降低接地电阻的方法

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在各类建筑的防雷中，接地电阻是衡量建筑物防雷的安全性的重要的指标之一。本文就不同地形和地理环境来降低接地电阻的方法给出一些参考。

1. 岩石地区的爆破制裂压力灌浆法

由于岩石地区的特殊性，采用爆破制裂压力灌浆法来降低接地电阻。爆破接地技术通过爆破制裂，在裂缝中安装接地极，再用压力机械将降阻剂浆料压入裂隙中，从而起到改变较大范围的土壤导电性能的目的，相当于扩大土壤改性范围，以降低接地电阻。

2. 加降阻剂

应用降阻剂，土壤得到改良，等效增加了接地极尺寸，从而有效增大了接地装置的散流面积，使接地电阻大大降低。降阻剂分为化学降阻剂和物理降阻剂，化学降阻剂自发现有污染水源事故和腐蚀地网的缺陷后基本上不再使用。现在广泛使用的是物理降阻剂，可以根据使用环境形成不同形状的包裹体，与接地体同时运用，包裹在接地体的周围，达到降低接地电阻的目的。

3. 城市狭窄地带的潜深接地技术

城市区域土壤深度越深，电阻率就越低，含水分也相对越大。因此可以采用潜深接地技术，直接将垂直接地极打入地下。潜深接地可以不受地方，环境限制，尤其在建筑物拥挤、设地网区域狭窄的场合，在这种场合采用一般的方法很难找到埋设大范围接地体的地方，安全距离又无法得到保证，通过潜深接地技术施工，不但可以起到事半功倍的功效，同时又可大大减小跨步电压。

4. 关于接地体

4.1 接地体的金属材料有不锈钢、铜包钢、纯铜材和热镀锌钢材。不锈钢的防腐较钢材好，但是在埋地环境中依然会有少许锈蚀，因此不宜在腐蚀性严重的环境中使用；表面处理过的铜是恨到的抗锈蚀材料，铜包钢可以节约大量的贵金属，用电铸法生产，纯铜材料防腐性能最好，但因耗用大量的贵金属，只能在性能要求较高的工程中使用。用特殊的电铸技术将99.9%的纯铜均匀覆盖到低碳钢芯上，具有铜层厚、粘合度好、不剥离等特点。抗拉强度大，耐腐蚀性抢，既有与铜等同的性能又兼有钢材特性。配有高强度特种钢制成的驱动头和钻头，施工时可以轻易地将棒打入地下。

要实现长期（30年以上）真正免维护接地装置，接地体间的相互连接线需采用放热熔接结束方法，这是一种利用活性较强的铝把氧化钢还原，整个过程需时很短，反映所放出的热量足可以使被焊接的导线端部熔化形成永久性的分子结合，在2500℃-3500℃高温下，将铜和铜、钢和钢等相同或不同金属完全熔接。这样一来，焊点载流能力与导线的载流量相同，焊点也就像铜导体一样，受腐蚀影响较小等。此项施工工艺无须外界电源或气源，材料轻便易携带，操作简单。

4.2 非金属接地体

由导电能力优越的非金属材料符合经浇筑或机械压膜加工成型。一般来说浇筑成型的产品结构松散、强度低、导电性能差，而且质量不稳定；

机械亚膜法，是使用设备在几道十几吨的压力下成型的，不仅尺寸精度较高、外观较好，。更重要的是材料结构致密、电学性好、抗大电流冲击能力强，质量也相当稳定，但生产成本较高，批量生产采用。

为了达到降低接地网接地电阻之目的，首先需要从理论上研究降低接地电阻的方法。由公式R=ρε/C可以看出，降低接地电阻有以下两种途径，一是增大接地体几何尺寸，以增大接地体的电容C；二是改善地质电学性质，减小地的电阻率 和介电系数ε。下面分别讨论降低接地电阻的一些方法。

1. 增大接地网面积

由上面接地电阻的物理概念，大地电阻率ρ和介电系数ε不容易改变，而接地电阻R与接地网电容C成反比：从理论上分析，接地网电容C主要由它的面积尺寸决定，与面积成正比，所以接地网面积与接地电阻成反比。减小接地网接地电阻，增大接地网面积是可行途径。一个有多根水平接地体组成的接地网可以近似地看成一块孤立的平板，借用平板接地体接地电阻计算公式，当平板面积增大一倍时，接地电阻减小29.3%。

2. 增加垂直接地体

依据电容概念，增加垂直接地体可以增大接地网电容。当增加的垂直接地体长度和接地网长、宽尺寸可比拟时，接地网由原来的近似于平板接地体趋近于一个半球接地体，电容会有较大增加，接地电阻会有较大减小。由埋深为零半径为ｒ的圆盘和半径为ｒ的半球电容之比４εr／２πεr可得，接地电阻减小３６％。但是对于大型接地网，其电容主要是由它的面积尺寸决定，附加于接地网上有限长度（２～３ｍ）的垂直接地体，不足以改变决定电容大小的几何尺寸，因而电容增加不大，亦接地电阻减小不多。所以大型接地网不应加以增加垂直接地体作为减小接地电阻的主要方法，垂直接地体仅作为加强集中接地散泄雷电流之用。

3. 人工改善地电阻率

在高电阻率地区采用人工改善地电阻率的方法，对减小接地电阻具有一定效果。例如，对于一个半径为ｒ的半圆球接地体而言，其接地电阻的50%集中在自接地体表面至距球心2ｒ的半圆球内，如果将ｒ至2ｒ间的土壤电阻率降低，可使接地电阻大大减小。

设原地电阻率为ρ2，将ｒ至2ｒ范围内的电阻率为ρ2的土壤用低电阻率的材料ρ1 置换，则半圆球接地体的接地电阻为：

ＲX=(ρ1+ρ2)/4лr

置换前的接地电阻RX为：

RX=ρ2/2πr

R与RX之比为：

R/RX=(ρ1+ρ2)/2ρ2 当ρ1《ρ2

上式改写为：

R=RX/2=ρ2/4πr

故接地电阻减小的百分数为５０%。另外由５．１式可以看出，用低电阻率的材料置换半球附近高电阻率的土壤，相当于将半球接地体的半径由Ｒ增大到２Ｒ，由于接地体几何尺寸的增加，而使接地电阻减小。

４ 深埋接地体

在地电阻率随地层深度增加而减小较快的地方，可以采用深埋接地体的方法减小接地电阻。地的电阻率随深度而减小的规律，往往在达到一定深度后，地电阻率会突然减小很多。因此利用大地性质，深埋接地体后，使接地体深入到地电阻率低的地层中，通过小的地电阻率来达到减小接地电阻的目的。

对于地电阻率随地层深度的增加而减小不大的地方，由于地电阻率变化不大，增加接地网的埋深只是增大接地网的电容。利用电容的概念，电容具有储藏电场能量的本领，它所储藏的能量，不是储藏在极板上，而是储藏在整个介电质中，即整个电厂中：介电质中的能量密度，既与介电系数有关，又与电场的分布有关，因此，比起接地网的几何尺寸小得多的有限埋深，所增加的储藏能量的介质空间极为有限；在有限空间中的能量密度又小，储藏的总能量也就增加不多，即电容增加不大，所以对减小接地电阻作用不大，不宜采用深埋接地体的方法减小接地电阻。深埋接地体和敷设水下接地网可以大大降低直流电阻，但对降低交流电阻作用不大，故国军标不推荐使用该法。但结合基地航天测试实际情况，主要是低频信号，此法简单，效果明显，可以使用。

5. 敷设水下接地网

在有适宜水源的地方敷设水下接地网，由于水的电阻率比地电阻率小的多，可以取得比较明显的减小接地电阻的效果。而且敷设水下接地网施工比较简便，接地电阻比较稳定，运行可靠，但应注意水下接地网距接地对象的距离一般不大于１０００ｍ。

6. 利用自然接地体

充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结购物，以及上下水金属管道等自然接地体，是减小接地电阻的有效措施，而且还可以起引流、分流、均压作用，并使专门敷设的接地带的连接作用得到加强。

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