防雷接地技術(shù)

10接地技術(shù)與檢測方法目 錄第一章 根底學(xué)問第一節(jié) 導(dǎo)電特性其次節(jié) 土壤電阻率第三節(jié) 善土壤電阻率的方法其次章 工頻接地電阻第一節(jié) 地電阻的根本概念其次節(jié) 自然接地體的接地電阻第三章 沖擊接地電阻第一節(jié) 沖擊接地電阻的物理意義其次節(jié) 地電阻與工頻接地電阻的換算第四章 高層建筑的防雷保護(hù)接地第一節(jié) 的效應(yīng)其次節(jié) 外部的保護(hù)第三節(jié) 內(nèi)部的保護(hù)第四節(jié) 高層建筑物接地的特點(diǎn)和要求第五章 接地檢測方法第一節(jié) 接地電阻的測量其次節(jié) 方法及接線第一章 根底學(xué)問第一節(jié) 大地的導(dǎo)電特性要解決接地問題，就要了解和把握大地的導(dǎo)電特性、電學(xué)性質(zhì)和電氣參數(shù)，從而選擇合理正確的接地方式。大地導(dǎo)電歸結(jié)起來無非是兩種電子導(dǎo)電比方金屬礦物質(zhì)等，就會(huì)形成電子導(dǎo)電，但大地導(dǎo)電主要是離子導(dǎo)電，即土壤中的各種無機(jī)鹽類或酸、堿離解成的金屬離子導(dǎo)電。而各類無機(jī)鹽或酸、堿又必需在有水的狀況下才能離解成導(dǎo)電的離子，換句話說，枯燥的土壤或純潔的水是不導(dǎo)電或?qū)щ娏α亢懿畹?。所以土壤電阻率的大小主要取決于土壤中導(dǎo)電離子的濃度和土壤中的含水量。土壤電阻率是土壤中所含導(dǎo)電離子濃度A1/A和單位體積土壤含水量B1/B的函數(shù)，即ρ=〔1/A·〔1/B〕也就是說，土壤中所含導(dǎo)電離子濃度越高，土壤的導(dǎo)電性就越好，ρ就越??；反之就越大。如沙河中，河底的ρ值很大，就是由于河底由于流水的沖刷，導(dǎo)電離子濃度較小所致。土壤越濕，含水量越多，導(dǎo)電性能就越好，ρ值就越?。环粗驮酱?。這就是接地體的接地電阻隨土壤干濕度變化的緣由。為什么雨后不宜開展防雷檢測？請(qǐng)舉例說說水的導(dǎo)電性能。其次節(jié) 土壤電阻率土壤電阻率就是土壤阻礙電流通過的力量。物理學(xué)問告知我們金屬的電阻率很小，1.5m1.5m，底層多巖石礫石、碎石5000多巖山地5000花崗巖20230在水中40~55在濕土中100~200在干土中500~1300在枯燥的大氣中12023~18000金屬礦石0.01~1海水1~5湖水、池水30是準(zhǔn)確測出土壤電阻率，電阻率的分布和變化狀況，對(duì)接地工程來說是格外重要的。類別名類別名稱電阻率近似值〔Ω·m〕巖石混凝土礦水陶粘土10泥炭、泥灰?guī)r、沼澤地20搗碎的木炭40黑土、園田土、陶土50白堊土、粘土60砂質(zhì)粘土100土黃土200含砂粘土、砂土300河灘中的砂1300煤—多石土壤400上層紅色風(fēng)化粘土下層紅色頁巖500〔30%濕度〕表層土夾石，下層礫石600〔15%濕度〕砂、砂礫1000砂 草原地面粘土深度 1000泥水泥水泉水地下水溪水河水15~2040~5020~7050~10030~600序號(hào)名稱序號(hào)名稱電阻率ρ〔Ω·m〕潮濕狀態(tài)枯燥狀態(tài)1花崗巖1031062正長巖1031063閃長巖1064輝長巖1041065玄武巖1066輝綠巖1041077安山巖1038片麻巖1041089頁巖102~10310大理巖10410811石灰?guī)r102~103108~10812砂巖10~103103~10813煤102~10410514粘土10~10410715土壤10~103103~10416水第三節(jié)人工改善土壤電阻率的方法接地電阻的值主要由接地電極的尺寸和土壤的電阻率打算。來降低接地電阻要做認(rèn)效的方法。以可以起到降低接地電阻的作用。方法之一。常用的人工改善接地電極土壤電阻率的方法有換土法、降阻劑法，它們主要是在接地體四周施加降阻劑。降阻劑的機(jī)理：增大接地體的有效截面。消退接觸電阻。子的濃度。降阻劑的吸水性和保水性改善并保持土壤導(dǎo)電性能。防雷性、穩(wěn)定性、長效性和污染問題。其次章 工頻接地電阻第一節(jié) 工頻接地電阻的根本概念防靜電接地。也叫系統(tǒng)接地，在電力系統(tǒng)中，為運(yùn)行需要所設(shè)的接地〔如中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)其他裝置接地等。也叫安全接地，電氣裝置的金屬外殼、配電裝置的構(gòu)架和線路桿塔等，由于絕緣損壞有可能帶電，為防止其危及人身和設(shè)備的安全而設(shè)的接地。為雷電保護(hù)裝置，如避雷針、避雷線和避雷器等向大地泄放雷電流而設(shè)的接地。為防止靜電對(duì)易燃、易爆，如易燃油、自然氣貯罐和管道的危急作用而設(shè)的接地。埋入地中并直接與大地接觸的金屬導(dǎo)體，稱為接地極。兼作接地極用的直〔構(gòu)〕筑物的根底、金屬管道和設(shè)備，稱為自然接地極。電氣裝置、設(shè)施的接地端子與接地極連接用的金屬導(dǎo)電局部。接地裝置：接地線和接地極的總和。由垂直和水平接地體組成的供發(fā)電廠、變電所所使用的兼有泄流和均壓作用的網(wǎng)格狀接地裝置。集中接地裝置：為加強(qiáng)對(duì)雷電流的散流作用，降低地面電位梯度而敷設(shè)的附加接地裝置，一般由3~5根垂直接地極組成，在土壤電阻率較高的地區(qū)，則敷設(shè)3~5根放射形水平接地極。接地電阻：接地極或自然接地極的對(duì)地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。接地電阻的數(shù)值等于接地裝置對(duì)地電壓與通過接地極流入地中電流的比值。按通過接地極流入地中工頻溝通電流求得的電阻，稱為工頻接地電阻〔輸入50Hz頻率的溝通，工頻就是電力系統(tǒng)稱的工作頻率。地中有工頻電流流散時(shí)，工頻電流在地中的分布與直流電的分布在原則上是有區(qū)分〔檢測表使用的是直流電池，為什么能測工頻接地電阻？〕入電流而測量出的接地電阻是不一樣的。的原因。特別是與回填土的密實(shí)程度和松緊度有關(guān)。其次節(jié) 自然接地體的接地電阻在接地工程中，充分利用混凝土構(gòu)造物中的鋼筋骨架、金屬構(gòu)造物，以及上、下水為了充分利用自然接地體，現(xiàn)將其要點(diǎn)列舉如下：，金屬構(gòu)造物，上、下水金屬管道均可作為自然接地體使用。以及代替特地敷設(shè)的接地帶的作用。潮濕和枯燥狀態(tài)的混凝土，其電阻率的差異極大，兩者之比可達(dá)1:100以上。受水或潮濕土壤浸漬的混凝土，由于毛細(xì)管作用而吸取水分，水工建筑物混凝土水的滲作用，其電阻率格外接近于水或土壤的電阻率?；炷岭娮杪史N類一般混凝土協(xié)作比及其他電阻率〔Ω·m〕90~110輕質(zhì)混凝土150~180含磁鐵礦灰漿標(biāo)準(zhǔn)混凝土30~4050~80140/m3的混凝土200140/m3的混凝土200天后200天后50~70230~470100℃。大電流流過預(yù)應(yīng)力的鋼筋時(shí)，溫度每增高10℃，預(yù)應(yīng)力會(huì)降低24.5Mpa左右，但鋼筋冷卻后，預(yù)應(yīng)力隨即恢復(fù)。通常預(yù)應(yīng)力鋼筋不允許電焊，只能承受鐵絲綁扎連接，接在施工中要留意將鋼筋接頭以及鋼筋與接地螺母等綁扎牢靠，以便消退接觸電阻。凝土接觸面的電流密度。雷電流流過混凝土?xí)r，無累積的破壞效應(yīng)。40mm×4mm的扁鋼彎成U型與兩處鋼筋頭焊接，并涂以瀝青防銹。需要，其根底并非直接與土壤接觸，而是填充砂石，且無其他并聯(lián)的分流電路時(shí)，不宜用作以減小接地電阻為目的的接地體來使用，以免電流強(qiáng)行流過時(shí)將混凝土擊穿。應(yīng)將人工接地體放在自然接地體的范圍之外，或沿四周敷設(shè)，用以增加整個(gè)接地面積。上述兩接地體的連接處，如有條件時(shí)，可設(shè)置接地測量井，以便能夠分開進(jìn)展單獨(dú)的測量。接地范圍的邊緣四周，應(yīng)實(shí)行絕緣隔離措施。第三章 沖擊接地電阻第一節(jié) 沖擊接地電阻的物理意義放電，而且沖擊電流的等效頻率又比工頻高得多。8.5kV/cm左右，在ρ=100Ω·m時(shí)使土壤放電的電流密度為8.5×103J=————100×102

=0.85〔A/cm2〕沖擊電流通過接地體散流的狀況比較簡單，歸納起來它具有以下特性：的電感和電容均對(duì)沖擊阻抗發(fā)生作用。其作用的大小，打算于接地體的外形、沖擊電流的波形幅值以及地的電氣參數(shù)ρ和εr。于接地體的直徑加大了一些。無限深處的地層，也不像工頻電流那樣可以穿透地的有限深度，而是在距地面不太深的范圍內(nèi)流淌。地的兩個(gè)電性能參數(shù)ρ和εr，特別是地電阻率在高頻的狀況下，并非像工頻那樣可以近似為常數(shù)，而是在很大程度的向減小的方向變化?，F(xiàn)為非線性。其次節(jié) 沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算接地裝置沖擊接地電阻與工頻接地電阻的換算應(yīng)按下式確定：R～＝ARi式中：R～──接地裝置各支線的長度取值小于或等于接地體的有效長度le或者有支線lele時(shí)的工頻接地電阻〔Ω；A3.1確定；Ri──所要求的接地裝置沖擊接地電阻〔Ω。接地體的有效長度應(yīng)按下式確定：le2le3.2計(jì)量〔m；ρ──敷設(shè)接地體處的土壤電阻率〔Ω·m。圍繞建筑物的環(huán)形接地體應(yīng)按以下方法確定沖擊接地電阻：當(dāng)環(huán)形接地體周長的一半大于或等于接地體的有效長度le時(shí)，引下線的沖擊接地電阻應(yīng)為從與該引下線的連接點(diǎn)起沿兩側(cè)接地體各取le長度算出的工頻接地電阻〔換A1。當(dāng)環(huán)形接地體周長的一半l小于le時(shí)，引下線的沖擊接地電阻應(yīng)為以接地體的A值。與引下線連接的根底接地體，當(dāng)其鋼筋從與引下線的連接點(diǎn)量起大于20m時(shí)，其沖擊接地電阻應(yīng)為以換算系數(shù)A等于120m為半徑的半球體范圍內(nèi)的鋼筋體的工頻接地電阻。注：l為接地體最長支線的實(shí)際長度，其計(jì)量與lelele。第四章 高層建筑的防雷保護(hù)接地眾所周知，高層建筑由于在地面凸起的高度更簡潔遭到雷電的危害。特別是近年來地電位的干擾要求越來越嚴(yán)。因此，高層建筑的接地問題也就顯得越來越重要。子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)癱瘓，從而產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)損失。因而高層建筑的防雷接地問題，也就越來越引起人們的重視。第一節(jié) 雷電流的效應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)單位導(dǎo)體上的這種電壓降可以用下式表示：di01Ut01

dt它由傳播速度v=300m/μs及波頭陡度為di/dtZ300~500Ω1kA/μs1~1.7kV/m。1~1.5μH/m，對(duì)于陡度為1kV/μs的雷電流來說，其電感電壓降約為1~1.5kV/m。差以及引入線上的電壓降顯著減小。其次節(jié) 外部的保護(hù)接閃裝置15~20m。無論高、低于屋面或在屋面上，不管怎樣與地連接的，都必需與接閃裝置相連，或應(yīng)加以屏蔽。對(duì)于小的目標(biāo)，可用一根比它高出的避雷針或避雷線保護(hù)，但要校核是否處在避雷針、線的保護(hù)范圍內(nèi)。引下線避開形成環(huán)路。遇到建筑上大型外伸的凸出物時(shí)，要將引下線筆直的穿過去而不要圍著突出物安裝。1.5m。接地裝置1．接地裝置的接地電阻宜小于1Ω4Ω4Ω10Ω。接地裝置應(yīng)圍繞建筑物四周做成閉合的環(huán)形，每隔3~5m與建筑物的鋼筋混凝土根底8~15m用接地引下線與接閃裝置相連。第三節(jié) 內(nèi)部的保護(hù)重要得多。母線，全部的金屬裝置都必需與之連接。地點(diǎn)連接在一起，而要經(jīng)過保護(hù)間隙才行。第四節(jié) 高層建筑物接地的特點(diǎn)和要求雖然有利于建筑物的鋼筋接地，但由現(xiàn)場和模型試驗(yàn)證明：在雷擊狀況下，建筑物的鋼實(shí)際的。充分利用高層建筑物鋼筋混凝土的樁基和地下建筑物的鋼筋混凝土根底作接地1Ω的要求，另外，充分利用高層建筑物地面上的鋼筋網(wǎng)格框架作接地線，可以起到比較顯著的分流效果。例如，曾用波形為0.7/20μs，幅值為185A的沖擊電流，測試某高層建筑物的鋼筋模型的分流狀況說明，流過鋼筋柱最大2.36%1.61%，可見分流效果顯著。的要求如下：10m。厚度為3~4mm的鋼板或鋼筋混凝土板制作。各段豎井的接頭應(yīng)嚴(yán)密連接，使接觸電阻盡可能減小，這是打算豎井屏蔽效果好壞的關(guān)鍵。保證豎井的縱向電阻最小。的導(dǎo)線把斷開的鋼筋連接起來。安裝在高層建筑物的電力設(shè)備、電器用具以及照明燈具等，宜承受接零保護(hù)，電源變壓器低壓側(cè)的中性點(diǎn)經(jīng)擊穿保險(xiǎn)接地。一方面可以提高保護(hù)接地的牢靠性；另一產(chǎn)生地電位干擾。電抗。、機(jī)械強(qiáng)度、安裝便利性和費(fèi)用等?；蛴媒饘倨?。第五章接地檢測方法第一節(jié) 接地電阻的測量IUI的比值。因此，為了測量接地電阻，首先在接地體上注入肯定的電流，如圖一所示。為簡化IXJ=

2x2式中 J——距球心為X處的球面上電流密度I——接地體入地的電流；X——距球心的距離。我們知道物理電學(xué)中測量一電阻，如圖：IRIRVBVR，即可測量電阻RR=I接地裝置的接地電阻為什么要用三極法？接地電阻是電流I經(jīng)接地極流入大地時(shí)接地極電AV~接地電極位V和IAV~接地電極電流回路的電流極〔C，并用電流表測出該〔圖中電極極和電壓極是接地電阻測量的關(guān)鍵。VAVArg123dd12d23d13三級(jí)法測量接地電阻的試驗(yàn)接線圖E=Jρ，ρ為土壤電阻率，而電場中任意兩點(diǎn)間的電位差，等X處所

Uxdx

I dx 則電極1,2之間消滅的電位差為

UI(1 1)2 r dg 1231,2之間消滅的電位差為U2(1 1)2 d d23 131,2電極之間的總電位差等于U與U之和即

1 1 1)2 g

d d d12 23 131,2Rg為U 1 1 1 1R ( )g I 2 g

d d d12 23 131

2g式中 R——接地體的實(shí)際電阻； ——接地體的半徑。g

等于接地體的實(shí)際接地電阻R，則 1 1 01d d d123 12 13令d =d ,d =(1-)d ,得12 13 23 131 1101 2有 +-1=02解得 =0.618系數(shù)說明，假設(shè)電流極不置于無窮遠(yuǎn)處，則電壓極必需放在電流極與被測接地體兩者中間，距接地體0.618d13處，即可則得接地體的真實(shí)接地電阻值，此方法稱為0.618法或補(bǔ)償法。電流極的存在起到了把無窮遠(yuǎn)零位面移到電極連線中部的作用。10%左右。補(bǔ)償法應(yīng)用范圍的幾點(diǎn)說明：計(jì)下適用。d13的削減而增大，實(shí)際的地網(wǎng)通常是網(wǎng)格狀，它介于圓盤和圓環(huán)之間。當(dāng)接地體為圓盤(r),電極布置承受補(bǔ)償時(shí)，其測量誤差為2 1 1 1