高阻地區常見降阻法

金小嵐 朱輝

[摘 要] 接地電阻是表征接地裝置是否符合要求的一個重要標準，其與土壤電阻率和接地面積有關，然在有些地區當接地網面積受限而土壤電阻率又比較高時，此時需要降低土壤電阻率。影響土壤電阻率的有土壤的種類及其濕度、溫度等因素，本文通過對其分析發現土壤的種類是最主要的因素，在降低土壤電阻率方面可以通過使用降阻劑來有效降低土壤電阻率，但在使用降阻劑的時候常會出現一些問題，如腐蝕接地極等，所以在使用時還需要采用保護漆予以防范，以此達到較好的效果。

[關鍵詞] 接地 接地電阻 土壤 降阻劑

[中圖分類號] TM726 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 （2015）10-0296-01

引言

雷電是具有危害性的天氣現象， 在現代防雷工程設計、施工和驗收中， 接地是其中的主要工作， 無論是防直擊雷或感應雷， 最終都是通過接地裝置將雷電流引入大地， 所以， 沒有完善的接地裝置是無法起到避雷作用的。在電子科技高速發展的年代，接地裝置對設備和人身安全的影響也越來越大，不單是防雷工程中需要接地，對于任何一個電氣系統來說，都必須要有個安全穩定的運行系統，避雷接地是關鍵的一環。就避雷系統接地裝置而言， 要求其接地電阻越小越好，接地電阻越小， 散流越快； 落雷物體高電位保持時間越短， 危險越小， 以至于跨步電壓、接觸電壓也越小。而影響接地電阻的主要因素有土壤電阻率， 接地體的尺寸、形狀及埋入深度， 接地線與接地體連接等。其中土壤電阻率對接地電阻的大小決定性作用。因此， 在防雷工程設計和施工前， 必須了解接地裝置設置處的土壤電阻率的有關情況。

土壤電阻率的大小又和許多因素有關，對于土壤電阻率不太高的地區， 如果用電設備周圍的土地面積足夠， 則通過打足夠數量的人工接地極即可滿足要求。但是，對于土壤電阻率比較高的地區， 要達到要求的阻值， 所用的土地面積和鋼材量就非常巨大， 有時甚至沒有足夠的土地面積來做人工接地體，所以在高土壤電阻率地區，設計發、變電站接地電阻都很難滿足規程要求， 特別是面積較小的發、變電站要降低接地電阻必須采用降阻措施。工程上主要采用的降阻措施有增大接地網的面積、引外接地、增設垂直接地極、換土以及使用化學元素降阻劑等。

本文以羅灣水電廠變電站為例，通過對其周圍的環境以及所處的土壤環境，再結合當地的雷電資料以及在現場所測得的接地電阻值分析，發現當其無法通過擴大接地網面積的時候只能采用降低土壤電阻率的方法來降低接地電阻，同時其深處土壤電阻率很高不能用深井接地的形式，在這樣的情況下我們可以通過使用降阻劑來降低土壤的電阻率。

1 接地及接地電阻

1.1 接地及接地電阻的概念

接地通常指將電力系統或建筑物中電氣裝置，設施的某些導電部分經接地線連接至接地極（埋入地中并直接與大地接觸的金屬導體）。

在接地體上， 接地極的對地電壓與流經接地極流人地中的接地電流之比稱為流散電阻?；蛘?， 電流自接地體向四周大地散流時所遇到的全部電阻， 稱為流散電阻。電氣設備接地部分的對地電壓與接地電流之比， 稱為接地裝置的接地電阻， 它是接地體的流散電阻接地線本身電阻之和。由于接地線的電阻（包括接地線與接地體間的連接電阻）一般都很小，?？珊雎圆挥?。因此可以近似認為接地電阻等于流散電阻。

通常說的接地電阻值都是對于工頻電流而言的。當雷電流流過接地裝置時，由于雷電流有著強烈的沖擊性，這時接地電阻值便會發生很大的變化。這時的接地電阻成為沖擊接地電阻，簡稱沖擊電阻。

1.2 影響土壤電阻率的因素

土壤電阻率是決定接地電阻的主要因素之一，土壤電阻率根據土壤性質、含水量、溫度、化學成分、物理性質等情況而有量對土壤電阻率的影響， 不僅隨土壤的種類不同有所不同， 而且與所含的水質也有關系。

土壤電阻率受影響的因素還有季節，土壤電阻率會隨著季節的變化而變化。此外， 土壤本身是否緊密， 與接地極是否緊接， 對土壤電阻率也都有很大影響。由于影響土壤電阻率的因素很多， 因此在設計時最好選用實測的數值。

2 降阻及降阻劑

在進行接地施工的場地，有時雖然布設了足夠的接地電極，但是仍然很難得到所要求的接地電阻。所以想出了對接地施工地點的土壤進行化學處理以降低大地電阻率，減少接地電阻的方法。用來進行化學處理的物質就是降阻劑。根據其中所含化學成分不同，開發出多種不同性質及狀態的降阻劑。

2.1 幾種常見的降阻方法

2.1.1更換土壤： 這種方法是采用電阻率較低的土壤（如：粘土、黑土及砂質粘土等）替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周圍0.5 m 以內和接地體的1/3 處。但這種取土置換方法對人力和工時耗費都較大。

2.1.2深埋接地體至最佳深度：所謂垂直接地體的埋置深度（h），是指其頂部到地面的距離（一般為0.5 m～1 m）與接地體本身長度之和。所謂最佳埋置深度，是指能使流散電阻盡可能小而又易于達到的埋置深度。

2.1.3采用外引式接地：將接地體引至附近的水井、泉眼、水溝河邊、水庫邊大樹下等土壤電阻率較低的地方， 或者敷設水下接地網， 以降低接地電阻。

2.1.4鉆孔深埋法如果土壤周圍電阻率不均勻， 可在土壤電阻率較低的地方深埋接地體以減小接地電阻。該法適用于建筑物擁擠或敷設接地網的區域狹窄等場合。深埋法對含砂土壤最為有效， 因其含砂層大都處在3m以內的表面層，而地層深處的土壤電阻系數較低。

2.1.5降阻劑降阻：將接地專用降阻劑施于接地網土壤中，利用降阻劑的擴散和滲透作用，降低接地體周圍的土壤電阻率，增大接地體的有效截面；并通過其吸水性和保水性改善并保持土壤導電性，從而降低接地網的接地電阻。

2.2 案例分析

江西羅灣水電廠110 kV 變電站是一個運行多年的變電站，對其現場勘測發現其三面環山，占地面積約6 000 ㎡， 表層土壤為土夾石， 平均土壤電阻率為800～1 000 Ω·m 之間，深層為強巖石層，土壤電阻率在1 500 Ω·m 以上， 并隨深度的增加而大幅升高，站右前方為推山回填而成的一塊坡地， 土質由土夾石、風化巖石等組成，土壤電阻率較高且不均勻，給降低接地電阻帶來較大困難。并從當地的資料了解到該地段的最大入地短路電流為2000 A，接地網面積約為6000 ㎡，測得當時接地電阻R=2 Ω.

工程分析：

1）工頻接地電阻：R≦2000/I=2000/2000=1.0 Ω

R-接地電阻（Ω）

I-最大入地短路電流，2 000（A）

2）依據DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》接地電阻的計算公式：

R=0.5×ρ/√S

R-接地電阻；

S-接地面積；

ρ-土壤電阻率。

通過計算發現該地的工頻接地電阻為2 Ω，大于設計要求的1 Ω，所以需要通過一些降阻措施來繼續降低接地電阻以達到設計的要求。

從以上公式可以得出：接地電阻與接地面積和土壤電阻率密切相關。接地電阻與接地面積的平方根成反比，與土壤電阻率正比。因此，降低接地電阻的有效措施是：增大接地面積或降低土壤電阻率。在此工程中，由于占地面積全部作了接地措施，所以要降低接地電阻只能降低接地土壤電阻率。

施工設計：

采用2.5m 長的L50×50×5 角鋼作垂直接地體， 采用（ 40×4） 扁鋼作水平接地體。先挖開直徑大于100mm、深2-5m 的淺井， 回填少量細土， 打入垂直接地體， 并焊接好水平接地體， 要求埋深大于0. 8m， 然后灌入降阻劑， 降阻劑的量可根據所用降阻劑的具體型號計算。緊貼降阻劑回填細土50～ 60mm， 最后回填沙土層。為避免介質的的不均勻性引起地網的腐蝕，要求降阻劑敷設厚度控制在5-15 mm，且對接地引下線在接地表交界段全段刷兩到三層的環氧瀝青漆或FVC漆。

3 結束語

對土壤的分類以及其電阻率的分析，對測量土壤電阻率的原理將土壤大致分為低電阻率區，中電阻率區以及高電阻率區。主要考慮到在高電阻率區的地區由于使用一些常用的降阻方法無法將接地電阻降低到相關要求，而接地電阻又是最直接表現接地裝置的標準，在防雷接地以及電氣接地的接地裝置中的重要性，必須對接地電阻采用相關特殊的降阻措施即使用降阻劑來降低接地電阻來達到要求，通過對降阻劑的降阻原理的分析，對其存在的問題進行分析，得出在選用降阻劑時所需要考慮的因素，給降阻劑的選擇提供了一個很有實用性的根據。

參考文獻

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