防雷接地技术

10接地技术与检测方法目 录第一章 根底学问第一节 导电特性其次节 土壤电阻率第三节 善土壤电阻率的方法其次章 工频接地电阻第一节 地电阻的根本概念其次节 自然接地体的接地电阻第三章 冲击接地电阻第一节 冲击接地电阻的物理意义其次节 地电阻与工频接地电阻的换算第四章 高层建筑的防雷保护接地第一节 的效应其次节 外部的保护第三节 内部的保护第四节 高层建筑物接地的特点和要求第五章 接地检测方法第一节 接地电阻的测量其次节 方法及接线第一章 根底学问第一节 大地的导电特性要解决接地问题，就要了解和把握大地的导电特性、电学性质和电气参数，从而选择合理正确的接地方式。大地导电归结起来无非是两种电子导电比方金属矿物质等，就会形成电子导电，但大地导电主要是离子导电，即土壤中的各种无机盐类或酸、碱离解成的金属离子导电。而各类无机盐或酸、碱又必需在有水的状况下才能离解成导电的离子，换句话说，枯燥的土壤或纯洁的水是不导电或导电力量很差的。所以土壤电阻率的大小主要取决于土壤中导电离子的浓度和土壤中的含水量。土壤电阻率是土壤中所含导电离子浓度A1/A和单位体积土壤含水量B1/B的函数，即ρ=〔1/A·〔1/B〕也就是说，土壤中所含导电离子浓度越高，土壤的导电性就越好，ρ就越小；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冲刷，导电离子浓度较小所致。土壤越湿，含水量越多，导电性能就越好，ρ值就越小；反之就越大。这就是接地体的接地电阻随土壤干湿度变化的缘由。为什么雨后不宜开展防雷检测？请举例说说水的导电性能。其次节 土壤电阻率土壤电阻率就是土壤阻碍电流通过的力量。物理学问告知我们金属的电阻率很小，1.5m1.5m，底层多岩石砾石、碎石5000多岩山地5000花岗岩20230在水中40~55在湿土中100~200在干土中500~1300在枯燥的大气中12023~18000金属矿石0.01~1海水1~5湖水、池水30是准确测出土壤电阻率，电阻率的分布和变化状况，对接地工程来说是格外重要的。类别名类别名称电阻率近似值〔Ω·m〕岩石混凝土矿水陶粘土10泥炭、泥灰岩、沼泽地20捣碎的木炭40黑土、园田土、陶土50白垩土、粘土60砂质粘土100土黄土200含砂粘土、砂土300河滩中的砂1300煤—多石土壤400上层红色风化粘土下层红色页岩500〔30%湿度〕表层土夹石，下层砾石600〔15%湿度〕砂、砂砾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序号名称序号名称电阻率ρ〔Ω·m〕潮湿状态枯燥状态1花岗岩1031062正长岩1031063闪长岩1064辉长岩1041065玄武岩1066辉绿岩1041077安山岩1038片麻岩1041089页岩102~10310大理岩10410811石灰岩102~103108~10812砂岩10~103103~10813煤102~10410514粘土10~10410715土壤10~103103~10416水第三节人工改善土壤电阻率的方法接地电阻的值主要由接地电极的尺寸和土壤的电阻率打算。来降低接地电阻要做认效的方法。以可以起到降低接地电阻的作用。方法之一。常用的人工改善接地电极土壤电阻率的方法有换土法、降阻剂法，它们主要是在接地体四周施加降阻剂。降阻剂的机理：增大接地体的有效截面。消退接触电阻。子的浓度。降阻剂的吸水性和保水性改善并保持土壤导电性能。防雷性、稳定性、长效性和污染问题。其次章 工频接地电阻第一节 工频接地电阻的根本概念防静电接地。也叫系统接地，在电力系统中，为运行需要所设的接地〔如中性点直接接地或经其他装置接地等。也叫安全接地，电气装置的金属外壳、配电装置的构架和线路杆塔等，由于绝缘损坏有可能带电，为防止其危及人身和设备的安全而设的接地。为雷电保护装置，如避雷针、避雷线和避雷器等向大地泄放雷电流而设的接地。为防止静电对易燃、易爆，如易燃油、自然气贮罐和管道的危急作用而设的接地。埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。兼作接地极用的直〔构〕筑物的根底、金属管道和设备，称为自然接地极。电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电局部。接地装置：接地线和接地极的总和。由垂直和水平接地体组成的供发电厂、变电所所使用的兼有泄流和均压作用的网格状接地装置。集中接地装置：为加强对雷电流的散流作用，降低地面电位梯度而敷设的附加接地装置，一般由3~5根垂直接地极组成，在土壤电阻率较高的地区，则敷设3~5根放射形水平接地极。接地电阻：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值。按通过接地极流入地中工频沟通电流求得的电阻，称为工频接地电阻〔输入50Hz频率的沟通，工频就是电力系统称的工作频率。地中有工频电流流散时，工频电流在地中的分布与直流电的分布在原则上是有区分〔检测表使用的是直流电池，为什么能测工频接地电阻？〕入电流而测量出的接地电阻是不一样的。的原因。特别是与回填土的密实程度和松紧度有关。其次节 自然接地体的接地电阻在接地工程中，充分利用混凝土构造物中的钢筋骨架、金属构造物，以及上、下水为了充分利用自然接地体，现将其要点列举如下：，金属构造物，上、下水金属管道均可作为自然接地体使用。以及代替特地敷设的接地带的作用。潮湿和枯燥状态的混凝土，其电阻率的差异极大，两者之比可达1:100以上。受水或潮湿土壤浸渍的混凝土，由于毛细管作用而吸取水分，水工建筑物混凝土水的渗作用，其电阻率格外接近于水或土壤的电阻率。混凝土电阻率种类一般混凝土协作比及其他电阻率〔Ω·m〕90~110轻质混凝土150~180含磁铁矿灰浆标准混凝土30~4050~80140/m3的混凝土200140/m3的混凝土200天后200天后50~70230~470100℃。大电流流过预应力的钢筋时，温度每增高10℃，预应力会降低24.5Mpa左右，但钢筋冷却后，预应力随即恢复。通常预应力钢筋不允许电焊，只能承受铁丝绑扎连接，接在施工中要留意将钢筋接头以及钢筋与接地螺母等绑扎牢靠，以便消退接触电阻。凝土接触面的电流密度。雷电流流过混凝土时，无累积的破坏效应。40mm×4mm的扁钢弯成U型与两处钢筋头焊接，并涂以沥青防锈。需要，其根底并非直接与土壤接触，而是填充砂石，且无其他并联的分流电路时，不宜用作以减小接地电阻为目的的接地体来使用，以免电流强行流过时将混凝土击穿。应将人工接地体放在自然接地体的范围之外，或沿四周敷设，用以增加整个接地面积。上述两接地体的连接处，如有条件时，可设置接地测量井，以便能够分开进展单独的测量。接地范围的边缘四周，应实行绝缘隔离措施。第三章 冲击接地电阻第一节 冲击接地电阻的物理意义放电，而且冲击电流的等效频率又比工频高得多。8.5kV/cm左右，在ρ=100Ω·m时使土壤放电的电流密度为8.5×103J=————100×102

=0.85〔A/cm2〕冲击电流通过接地体散流的状况比较简单，归纳起来它具有以下特性：的电感和电容均对冲击阻抗发生作用。其作用的大小，打算于接地体的外形、冲击电流的波形幅值以及地的电气参数ρ和εr。于接地体的直径加大了一些。无限深处的地层，也不像工频电流那样可以穿透地的有限深度，而是在距地面不太深的范围内流淌。地的两个电性能参数ρ和εr，特别是地电阻率在高频的状况下，并非像工频那样可以近似为常数，而是在很大程度的向减小的方向变化。现为非线性。其次节 冲击接地电阻与工频接地电阻的换算接地装置冲击接地电阻与工频接地电阻的换算应按下式确定：R～＝ARi式中：R～──接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线lele时的工频接地电阻〔Ω；A3.1确定；Ri──所要求的接地装置冲击接地电阻〔Ω。接地体的有效长度应按下式确定：le2le3.2计量〔m；ρ──敷设接地体处的土壤电阻率〔Ω·m。围绕建筑物的环形接地体应按以下方法确定冲击接地电阻：当环形接地体周长的一半大于或等于接地体的有效长度le时，引下线的冲击接地电阻应为从与该引下线的连接点起沿两侧接地体各取le长度算出的工频接地电阻〔换A1。当环形接地体周长的一半l小于le时，引下线的冲击接地电阻应为以接地体的A值。与引下线连接的根底接地体，当其钢筋从与引下线的连接点量起大于20m时，其冲击接地电阻应为以换算系数A等于120m为半径的半球体范围内的钢筋体的工频接地电阻。注：l为接地体最长支线的实际长度，其计量与lelele。第四章 高层建筑的防雷保护接地众所周知，高层建筑由于在地面凸起的高度更简洁遭到雷电的危害。特别是近年来地电位的干扰要求越来越严。因此，高层建筑的接地问题也就显得越来越重要。子计算机系统瘫痪，从而产生较大的经济损失。因而高层建筑的防雷接地问题，也就越来越引起人们的重视。第一节 雷电流的效应在单位时间内单位导体上的这种电压降可以用下式表示：di01Ut01

dt它由传播速度v=300m/μs及波头陡度为di/dtZ300~500Ω1kA/μs1~1.7kV/m。1~1.5μH/m，对于陡度为1kV/μs的雷电流来说，其电感电压降约为1~1.5kV/m。差以及引入线上的电压降显著减小。其次节 外部的保护接闪装置15~20m。无论高、低于屋面或在屋面上，不管怎样与地连接的，都必需与接闪装置相连，或应加以屏蔽。对于小的目标，可用一根比它高出的避雷针或避雷线保护，但要校核是否处在避雷针、线的保护范围内。引下线避开形成环路。遇到建筑上大型外伸的凸出物时，要将引下线笔直的穿过去而不要围着突出物安装。1.5m。接地装置1．接地装置的接地电阻宜小于1Ω4Ω4Ω10Ω。接地装置应围绕建筑物四周做成闭合的环形，每隔3~5m与建筑物的钢筋混凝土根底8~15m用接地引下线与接闪装置相连。第三节 内部的保护重要得多。母线，全部的金属装置都必需与之连接。地点连接在一起，而要经过保护间隙才行。第四节 高层建筑物接地的特点和要求虽然有利于建筑物的钢筋接地，但由现场和模型试验证明：在雷击状况下，建筑物的钢实际的。充分利用高层建筑物钢筋混凝土的桩基和地下建筑物的钢筋混凝土根底作接地1Ω的要求，另外，充分利用高层建筑物地面上的钢筋网格框架作接地线，可以起到比较显著的分流效果。例如，曾用波形为0.7/20μs，幅值为185A的冲击电流，测试某高层建筑物的钢筋模型的分流状况说明，流过钢筋柱最大2.36%1.61%，可见分流效果显著。的要求如下：10m。厚度为3~4mm的钢板或钢筋混凝土板制作。各段竖井的接头应严密连接，使接触电阻尽可能减小，这是打算竖井屏蔽效果好坏的关键。保证竖井的纵向电阻最小。的导线把断开的钢筋连接起来。安装在高层建筑物的电力设备、电器用具以及照明灯具等，宜承受接零保护，电源变压器低压侧的中性点经击穿保险接地。一方面可以提高保护接地的牢靠性；另一产生地电位干扰。电抗。、机械强度、安装便利性和费用等。或用金属片包扎。第五章接地检测方法第一节 接地电阻的测量IUI的比值。因此，为了测量接地电阻，首先在接地体上注入肯定的电流，如图一所示。为简化IXJ=

2x2式中 J——距球心为X处的球面上电流密度I——接地体入地的电流；X——距球心的距离。我们知道物理电学中测量一电阻，如图：IRIRVBVR，即可测量电阻RR=I接地装置的接地电阻为什么要用三极法？接地电阻是电流I经接地极流入大地时接地极电AV~接地电极位V和IAV~接地电极电流回路的电流极〔C，并用电流表测出该〔图中电极极和电压极是接地电阻测量的关键。VAVArg123dd12d23d13三级法测量接地电阻的试验接线图E=Jρ，ρ为土壤电阻率，而电场中任意两点间的电位差，等X处所

Uxdx

I dx 则电极1,2之间消灭的电位差为

UI(1 1)2 r dg 1231,2之间消灭的电位差为U2(1 1)2 d d23 131,2电极之间的总电位差等于U与U之和即

1 1 1)2 g

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

d d d12 23 131

2g式中 R——接地体的实际电阻； ——接地体的半径。g

等于接地体的实际接地电阻R，则 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系数说明，假设电流极不置于无穷远处，则电压极必需放在电流极与被测接地体两者中间，距接地体0.618d13处，即可则得接地体的真实接地电阻值，此方法称为0.618法或补偿法。电流极的存在起到了把无穷远零位面移到电极连线中部的作用。10%左右。补偿法应用范围的几点说明：计下适用。d13的削减而增大，实际的地网通常是网格状，它介于圆盘和圆环之间。当接地体为圆盘(r),电极布置承受补偿时，其测量误差为2 1 1 1