防雷地網(wǎng)安裝與接地電阻測試

1、防雷地網(wǎng)安裝與接地電阻測試 接地系統(tǒng)是防雷工程建設(shè)中施工難度最大也是最重要的一個(gè)分項(xiàng)，由于環(huán)境的不同接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)也存在較大差異。系統(tǒng)的接地工程主要由接地體、連接線組成接地網(wǎng)絡(luò)，其中影響接地效果的主要因素有土壤電阻率、接地體的選擇.接地材料的防腐和合理的規(guī)劃接地網(wǎng)絡(luò)。因此接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)和工程實(shí)施是目前研究的主要課題。 一、接地材料的分類與選擇 不同的行業(yè)，不同的地域使用的接地材料也不盡相同，目前市場上使用率最高的接地材料還是金屬材料，主要有銅板、角鋼和扁鋼等；但是由于接地環(huán)境的不同和用戶需求也不盡相同。在有些環(huán)境和情況下是不適合使用金屬接地材料的，例如在高腐蝕土壤中金屬接地材料在很短的時(shí)間就被腐蝕

2、而喪失接地的功能。不同的接地材料有著不同的特點(diǎn)，根據(jù)其特點(diǎn)結(jié)合環(huán)境使用是接地工程前期應(yīng)該考慮的問題。 接地材料可分為金屬接地材料與非金屬接地材料兩類。 1、金屬接地材料 從80年代末到現(xiàn)在占領(lǐng)接地材料榜首的仍然是金屬接地材料（這里主要指銅材和鋼材），由于其具備良好的導(dǎo)電性和經(jīng)濟(jì)性是接地工程中最重要的材料之一，但是由于金屬材料存在腐蝕問題，對接地電阻的影響也比較大，是安全生產(chǎn)中的一個(gè)大的隱患，這個(gè)問題一直困擾著用戶。一般在通信系統(tǒng)中早期的地網(wǎng)每四年就重新改造一次，其主要原因就是因?yàn)榻饘俨牧系母g問題，而在鹽堿地區(qū)往往一兩年就要重新改造。而近年生產(chǎn)資料價(jià)格猛漲造成接地成本增加，使得金屬接地材料的缺

3、點(diǎn)逐漸突顯； 2、非金屬接地材料(石墨接地模塊) 非金屬接地材料是目前通信行業(yè)新生的一種金屬接地體的替換產(chǎn)品，由于其特有的抗腐蝕性能和良好的導(dǎo)電性。 二、不同地質(zhì)環(huán)境下的優(yōu)選接地工藝的優(yōu)化1、高山地區(qū)的地網(wǎng)制作工藝一般高山地區(qū)都是地網(wǎng)制作的難點(diǎn)，一般采用的是鉆孔接地的方法；（主要針對巖石層面)高山一般多巖石，在巖石上做地網(wǎng)并不是不可能的事情。在地表土層下采用鉆孔方式打孔200*2000-3000mm（視環(huán)境而定），底部采用爆破方式搗碎地層巖石形成縫隙，澆注填充劑垂直放入非金屬接地體，之后加入高分子降阻劑后適當(dāng)加水，在加水下沉3-4小時(shí)后加入無水狀態(tài)的高分子降阻劑和適量填充劑后在距地表土層800

4、mm處夯實(shí)，至此垂直接地體敷設(shè)完畢，開始敷設(shè)水平接地網(wǎng)；水平地網(wǎng)采用35平方以上銅纜撥皮后適當(dāng)涂刷導(dǎo)電膠并在距地表500毫米處做水平地網(wǎng)線槽，線槽寬為200毫米，在線槽上施放無水狀態(tài)高分子降阻劑和適量填充劑將刷好導(dǎo)電膠的電纜按照網(wǎng)格形狀敷設(shè)好后埋土夯實(shí)；接地網(wǎng)的接地距離可以按照1.5*1.5/3.0*3.0m的距離敷設(shè)，每個(gè)十字型交叉點(diǎn)作為一個(gè)垂直接地體的連接點(diǎn)，最后把地網(wǎng)表層用細(xì)土填埋。2、鹽堿風(fēng)化石等地質(zhì)條件下的地網(wǎng)制作鹽堿地區(qū)的土壤中含有較高的腐蝕性物質(zhì)，所以在一般這種環(huán)境下是不采用金屬材料作為接地體的，非金屬材料非常適合在這里使用，這里介紹膨脹石墨體在鹽堿風(fēng)化石地質(zhì)的埋植方法。風(fēng)化石類

5、的地質(zhì)條件一類主要是由完全風(fēng)化石，另一類是由風(fēng)化石和巨大花崗石混合物組成，土壤電阻率都在2000歐米以上，在這樣的條件下制作地網(wǎng)是非常困難的，工人施工難度陡然增大，有很多同行對此望而卻步。改善施工難度的方法是在施工前開挖澆灌充足的水，由于風(fēng)化石組織結(jié)構(gòu)較疏松，水分能滲透風(fēng)化石內(nèi)部當(dāng)中，最好讓其泡12小時(shí)以上，這時(shí)風(fēng)化石強(qiáng)度只相當(dāng)于沙子被壓實(shí)的狀態(tài)，很容易施工的，這時(shí)在挖深1.2米寬0.2米的溝槽，如遇到巨大花崗石可繞過其安裝，這時(shí)在安裝膨脹石墨接地體水平放置，外面包裹填充劑，接地體之間用扁鋼連接，節(jié)點(diǎn)防腐處理，只需十?dāng)?shù)塊膨脹石墨接地體就可達(dá)到技術(shù)要求。注意回填土最好使用細(xì)黑土，如無條件也可使用

6、挖出來的風(fēng)化石，但一定要注意在剛回填的時(shí)候不要用大塊的風(fēng)化石，盡量用細(xì)小的風(fēng)化石土，一定要分層夯實(shí)。還有一類情況是土壤表面為10厘米厚的黑土，而在黑土下面完全是顆粒差不多的大小的鐵板砂，這是制作地網(wǎng)非常頭痛的事，把表層的黑土去掉，挖開下面的鐵板砂，每個(gè)接地極挖1.5米深的坑，這時(shí)每個(gè)坑由于鐵板砂的松散性很容易塌方的，如有擋板擋住周圍的鐵板砂最好，若無有擋板把坑挖的大一些即可，這時(shí)在坑的底部垂直于地面打一根長1.5-2米直徑30毫米的鍍鋅鐵管，在松散的鐵板砂上施工是很容易的，在安裝好的鐵管上垂直連接膨脹石墨接地體，在距地表0.5米處作橫向扁鐵連接，十字交叉點(diǎn)相互連接，節(jié)點(diǎn)防腐處理，直接回填鐵板砂

7、即可，接電阻值都可滿足使用要求。3、特殊環(huán)境下的接地體制作根據(jù)特殊的接地需要可以采用非金屬接地棒制作活動(dòng)的接地裝置，由于非金屬接地體具有較高的抗腐蝕性，所以非常適合在河流使用，從河流使用效果看，膨脹形非金屬石墨體在浸入河水完全吸水后，比角鋼放置河水中的效果高7倍。一只角鋼放置河水中20m的電阻是7-8，膨脹石墨的接地電阻達(dá)到0.6-1.0；經(jīng)過半年多的使用，反饋效果良好。 通常,防雷接地的接地電阻是5 ,實(shí)際上有弱電設(shè)備的感應(yīng)防雷都要求4 或1 的接地電阻。需要特別指出的是:土壤電阻率是隨季節(jié)變化的,規(guī)范所要求的接地電阻只是接地電阻的最大許可值,而實(shí)際地網(wǎng)的接地電阻應(yīng)該是:r = rmax/

8、式中: rmax 為接地電阻最大值,即前述的5、4 或1 ; 是季節(jié)因數(shù),根據(jù)地區(qū)和工程性質(zhì)取值,常用值為1. 45 。因此,對應(yīng)前述的5，4 ，1 ,接地電阻實(shí)際應(yīng)是6. 9 ，2. 75 ，0. 65 。按此電阻施工的地網(wǎng)才是合乎規(guī)范要求的,在土壤電阻率最高時(shí)(常為冬季) 也能滿足設(shè)計(jì)要求。接地工程本身的特點(diǎn)決定了周圍環(huán)境對工程效果有決定性的影響,脫離了工程所在地的具體情況設(shè)計(jì)接地工程是不可行的,設(shè)計(jì)的優(yōu)劣取決于對當(dāng)?shù)赝寥拉h(huán)境的諸多因素的綜合考慮。土壤電阻率、土層結(jié)構(gòu)、含水情況、季節(jié)因數(shù)、氣候和可施工面積等因素都會(huì)影響接地網(wǎng)的形狀、大小、工藝材料的選擇。4、接地系統(tǒng)的防腐 接地網(wǎng)的防腐處理

9、是直接影響地網(wǎng)接地效果和有效接地壽命的關(guān)鍵，接地網(wǎng)的防腐主要取決于以下3個(gè)因素：1）接地體材料選擇，2）地質(zhì)條件因素3）采用的防腐措施 不同的接地材料有效的抗腐蝕能力也不同，從理論上講，多數(shù)有色金屬如銅、鋁、鉛、鋅都具有較好的抗腐蝕能力，其中銅和鉛在接地材料中用得較多。但是直接用有色金屬作接地體也有不足之處。其一價(jià)格昂貴，成本提高；其二鋼性不夠，施工困難。解決剛性不夠的唯一方法又得增大截面積。據(jù)計(jì)算，接地體的直徑增加30，截面積可增大70；直徑增加50，截面積可增加125，也就是要多耗70125的有色金屬。這無疑又使一次性投入成本成倍地增加。采用銅作接地體，雖然使用壽命提高了12倍，但成本卻增

10、加了56倍。（主要使用銅包鋼接地棒）所以在一般環(huán)境下非金屬接地材料是最好的金屬材料替代品。銅包鋼防腐等性能優(yōu)良，在銅包鋼施工的過程中，接地體是垂直于地面打進(jìn)土壤中，由于銅是較軟的，而土壤中的情況又千差萬別，銅包鋼進(jìn)入土壤中，表面的銅很容易被劃傷的，劃傷后的接地體會(huì)露出內(nèi)部鋼鐵，不同的金屬在土壤中會(huì)加速其腐蝕性，銅包鋼是一節(jié)一節(jié)相互連接的，每節(jié)之間連接用的是連接器，連接器的直徑要比銅包鋼直徑大，這時(shí)第一節(jié)打入地面后，打入第二節(jié)由于連接器的直徑比銅包鋼直徑大，第二節(jié)以上的是不會(huì)與土壤接觸的，至少不會(huì)完全接觸的，接觸的是連接器，這對接地電阻值是有影響的。國內(nèi)銅包鋼的生產(chǎn)廠家是采用鋼桿穿入銅管中，然后

11、拉長銅管，讓其管徑縮小使其附在鋼桿上，為了讓鋼桿順利地穿入銅管當(dāng)中，生產(chǎn)過程中會(huì)在鋼桿的外壁和銅管的內(nèi)壁涂抹大量的潤滑油，拉伸銅管后大部分潤滑油被擠出。但是還是有少量的潤滑油殘存在里面的，而這點(diǎn)殘存會(huì)在鋼桿與銅管之間形成很薄的油膜，這層油膜是絕緣的同時(shí)油也會(huì)分解成酸性物質(zhì)從內(nèi)部腐蝕鋼棒，所以既影響本身的電阻又影響故障電流順利地通過它散流到土壤中。 地質(zhì)條件決定所選用的接地材料：離子接地棒適合在城市不具備施工空間的地方使用，例如城市建筑群等；而對于山地條件則比較適合使用非金屬接地棒，由于在山野離子棒自身的吸水性并不能滿足自身穩(wěn)定接地電阻的需要，常常需要增加鹽類，而巖石環(huán)境又是失水環(huán)境，所以這種環(huán)

12、境下就應(yīng)該選用吸水性好有具有較高強(qiáng)度的非金屬接地棒作為接地體，同時(shí)在野外也要考慮使用離子接地棒可能丟失問題；在一般土壤環(huán)境比較適合使用壓制的非金屬接地體，所以根據(jù)環(huán)境不同采用不同的材料作為接地體也是延長有效接地壽命的方法； 采用不同的接地保護(hù)方法也是關(guān)鍵的問題，對于金屬材料的地網(wǎng)往往采用犧牲陽極陰極保護(hù)法是一種電化學(xué)保護(hù)方法，就是將被保護(hù)金屬和一種可以提供陰極保護(hù)電流的金屬或合金(即陽極)相連，使被保護(hù)體極化以降低腐蝕速率的方法。在被保護(hù)金屬與犧牲陽級(jí)所形成的大地電池中，被保護(hù)金屬體為陰極，犧牲陽極的電位往往負(fù)于被保護(hù)金屬體的電位值，在保護(hù)電池中是陽極，被腐蝕消耗，故稱之為“犧牲”陽極，從而達(dá)

13、到對陰極(被保護(hù)金屬體)保護(hù)的目的。這里所常用的“犧牲陽極”的材料通常是高純鎂及鎂合金、高純鋅及鋅合金、鋁合金等。 把接地做好是很關(guān)鍵的一件事，這也是復(fù)雜的系統(tǒng)工程，在不同的條件下選用適合本地區(qū)的接地材料，在有限的資金情況下，做好一個(gè)合格的地網(wǎng)不僅要考慮資金的因素，更要考慮性能因素，比如使用金屬材料的傳統(tǒng)接地，在工程造價(jià)上可能不會(huì)太高，但是它的使用壽命短，使用非金屬接地體要比金屬材料的傳統(tǒng)接地高一些，但其使用壽命要比傳統(tǒng)接地的壽命高出好幾倍，根據(jù)其壽命傳統(tǒng)接地平均每年造價(jià)不低于3-4千元，而非金屬接地體根據(jù)其壽命平均每年造價(jià)不高于3-4百元，這還不包括因地網(wǎng)不合格改造的工程費(fèi)用，這些都是應(yīng)該在

14、選擇接地材料時(shí)加以考慮的。在現(xiàn)代隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，它對環(huán)境要求也越來越高，有一個(gè)很小的流涌就可以使設(shè)備損壞，人們對接地系統(tǒng)的重視程度也逐步提高，接地作的好與壞直接關(guān)系到設(shè)備能否正常運(yùn)行，是否有安全隱患的大問題。三、接地電阻測試在接地裝置中有兩個(gè)重要參數(shù)：1、接地電阻值；2、接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)在看來，雖然接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)等電位很重要，但是低阻的接地裝置，是設(shè)備正常、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。特別是在防雷接地，要在瞬間將幾十ka的雷電流到大地，接地電阻越小散流越快，雷擊后高電位保持的時(shí)間就短，危險(xiǎn)性就小?？傊拥仉娮柙叫?，效果越好，被保護(hù)的對象就越安全。對接地電阻測量的準(zhǔn)確性是判斷接地裝置是否合格的重

15、要因素。我們在日常的工作中不管是工程方還是檢測機(jī)構(gòu)，對接地電阻的測量方法都存在著異議，特別是不同方式進(jìn)行測量時(shí)出現(xiàn)的測量值相差很大，更是不知道怎么判斷。值得提出的是，在我們有些地方的檢測中，甚至有很多檢測人員不懂得測量原理，使得測量值無法準(zhǔn)確。有個(gè)檢測機(jī)構(gòu)的工程師用電子接式儀表檢測一個(gè)地網(wǎng)時(shí)，他先在水泥地上倒兩處水把電壓極、電流極往上一放；再用100m長的6平方米多股銅線接到接地極上（線是卷在一起的），測量結(jié)果是5歐姆。把100m線展開，電壓、電流極不變，測得結(jié)果是2歐姆。再把電壓、電流極插在均勻的土壤里，測得的結(jié)果是1.2歐姆。再把100m線改成5m線，測得結(jié)果為0.4歐姆。從測試結(jié)果分析來

16、看，得出如下結(jié)論：1、測量線的加長，特別是卷在一起，由于電感大，測量值偏高很大。所以在我們測量高樓接地值的時(shí)候，拉長線測量接地值是不準(zhǔn)確的。這是因?yàn)楦邔咏ㄖy量時(shí)，高層建筑物接地引線與地之間存在著一定的阻值（r地線）另外從高層建筑物上面測量點(diǎn)向地面儀表所引接的測試線，在空中的部分存在線電感。（ml）所以高層建筑接地點(diǎn)測量的阻值為r=r地線+wl+r地。地面測量接地電阻r=r地。測量數(shù)據(jù)比地面測量時(shí)跳動(dòng)要嚴(yán)重，這是因?yàn)闇y試線在空中的加長，如同一根天線將空中一些無線電、電磁雜波等信號(hào)通過測試線引向儀表，而產(chǎn)生嚴(yán)重干擾，使測量數(shù)據(jù)跳動(dòng)，解決的方法是，用一根同軸線作為測試引線，將同軸線和芯連接在一起，

17、并接在測試點(diǎn)上。將同軸線另一端的屏蔽線接在儀表的c2端上（即電流極），將同軸線芯線接在儀表p2端上（即電壓極），這樣能較好地解決測量高層接地電阻由于引線過長造成干擾影響。2、電子接地儀表測量接地體，用水滲透接觸電壓、電流極時(shí)，由于接觸不好產(chǎn)生的接觸電阻大，影響測量值。只有在沒有地方插電壓、電流極時(shí)才采用這種方法，但是必須是真正水滲透到土壤，電壓、電流極必須是和水良好接觸。盡量減少接觸電阻，減少誤差。地網(wǎng)工頻電阻的測試：測試基本原理：對地網(wǎng)注入電流，測其電壓，計(jì)算電阻，r=u/i，常用儀器：地阻測試儀、電流電壓表測試方法：d大于25倍地網(wǎng)平面對角長度d。普通地阻測試儀（搖表、電子接地測量儀）：小

18、型地網(wǎng)，地阻大于0.5歐，x/d=0.5。大電流專用測試儀：大型地網(wǎng)，地阻小于0.5歐，當(dāng)測試點(diǎn)是地網(wǎng)中心點(diǎn)時(shí)，x/d=0.618。當(dāng)測試點(diǎn)是地網(wǎng)的邊緣點(diǎn)時(shí)，x/d=0.5-0.55。實(shí)際測試時(shí)，電壓極前后移動(dòng)d的5%左右共測得3個(gè)地阻值，如這3個(gè)值相差不大（一般要求10%內(nèi)，dl大量75/92規(guī)定為5%），則這3個(gè)值得平均為地工頻電阻的真值。如3個(gè)結(jié)果相差懸殊，則說明d和x的值不對，需要調(diào)整。測試時(shí)還要考慮測試方向的地下結(jié)構(gòu)，是否有大型金屬物、管道、下水道等。這些都對測試結(jié)果有很大影響。因?yàn)橛绊懥藊/d值。最終測試值：如場地許可，多個(gè)方向都測試，電流極與電壓極在30度測試。只要方法正確，取其中最小值為地網(wǎng)接地工頻電阻的真值。在測接地電阻時(shí)，有些因素造成接地電阻不準(zhǔn)確：1、（地網(wǎng)）周邊土壤構(gòu)成不一致，地質(zhì)不一，緊密、干濕程度不一樣，具