陳昭貴

摘 要 通過對我國廣西臨桂縣現(xiàn)存的移動基地發(fā)射臺與桂林電視發(fā)射臺在防雷接地降阻工程方面的進行分析，了解到2臺存在接地電阻過大等問題，并對問題進行針對性的工程設(shè)計以及實踐工程施工，研究和分析出一套合理有效的思路，從而實現(xiàn)低接地電阻的目標，為今后進行類似工程設(shè)計與施工時提供有用信息，并創(chuàng)造價值。

關(guān)鍵詞 高山風化石土壤；降阻工程；技術(shù)探討

中圖分類號：TM862 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）01--02

衡量一套防雷裝置性能的好壞，根據(jù)該裝置的接地電阻值的大小即可判斷出。通常接地裝置的電阻可劃分為3部分：第一部分為最基礎(chǔ)的電阻，接地體本身電阻；第二部分是接地極與土壤相接觸所形成的電阻；第三部分是由電流通入接地極而流經(jīng)土壤后散布土壤所形成的電阻。在接地裝置中，接地電阻主要由第二部分和第三部分所組成。桂臨桂縣為山地丘陵地帶，因此高山通訊站所處海拔較高，且相對高度也較高，這就導(dǎo)致通訊站容易引發(fā)雷擊。高山通訊站建設(shè)在山頭上，而山頭土壤經(jīng)過多年風化和日曬，多半變化為巖石土壤，巖石土壤十分特殊，其電阻率極高，因此接地極與土壤的接觸電阻值也十分大[1]。而防雷擊需要電阻較低的接地電阻，這就形成了矛盾，如何解決降低土壤阻值，成為高山通訊站防雷擊的重要工作。

1 兩站防雷接地狀況和降阻施工地質(zhì)地理條件

近年來，桂林市防雷中心對桂林臨桂縣電視發(fā)射臺和中國移動桂林分公司臨桂縣基站進行全面檢測，發(fā)現(xiàn)兩站的接地電阻阻值遠高于標準電阻值，高達120 Ω，且部分接地布線沒有按照標準實施，存在安全隱患問題。由于兩站安全系數(shù)較低，甲方建議停止工作。根據(jù)以上現(xiàn)狀分析，導(dǎo)致接地電阻如此之大的原因為兩站在建站初期因為山路崎嶇，交通不便，對于接地裝置沒有嚴格按照要求布置，這就使得兩站未能達到國家防雷技術(shù)規(guī)范標準；同時，因為臨桂縣雨水較多，容易造成水土流失和器材銹蝕等問題，還缺乏定期的維護，給兩站的防雷技術(shù)帶來困難[2]。兩座高山站已經(jīng)發(fā)生多起雷擊事件，但雷擊破壞程度較低，尚未引發(fā)人身安全問題。除了雷擊的影響外，兩站還會遇到空氣干燥的天氣，由于室內(nèi)空氣過于干燥，雷電感應(yīng)能夠引發(fā)一定強度靜電，可將人體毛發(fā)豎立，因此接地裝置的整改問題已經(jīng)迫在眉睫。

根據(jù)兩站的要求，并結(jié)合臨桂縣實際情況，將接地電阻阻值整改在4 Ω以下，由桂林相關(guān)公司對兩站地址地理情況進行系統(tǒng)勘察后，測出臨桂縣土壤平均阻值率為650 Ω·m。根據(jù)勘察結(jié)果以及現(xiàn)有施工條件，電視發(fā)射臺水平地極可使用準長條形，需要將長度控制在240 m以內(nèi)，受到臨桂縣特殊的地理條件限制，桂林縣移動基站水平地極達240 m，且只能使用“*”形。在抽樣顯示中，受到地質(zhì)條件的限制，兩站垂直地極平均只能打地2 m。

2 設(shè)計思路

為保證工程造價過程中的可靠性，同時使用最小成本，以該工程為基礎(chǔ)實施理論概算。

2.1 常規(guī)工程計算

第一，針對垂直接地極，由于在施工時，要求細長狀態(tài)下的地極直接接近并掩埋于地表，在忽略掩埋深度的清理下，以鏡象原理為理論基礎(chǔ)，可以得出接地電導(dǎo)的理論公式：

公式（1）（2）中，ρ代表自然土壤中存在的電阻率，正常值為6500Ω·m；l代表垂直接地極的實際長度，數(shù)值為2 m；d代表垂直接地極的直徑或是等效直徑，單位為m；當使用角鋼作為垂直接地極的制作材料時，d=0.84b（其中，b為角鋼寬度）。

此外，若垂直接地極與地面之間的距離為h，即埋深為h（h取0.6 m）時，可得出：

在公式（3）（4）中，n代表地表內(nèi)同時并聯(lián)運作的垂直接地極的數(shù)量；ηcn代表垂直接地極實際運用系數(shù)，這里數(shù)值取0.69。

其次，針對水平接地極，其接地電阻的公式為：

在公式（5）中，L代表水平接地極實際長度，正常情況下其數(shù)值為240 m；d代表水平接地極的實際直徑或是等效直徑，單位m；當使用扁鋼作為水平接地極的制作材料時，此時可直接理解為（其中，b為扁鋼的實際寬度）；A代表水平接地極安置是的形狀系數(shù)，當安置形狀為條形或是準條形時，可視為A=0，此外當安置為“*”形時，視為A=8.81。

在公式（6）中，ηp代表水平地極運用系數(shù)，其數(shù)值一般取0.59。

正常情況下，垂直地極所使用的角鋼數(shù)量為60條，其規(guī)格一般擬用50×50×5；而水平地極所使用的扁鋼長度為240 m，規(guī)格一般擬用40×4。此外，以實際過程中的取樣資料與不利性質(zhì)喜愛的施工變數(shù)為運算基礎(chǔ)，經(jīng)由上述公式進行實際運算，以目前施工地的地質(zhì)與地理條件為研究背景，采取常規(guī)性手段，則所使用的接地電阻的大小，最大不可能超過50Ω，而該數(shù)值離工程需要的“電阻不超過4 Ω”還有非常大的距離，所以土壤改良方式就顯得必不可少。

2.2 加降阻劑改良土壤工程計算

將非巖石土與降阻劑填充混合在一起，混合比例為1∶1，檢測得出物質(zhì)樣品的電阻率，這就是公式中出現(xiàn)的ρ'，即經(jīng)過改良土壤的電阻率，其數(shù)據(jù)的區(qū)間在500～600 Ω·m；d1則表示填充過降阻劑后巖石土的實際直徑，單位用m表示。

而改良過后的水平接地體的接地電阻為：

通過改良后的公式可以看出，使用降阻劑對土壤進行改良之后，在促使接地極尺寸增大的同時也高效性將接地裝置在地表的流散面積進行增加，最終達到接地電阻降低的目的。

3 施工結(jié)果

經(jīng)由電視發(fā)射臺測量，工程工頻接地電阻數(shù)值為2.6 Ω，而中國堯山基地測量得到的數(shù)值為3.2 Ω，真正意義上實現(xiàn)了土壤降阻的目標并達到預(yù)期的理想阻值[3]。

以實際角度出發(fā)，接地裝置最主要的部分應(yīng)該是在雷電沖擊波的刺激下，所展現(xiàn)出來的沖擊接地電阻，簡稱阻抗。正常情況下，阻抗的大小低于工頻接地電阻，所以可以得出結(jié)論，當工頻接地電阻的數(shù)值達標時，沖擊接地電阻的阻值自然而然就合乎標準。

4 結(jié)果與討論

首先，必須考慮工程建設(shè)方在工程價位方面的實際接受能力，然后以工程施工地的地質(zhì)地理條件為標準選擇針對性的接地的裝備工程，采取代表性的抽樣分析，然后向外推廣，設(shè)計出最合理、優(yōu)質(zhì)的建設(shè)方案，最終建設(shè)可靠性高的施工效果，并在此標準的前提下實現(xiàn)節(jié)約這一美德。

其次，在實際施工實行填充降阻器措施時，必須嚴格根據(jù)施工圖內(nèi)容展開施工，同時盡最大可能使用地溝周圍電阻率相對較低黏土來回填。當施工完成以后，就可以在接地溝周圍建立大量溝槽，保證接雨數(shù)量。根據(jù)實驗最后得到結(jié)果可以知道，當接地電阻完成測試以后，接地溝如果能保持水份充足，那么在十天之內(nèi)，電阻值就可以下降大約1 Ω。但從實際情況來說，雷暴季節(jié)大多數(shù)為雨季，若有打雷現(xiàn)象發(fā)生普遍會下雨，進而達到降阻材料保濕，總而言之，將各種不同的措施結(jié)合在一起，就能完成低阻需要具備的標準。

最后，使用接地電阻測試儀開始測試工作的時候，一定要以基準測試點作為基礎(chǔ)，不能隨意更換測樁。換句話說，即為電阻測量儀中電壓極與電流極的位置保持固定不變，進而才能保證電阻值的可比性與客觀性。

5 結(jié)語

在我國桂林市臨桂縣自身地質(zhì)地理情況的影響下，高山地段受到雷擊的概率非常大，所以防雷接地降阻工程就顯得尤為重要。高山風化石土壤防雷接地降阻，能夠有效減少雷擊頻率，讓站臺減少雷擊損害，有效保障站臺的安全，為民眾提供服務(wù)。不過由于筆者自身理論知識的缺乏以及能力的不足，所以研究還存在許多不足之處，但依舊希望可以幫助今后研究的學(xué)者及實際工程設(shè)計。

參考文獻

[1]李景祿，楊廷方，周羽生.接地降阻應(yīng)用及存在問題分析[J].高電壓技術(shù)，2014（3）：56-61.

[2]王巨豐，范李莉，齊沖，等.導(dǎo)入式電極降阻技術(shù)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2012（S1）：89-94.

[3]曾嶸，周佩朋，王森，等.接地模塊降阻特性的現(xiàn)場實驗與仿真建模[J].高電壓技術(shù)，2010（9）：108-114.

（責任編輯：劉昀）