雷電防護(hù)接地電阻降低方法及應(yīng)用探討

林旭東，許乾杰，陳英俊

（1.福建省漳浦縣氣象局，福建 漳浦 363200；2.福建省詔安縣氣象局，福建 詔安 363500）

1 雷電災(zāi)害的起因及危害

1.1 雷電的起因

雷電常會(huì)產(chǎn)生在積雨云中，并伴隨暴雨和狂風(fēng)，甚至是冰雹。閃電的電壓很高，相當(dāng)于一座核電站。雷電是云層與云層、云層與大地及云層與建筑物之間的放電現(xiàn)象。放電過(guò)程中，雷電會(huì)攜帶強(qiáng)大的熱效應(yīng)、電效應(yīng)及機(jī)械力，當(dāng)閃電擊中地面建筑物時(shí)，將造成巨大破壞。

1.2 雷電的危害

根據(jù)《中國(guó)氣象災(zāi)害年鑒》記載，2003-2013年，我國(guó)雷電災(zāi)害平均每年超9 000起，平均每年由雷電造成的傷亡人數(shù)超過(guò)300人。我國(guó)十分注重雷電防護(hù)工作，并著重研究了降低接地電阻的方法。

2 幾種常用的接地電阻降低方法及分析

2.1 充分利用自然接地體

金屬的電阻值較低，可直接應(yīng)用于接地體。實(shí)際上，充分利用自然接地體，如水電站的閘門(mén)、建筑物內(nèi)部鋼筋做成的框架或者地下的金屬管道等[1]，可節(jié)約較多的財(cái)力、人力。

2.2 加大接地體的尺寸

加大接地體的尺寸可降低接地電阻，具體包括兩種途徑。第一，加大水平接地網(wǎng)?？蓪⒌鼐W(wǎng)看成一塊金屬制成的平板，地網(wǎng)的半徑與平板的面積成反比，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的面積擴(kuò)大一倍時(shí)，電阻會(huì)減小30%。該方法對(duì)較簡(jiǎn)單的設(shè)備具有較好的降阻效果。但當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的面積較大時(shí)，由于場(chǎng)地不夠而不能有效運(yùn)用該方法。第二，增加垂直接地體的長(zhǎng)度?？蓪⒌鼐W(wǎng)看做一個(gè)半球形的接地體，電阻會(huì)減小35%。對(duì)于較大的地網(wǎng)，如果垂直接地體的長(zhǎng)度較短，地網(wǎng)的尺寸就不會(huì)改變，可將散開(kāi)的雷電集中起來(lái)，以加強(qiáng)防雷作用[2]。

2.3 增加接地體的埋設(shè)深度

增加接地體的埋設(shè)深度包括兩種實(shí)施途徑。第一，增加水平地網(wǎng)的埋設(shè)深度。第二，增加垂直接地體的深度。兩種辦法均可實(shí)現(xiàn)減小電阻值的目標(biāo)，都需接地體在土地中的擴(kuò)散面積滿(mǎn)足一定要求[3]。但實(shí)際施工中很少使用該方法，原因在于電阻率較高的地區(qū)無(wú)法滿(mǎn)足電阻較低的要求。

2.4 外引接地

外引接地就是在電阻率較高的地區(qū)建立地網(wǎng)時(shí)，需以附近電阻率較低的地區(qū)為輔助地區(qū)，達(dá)到降低電阻的目的。如果作為輔助地區(qū)的地網(wǎng)不能滿(mǎn)足適當(dāng)要求，需在多個(gè)地區(qū)建立輔助以滿(mǎn)足降低電阻的要求。輔助地區(qū)一般是發(fā)電廠之類(lèi)的區(qū)域，外引接地方法是一種比較有效且常用的方法。一般情況下，施工前，施工人員會(huì)對(duì)需降低的阻值進(jìn)行計(jì)算分析，從而確定輔助地區(qū)的面積。

2.5 建立水下地網(wǎng)

建立水下地網(wǎng)就是在水下建立地網(wǎng)。水的電阻率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于土壤的電阻率，所以工作人員經(jīng)常會(huì)選擇在水下建立地網(wǎng)，以降低電阻值。對(duì)于一些比較危險(xiǎn)的區(qū)域或者變電站等場(chǎng)所，可將地網(wǎng)建立在附近池塘水下，以明顯降低電阻。如果是在城市，可在排污管或排水管中建立地網(wǎng)，以降低電阻值。需注意，水下地網(wǎng)與接地體之間的距離不能大于1 000 m。

2.6 使用接地電阻降阻劑

使用接地電阻降阻劑的方法，一般被用于要求較高的設(shè)備材料。接地電阻降阻劑可增加設(shè)備的使用面積，也可減少電阻與土壤中介質(zhì)之間的接觸。此外，接地電阻降阻劑具備較多其他優(yōu)點(diǎn)，可減少施工量，可在山區(qū)峭壁等區(qū)域幫助使用水平的接地體。該方法可極大地改善施工難度，可節(jié)約施工材料，并且比較穩(wěn)定，不被氣候等因素所影響[4]。

3 接地電阻降低的應(yīng)用

3.1 深井式接地

深井式接地是基于不同地層之間的電阻率的不同來(lái)進(jìn)行工作，可將地層分為三個(gè)類(lèi)別，并分別對(duì)它們進(jìn)行深井式接地。（1）土壤電阻率差別不大時(shí)，地面面積和地形會(huì)對(duì)地網(wǎng)造成限制，使其不能向外擴(kuò)展。（2）土壤地層不均勻的情況下，即土壤下層的電阻較高時(shí)，要將深井打入到下層土壤。（3）土壤上層的電阻率較高、土壤下層是巖石時(shí)，不適合深井式接地。深井式接地一般適用于附近含有金屬物質(zhì)的區(qū)域或者是含有地下水的區(qū)域。

3.2 人工改善土壤電阻率

人工改善土壤電阻率就是對(duì)土壤進(jìn)行一定處理，如交換土壤或者是用化學(xué)物質(zhì)對(duì)土壤進(jìn)行處理等，以降低電阻值。例如，黑土和粘土這類(lèi)電阻率較低的土壤，可用來(lái)交換電阻率較高的土壤[5]。對(duì)土壤進(jìn)行化學(xué)處理時(shí)，化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)隨著雨水流失，所以并不會(huì)被大規(guī)模使用，常用的化學(xué)物質(zhì)是石灰或者木炭。

4 結(jié) 論

雷電災(zāi)害會(huì)間接地造成經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致人員傷亡。隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們必須重視雷電帶來(lái)的危害。因此，本文探討分析了常用的接地電阻降低方法，深入介紹了接地電阻降低的應(yīng)用，以期為相關(guān)人員提供參考。