè)計中常取接地電阻不大于4歐或1歐的要求。正因為在很多情況下。下墊面地質(zhì)條件很差，接地電阻一時達(dá)不到規(guī)定的電阻值，工程設(shè)計和施工的大部分精力放到了如何降低接地電阻的問題上。

1.1 更換土壤

土壤電阻率主要受溫度和濕度以及土壤性質(zhì)的影響，溫度引起土壤電阻率變化的比率，從20℃～-15℃變化的范圍，同一土地中電阻率隨溫度可增加459倍，這主要是因為水的電阻率會因溫度的變化而引起敏銳的變化，因此接地點的選擇應(yīng)在土壤濕度大的地方，如辦公樓的背影面，地下水的出口等，其次再考慮溫度對它的影響。

更換土壤是采用土壤電阻率較低的土壤（如黏土、黑土及砂質(zhì)粘土等）替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5m以內(nèi)和接地體的1/3處。這種換土方法降低接地電阻的效果較好，但缺點是人力、物力消耗較大。

1.2 人工處理土壤

在接地體周圍土壤中加入食鹽、電石渣、石灰等，對土壤進(jìn)行化學(xué)處理。采用食鹽，對于不同的土壤效果也不同，如砂質(zhì)粘土用食鹽處理后，土壤電阻率可減小1/3～1/2，沙土電阻率減少3/5～～3/4，砂的電阻率減少7/9～7/8；對于多巖土壤，用1%食鹽溶液浸漬后，其導(dǎo)電率可增加70%。這種方法雖然工程造價較低且效果明顯，但此種方法在土壤經(jīng)過人工處理后，會降低接地的熱穩(wěn)定性、加速接地體的腐蝕、減少接地體的使用年限。

1.3 深埋接地極

當(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時，可采取深埋接地極來降低接地電阻值。這種方法對含沙土壤最有效果。據(jù)有關(guān)資料記載，在3m深處的土壤電阻系數(shù)為100%，4m深處為75%，5m深處為60%，6.5深處為50%，9m深處為20%，這種方法可以不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加的電阻系數(shù)，但施工困難，土方量大，造價高，在巖石地帶困難更大。

1.4 多支外引式接地裝置或擴大地網(wǎng)面積

如接地裝置附近有導(dǎo)電及不凍的河流湖泊，可采用此法。但設(shè)計、安裝時，必須考慮到連接接地極干線自身電阻所帶來的影響，因此，外引式接地極長度不宜超過100m。

合理采用接地裝置形式，擴大地網(wǎng)面積。以水平接地為主的環(huán)形接地網(wǎng)，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的接地電阻值達(dá)不到要求時，應(yīng)擴大其面積，具體做法是：在地網(wǎng)外圍增設(shè)1圈或2圈環(huán)形接地裝置。環(huán)形接地裝置由水平接地體和垂直接地體組成。水平接地體的長度一般不應(yīng)大于100m，如水平接地體過長，由于電感的影響，對降低沖擊接地電阻無效。對于水平接地體應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場的地勢、地形、沿建筑物四周向外放射水平射線為主，水平接地體與地網(wǎng)宜在同一水平面上，環(huán)形接地裝置與地網(wǎng)之間以及環(huán)形接地裝置之間均應(yīng)每間隔3～5m相互焊接連通一次；也可在建筑物四角設(shè)置輻射式延伸接地體。

1.5 添加相應(yīng)降阻劑

利用接地電阻降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低與周圍大地介質(zhì)之間的接觸電阻的作用，因而能在一定程度上降低接地極的接地電阻。降阻劑用于小面積的集中接地、小型接地網(wǎng)時，其降阻效果較為顯著。

降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)降阻劑，是具有導(dǎo)電性能良好的弱電解質(zhì)和水分。這些強電解質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不至于隨地下水和雨水而流失，因而能長期保持良好的導(dǎo)電作用。降阻劑這是目前采用的一種較新的和積極推廣普及的方法。

1.6 利用不和水接觸的鋼筋混凝土體作為流散介質(zhì)

充分利用水工建筑物（水井、水池等）以及其它與水接觸的混凝土內(nèi)的金屬體作為自然接地體，可在水下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)物內(nèi)綁扎成的許多鋼筋網(wǎng)中，選擇一些縱橫交叉點加以焊接，與接地網(wǎng)連接起來。當(dāng)利用水工建筑物作為自然接地體仍不能滿足要求，或者利用水工建筑物作為自然接地體有困難時，應(yīng)優(yōu)先在就近的水中（河水、池水等）外引接地裝置，接地裝置應(yīng)敷設(shè)在水的流速不大之處或靜水中，并回填一些大石塊加以固定。

1.7 采取伸長水平接地體

結(jié)合工程實際運用，經(jīng)過分析，結(jié)果表明，當(dāng)水平接地長度增大時，電感的影響隨之增大，從而使沖擊系數(shù)增大，當(dāng)接地體達(dá)到一定長度后，再增加其長度，沖擊接地電阻也不再下降。

1.8 采取污水引入

為了降低接地體周圍土壤的電阻率，可將污水引到埋設(shè)接地體處。接地體采用鋼管，在鋼管上每隔20cm鉆一個直徑5mm的小孔，使水滲入土壤中。

1.9 采取深井接地

有條件時，還可以采用深井接地。用鉆機鉆孔，把鋼管接地極打入井孔內(nèi)，并向鋼管內(nèi)和井內(nèi)灌注泥漿。

2 小結(jié)

接地的主要目的是防雷，所以接地裝置的形式，設(shè)備接地的方式都應(yīng)以防雷為目的，在降阻措施的采用上也應(yīng)以降低沖擊接地電阻為主。不宜采用特長的外延接地和較深的深井接地?？梢越Y(jié)合現(xiàn)場地形采用放射形接地，深埋接地體和采用適當(dāng)?shù)慕底鑴┑姆椒ㄟM(jìn)行降阻。

在確定降低高土壤電阻率地區(qū)地區(qū)接地電阻的具體措施時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)卦羞\行經(jīng)驗、氣候狀況、地形地貌的特點和土壤電阻率的高低等條件進(jìn)行全面、綜合分析，通過技術(shù)和經(jīng)濟比較來確定，因地制宜地選擇合理的方法。這樣，既可保障設(shè)備的正常運行，又可避免接地裝置工程投資過高情況的發(fā)生，收到理想的防雷效果。

【參考文獻(xiàn)】

[1]GB50057-2010建筑物防雷設(shè)計規(guī)范[S].

[責(zé)任編輯：王楠]