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        高山風(fēng)化石土壤防雷接地降阻工程技術(shù)探討

        2016-05-30 06:35:29陳昭貴
        南方農(nóng)業(yè)·下旬 2016年1期
        關(guān)鍵詞:技術(shù)探討

        陳昭貴

        摘 要 通過對(duì)我國廣西臨桂縣現(xiàn)存的移動(dòng)基地發(fā)射臺(tái)與桂林電視發(fā)射臺(tái)在防雷接地降阻工程方面的進(jìn)行分析,了解到2臺(tái)存在接地電阻過大等問題,并對(duì)問題進(jìn)行針對(duì)性的工程設(shè)計(jì)以及實(shí)踐工程施工,研究和分析出一套合理有效的思路,從而實(shí)現(xiàn)低接地電阻的目標(biāo),為今后進(jìn)行類似工程設(shè)計(jì)與施工時(shí)提供有用信息,并創(chuàng)造價(jià)值。

        關(guān)鍵詞 高山風(fēng)化石土壤;降阻工程;技術(shù)探討

        中圖分類號(hào):TM862 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B 文章編號(hào):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(duì)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(fēng)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?xiàng)l件

        近年來,桂林市防雷中心對(duì)桂林臨桂縣電視發(fā)射臺(tái)和中國移動(dòng)桂林分公司臨桂縣基站進(jìn)行全面檢測(cè),發(fā)現(xiàn)兩站的接地電阻阻值遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)電阻值,高達(dá)120 Ω,且部分接地布線沒有按照標(biāo)準(zhǔn)實(shí)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?yàn)閮烧驹诮ㄕ境跗谝驗(yàn)樯铰菲閸纾煌ú槐?,?duì)于接地裝置沒有嚴(yán)格按照要求布置,這就使得兩站未能達(dá)到國家防雷技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn);同時(shí),因?yàn)榕R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(hù),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(huì)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(qiáng)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(shí)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(duì)兩站地址地理情況進(jìn)行系統(tǒng)勘察后,測(cè)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(tái)水平地極可使用準(zhǔn)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?xiàng)l件限制,桂林縣移動(dòng)基站水平地極達(dá)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(jì)思路

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

        2.1 常規(guī)工程計(jì)算

        第一,針對(duì)垂直接地極,由于在施工時(shí),要求細(xì)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(shí)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(dāng)使用角鋼作為垂直接地極的制作材料時(shí),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(shí),可得出:

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

        其次,針對(duì)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(shí)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(shí)際直徑或是等效直徑,單位m;當(dāng)使用扁鋼作為水平接地極的制作材料時(shí),此時(shí)可直接理解為(其中,b為扁鋼的實(shí)際寬度);A代表水平接地極安置是的形狀系數(shù),當(dāng)安置形狀為條形或是準(zhǔn)條形時(shí),可視為A=0,此外當(dāng)安置為“*”形時(shí),視為A=8.81。

        在公式(6)中,ηp代表水平地極運(yùn)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(shí)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(yùn)算基礎(chǔ),經(jīng)由上述公式進(jìn)行實(shí)際運(yùn)算,以目前施工地的地質(zhì)與地理?xiàng)l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(jì)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(cè)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(shí)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(duì)土壤進(jìn)行改良之后,在促使接地極尺寸增大的同時(shí)也高效性將接地裝置在地表的流散面積進(jìn)行增加,最終達(dá)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(tái)測(cè)量,工程工頻接地電阻數(shù)值為2.6 Ω,而中國堯山基地測(cè)量得到的數(shù)值為3.2 Ω,真正意義上實(shí)現(xiàn)了土壤降阻的目標(biāo)并達(dá)到預(yù)期的理想阻值[3]。

        以實(shí)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(jiǎn)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(dāng)工頻接地電阻的數(shù)值達(dá)標(biāo)時(shí),沖擊接地電阻的阻值自然而然就合乎標(biāo)準(zhǔn)。

        4 結(jié)果與討論

        首先,必須考慮工程建設(shè)方在工程價(jià)位方面的實(shí)際接受能力,然后以工程施工地的地質(zhì)地理?xiàng)l件為標(biāo)準(zhǔn)選擇針對(duì)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(jì)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(biāo)準(zhǔn)的前提下實(shí)現(xiàn)節(jié)約這一美德。

        其次,在實(shí)際施工實(shí)行填充降阻器措施時(shí),必須嚴(yán)格根據(jù)施工圖內(nèi)容展開施工,同時(shí)盡最大可能使用地溝周圍電阻率相對(duì)較低黏土來回填。當(dāng)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(shí)驗(yàn)最后得到結(jié)果可以知道,當(dāng)接地電阻完成測(cè)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(shí)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(huì)下雨,進(jìn)而達(dá)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(biāo)準(zhǔn)。

        最后,使用接地電阻測(cè)試儀開始測(cè)試工作的時(shí)候,一定要以基準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)作為基礎(chǔ),不能隨意更換測(cè)樁。換句話說,即為電阻測(cè)量儀中電壓極與電流極的位置保持固定不變,進(jìn)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(fēng)化石土壤防雷接地降阻,能夠有效減少雷擊頻率,讓站臺(tái)減少雷擊損害,有效保障站臺(tái)的安全,為民眾提供服務(wù)。不過由于筆者自身理論知識(shí)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(shí)際工程設(shè)計(jì)。

        參考文獻(xiàn)

        [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(chǎng)實(shí)驗(yàn)與仿真建模[J].高電壓技術(shù),2010(9):108-114.

        (責(zé)任編輯:劉昀)

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