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        淺談降低接地電阻的方法

        2016-04-01 10:01:28郭興安邊立峰栗艷杰
        科技視界 2016年7期
        關(guān)鍵詞: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)。《建筑物防雷設(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】

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

        [責(zé)任編輯:王楠]

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