浅析防雷接地工程施工要点

　　摘 要：本文主要阐述了防雷接地工程施工的主要注意事项，同时对接地装置材料、布划设计的合理选择、降阻措施的有效控制等问题进行了简单的分析。

　　关键词：防雷接地工程,注意事项,布划设计,降阻措施

　　前言

　　防雷接地就是用接闪器把雷电引来，不管是直击雷、感应雷或其它形式的雷都能迅速通过接地装置导入大地泄放入地，达到防雷减灾的目的。把接闪器与大地做良好的电气连接的装置称为接地装置,接地装置的作用是把雷电对接闪器闪击的电荷尽快地泄放到大地。因此，没有合理而良好的接地装置，就不能有效地防雷。评价接地装置的主要参数就是接地电阻,对单个接地装置而言，决定接地电阻的因素包含接地极本身的体电阻，接地极表面与土壤的接触电阻，还有所处地段的土壤的散流电阻。改善其中的的任意一个，都可以改善总的接地电阻。通常因接地极本身具有良好的导电性，接地体本身体电阻对整体接地电阻值的影响非常小, 因此防雷接地工程的关键为选择合适的接地装置材料、合理的布划设计、采取有效的降阻措施,降低接触电阻和散流电阻。

　　1、接地装置的材料选择

　　接地装置包括引下线、接地母线、汇流排、垂直接地体和水平接地体等。其中，垂直接地体和水平接地体通常称地网。

　　1.1 接地体的材料

　　接地装置材料的选择要充分考虑其导电性、热稳定性、耐腐蚀性、降阻效率、承受雷电流的能力以及经济性。一般选用热镀锌钢材、铜材、低电阻接地模块等。金属接地材料(这里主要指铜材和钢材)由于其具备良好的导电性是接地工程中最重要的材料之一，但是由于金属材料存在腐蚀问题，在高腐蚀土壤中金属接地材料在很短的时间就被腐蚀而丧失接地的功能。特殊结构的离子或中空接地体(带电解质材料)在接地极钢管中间里填充了防腐降阻材料，起到既能保护水平接地极，又能降低接地电阻的双重作用，具有很强的导电性能，防腐蚀性能。另外以石墨为主要材料的非金属接地材料具有良好的导电性、稳定性、抗腐蚀性、抗老化性、自身低电阻特性，石墨基本结构就是碳，它对环境没有污染，目前因其较高的性价比被广泛使用。

　　1.2 接地体的形状

　　单个垂直接地体的阻值可按照下式计算：

　　(Ω) …………(1)

　　其中ρ：土壤电阻率(Ω·m)

　　L：垂直接地体长度(m)

　　r：接地体半径(m)

　　2、合理的布划设计

　　埋设接地体的地点应选择在潮湿、土壤电阻率较低的地方，这样比较容易满足接地电阻要求。根据地形地貌可选用不同的接地体型式，接地体型式对接地电阻有一定影响。接地体有一字型、矩形、环形及多条放射带组合型式，受施工地质条件限制并且接地装置附近有河流湖泊的，可采用外引式接地。

　　2.1 地网的有效长度

　　一字型是最常用的型式，一字型地网的水平接地体有效长度：

　　Le = ( 为土壤电阻率)

　　因此在一字型地网的水平接地体长度达到有效长度的情况下不能再延长地网，需使用矩形、环形及多条放射带组合地网。

　　2.2 接地体屏蔽效应

　　两根垂直接地体之间距离为小于接地体自身的2 倍时接地电阻值会变大的现象称为屏蔽效应。如果两根垂直接地体距离大于4—6 米时，屏蔽效应可忽略不计。因此在接地电阻测试结果未达到设计要求的情况下，用在垂直接地体之间增加垂直接地体的方法，几乎不能减小接地电阻值。应采用扩大地网面积方法达到设计要求，这就是垂直接地体之间屏蔽效应的结果。

　　2.3 水平接地体的阻值

　　使用外引式接地时必须考虑到连接地网的水平接地体自身电阻所带来的影响,根据导体阻值计算公式：

　　其中 ρ—水平接地体导电率

　　S—水平接地体截面积

　　L—水平接地体长度

　　增加100米40×4 镀锌扁钢水平接地体，电阻增加3.75欧姆。

　　3、采取有效降阻措施

　　防雷接地工程施工的重点为降低接触电阻和散流电阻。在选用合适的接地体并可靠连接的的情况下，更换及处理土壤、深埋接地极、多支外引式接地装置、利用接地电阻降阻剂能有效降低阻值。

　　3.1 更换及处理土壤。采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5米以内,取土置换方法对人力和工时耗费都较大。其次在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。但土壤经人工处理后，可能加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。

　　3.2 深埋接地极。土壤含水量增加时土壤电阻率下降。当地下深处的土壤因潮湿而电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。这种方法可不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高。

　　3.3 多支外引式接地装置。如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。外引式接地极长度不宜超过100米。

　　3.4 利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，使接地体与周围土壤接触紧密的作用，降低了接触电阻的作用。

　　3.5 采取伸长水平接地体。经过分析结果表明，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，接地电阻也不再下降。

　　3.6 使用砼接地体方式。砼由铁屑、石墨、水泥、砂子、水按一定拌合比现场浇灌而成。砼接地体比采用钢管接地极接触面积扩大了数倍，能够有效地降低接地电阻。

　　4、防雷接地施工时需要注意的事项

　　4.1 接地体应埋设在冻土层以下。

　　4.2 地网各个接地体之间及地网与接闪器应可靠连接, 引下线、接地母线和汇流排的截面积符合要求。

　　4.3 人工接地网应与建筑地网用扁钢做等电位连接。

　　4.4 采用低电阻率的粘性土(细粒土)、制砖土回填，回填土电阻率应小于100欧姆·米，或辅以降阻剂。不得用碎砖、砂石等为填料，直径大于2厘米石块必须清除。

　　4.5 分层回填，每层回填约30厘米厚的细土后适量加水夯实，一直加水夯实回填至超过垂直接地体顶部20厘米。饱和浇水、浇满坑基，使接地体与降阻剂充分吸湿。过24小时待回填土完全自然沉降后，再进行接地体间的连接，连接后再将坑完全回填直至地面。

　　4.6 夯实时尽量使接地体与回填料紧密接触、良好亲合，但不要使接地体明显受损伤。

　　4.7 此外土壤电阻率是随季节变化的,规范所要求的接地电阻只是接地电阻的最大许可值,它应该是而实际地网的接地电阻的1.45倍。因此,最大接地电阻为4欧姆,接地电阻实际应是2.75欧姆。按此电阻施工的地网才符合规范要求的,在土壤电阻率最高时(常为冬季) 也能满足设计要求。

　　5、结束语

　　防雷接地工程周围环境对工程效果有决定性的影响,脱离工程所在地的具体情况设计接地工程是不可行的,工程设计及接地效果的优劣取决于对土壤电阻率、土层结构、含水情况、季节因数、气候、可施工面积、电气系统对接地工程的要求高低及投资额等诸多因素的综合考虑。

　　参考文献

　　【1】建筑物防雷设计规范 GB 50057-94(2000年版)

　　【2】民用航空通信导航监视设施防雷技术规范 MH/T4020-2006

　　【3】建筑物防雷装置检测技术规范 GBT 21431-2008

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