接地原理课件

發電廠、變電站接地2.1概述發電廠、變電站接地的用途：防雷接地、工作接地、保護接地三合一發電廠、變電站接地的型式：外緣閉合中間敷設若干均壓導體為主的水準接地網特點：地網面積大；入地故障電流或雷電流可能很大隨著電網的發展，特別是發電廠、變電所內微機保護、綜合自動化裝置的大量應用，這些微電子元件對接地網的要求更高，地電位的干擾對監控和自動化裝置的影響不得不引起人們的重視發電廠和變電所的接地網必須著重解決的問題(1)接地網的接地電阻問題，因為它直接關係到工頻接地短路和雷電流入地時地電位的升高。

(2)地網均壓問題，特別是接地網的局部容易向電纜溝內的電纜產生反擊造成控制保護設備的損壞引發惡性事故，

(3)設備接地問題，特別嚴重的是有的防雷設備，如避雷線、避雷器的接地不好，會產生很高的殘壓和反擊過電壓

(4)接地線的熱穩定問題，如果接地線的熱穩定達不到要求，在接地短路電流流過時，就會把接地線燒斷，造成設備外殼帶電，還容易發生高壓向保護和控制線反擊。

(5)接地網的腐蝕問題，由於接地裝置在地下運行，故運行條件惡劣，特別是在一些潮濕和有害氣體存在的地方，或土壤呈酸性的地方最容易發生腐蝕。腐蝕接地網的電氣參數會發生變化，甚至會造成電氣設備的接地與地網之間，地網各部分之間形成電氣上的開路。2.2發電廠、變電所地網的設計總原則2.2.1對接地電阻的要求1．大接地短路電流系統（110kV以上有效接地系統和6-35kV低電阻接地系統）

(1)一般情況下，接地裝置的接地電阻應符合下式要求式中R——考慮到季節變化的最大接地電阻，一般應小於0.5ΩI——流經接地裝置的入地短路電流，A：

(2)當接地網的接地電阻由於受條件限制，比如土壤電阻率較高等，可適當增大接地電阻，但不得大於5Ω2小接地短路電流系統（不接地、消弧線圈接地和高電阻接地系統）(1)高壓與發電廠、變電所電力生產用低壓電氣裝置共用的接地裝置

但不應大於4Ω(2)高壓電氣裝置的接地裝置但不宜大於10Ω，在高土壤電阻率地區的接地電阻不應大於30Ω2.2.2發電廠、變電所的接地網均壓要求(1)在110kV及以上有效接地系統和6—35kV低電阻接地系統，發生單相接地或異點兩相接地時，發電廠、變電所接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應超過下列數值·（2）小接地短路電流系統(3)在條件特別惡劣的場所，例如水田中，接觸電位差和跨步電位差的允許值應適當降低。2.2.3地電位反擊在高土壤電阻率地區，R較大．例如：Ｒ為５Ω，當Ｉ達到2000Ａ時，接地電位升可達到10000Ｖ.引起轉移電勢問題發電廠、變電所中高電位引出（三相四線制低壓線路）和低電位引入（通訊線路）。

主要防範措施：隔離；加裝SPD1)為防止轉移電位引起的危害，對可能將接地網的高電位引向廠、所外或將低電位向廠、所內的設施，應採取隔離措施。例如：對外的通信設備加隔離變壓器；向廠、所供電的低壓線路採用架空線，其電源中性點不在廠、所內接地，改在廠、所外適當的地接地：通向廠、所外的管道採用絕緣段、鐵路軌道分別在兩處加絕緣魚尾板等等。

2)考慮短路電流非週期分量的影響，當接地網電位升高時，發電廠、變電所內的3-10kv閥式避雷器不應動作或動作後應承受被賦予的能量。3)設計接地網時，應驗算接觸電壓和跨步電壓2.3發電廠、變電所接地網的設計步驟和方法一、資料收集

(1)廠、所的規模，即發電廠、變電所的規模大小，如發電廠的裝機台數、容量、電壓等級。變電所的主變壓器台數、容量、電壓等級，進出線路回數，發電廠、變電所占地面積大小等。

(2)發電廠、變電所所處位置的地形、地勢、土質情況、土壤酸鹼度等。

(3)如為新建廠、所，應首先測量不同深層土壤的土壤電阻率，如為山坡地形，還要在不同的方位、不同的方向進行測量，從而找出沿橫向、縱向和不同深層的土壤電阻率。

(4)廠、所的最終建設規模、分幾期建成以及當地電網的5、10年規劃。

(5)氣象資料收集，主要是降雨情況、長年土壤幹濕變化情況、雷電活動情況日、落雷密度和雷電強度等。

(6)進出線情況．有幾回進出線，有無避雷線及線路所經過的區域等。

(7)環境資料，主要是瞭解當地鋼鐵的腐蝕情況。二、計算設計

1．計算應達到的接地電阻

首先應根據發電廠、變電所的規模、電壓等級、系統接地方式和電網5—10年發展後系統的接地短路電流值，利用式來計算應達到的接地電阻值。

2．計算工頻接地電阻根據發電廠、變電所的規模，占地大小．一次設備和廠房的佈置情況來設計接地網的形狀和均壓帶的佈置方式，並根據自然接地體和人工接地網的大小，來計算工頻接地電阻值。3．確定地網形式如屬於發電廠和大中型地網應採用方孔地網；35kv及以下小規模變電所的接地網可採用長孔地網，水準均壓帶的間距．可採用3—12m，可等間距佈置，也可不等間距佈置．還要看一次設備的分佈情況，以有利於設備接地為好。4。接地網的佈置電廠、變電所的接地裝置應充分利用自然接地體對發電廠和變電所，不論採用何種形式的人工接地體，如井式接地、深鑽式接地、引外接地等，都應敷設以水準接地體為主的人工接地網。對面積較大的接地網，降低接地電阻主要靠大面積水準接地體。它既有均壓、減小接觸電勢和跨步電勢的作用，又有散流的作用。防雷接地裝置可採用垂直接地體作為避雷針、避雷線和避雷器附近加強集中接地和散泄雷電流之用。人工接地網的外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小於均壓帶間距的一半。接地網內應敷設水準均壓帶。接地網的埋深一般採用0.6-1.0m。在凍土地區應敷設在凍土層以下。接地網的邊緣經常有人出入的走道處，應鋪設礫石、瀝青路面或“帽檐式”均壓帶。5．接地體的選擇

人工接地體的規格：水準敷設的接地體可用鍍鋅圓鋼、扁鋼．垂直接地體，用鍍鋅鋼管、角鋼等。接地體和接地引下線的截面應符合熱穩定要求。敷設在大氣和腐蝕條件場所的接地體和接地引下線，應根據腐蝕的性質經過技術經濟比較後採取合適的措施‘接地裝置的使用壽命應和地面設備相一致．一般取25—30a．7．接地裝置的敷設(1)為了減少相鄰接地體的遮罩作用．垂色接地體的間距不宜小於其長度的2倍．水準接地體的間距不宜小於5m：

(2)接地體與建築物的距離不宜小於1．5m。

(3)圍繞屋內外配電裝置、主控制樓、主廠房及其他需要裝設接地網的建築物，敷設環形接地網。這些接地網之間的相互連接不應小於兩根幹線。為了確保接地的可靠性，接地幹線至少應在兩點與接地網相連接。

(4)建築物的牆壁敷設水準接地線時，離地面宜保持250—300mm的距離。建築物牆壁間應有10—15mm的間隙。

(5)接地線應防止發生機械損傷和化學腐蝕。在接地線引入建築物的入口處，應設標誌。8．設備的接地與地網的連接(1)對發電機、主變壓器、GIS開關設備、補償電容器等主要設備要進行雙接地，並與地網的不同兩點相連接。

(2)對避雷針、避雷線和避雷器等防雷設備的接地處要設置3—5根水準射線3—5根垂直接地極以加強集中接地

(3)對廠房、主控室、高壓配電室、主變壓器四周要設置環形水準接地帶。

(4)對上下層設置的變電站、上層構架上的設備每隔10-15m用明接地引線接地。

(5)對室內分居佈置的樓上設備的接地要每隔5—10m用專門設置的接地引線接入地網，室內還應設置環形接地母線。

(6)電力設備每個接地部分應以單獨的接地線與接地幹線相連。

(7)設備的接地都要以單獨的接地線接入埋在地中的地網，不能只接到電纜溝的接地帶。第三章輸電線路杆塔接地降低杆塔接地電阻是提高線路耐雷水準，減少線路雷擊跳閘率的主要措施為減小具有高頻率，陡波頭的雷擊大電流的各種危害，必須設置衝擊接地裝置不能再用恒定電場的理論研究3.1衝擊接地特性3.1.1衝擊接地電阻的物理意義衝擊電流或雷電流通過接地體流向大地時，接地體呈現的電阻叫衝擊接地電阻。接地電阻與工頻接地電阻不同，其主要原因是衝擊電流的幅值可能很大，會引起土壤放電，而且衝擊電流的等效頻率又比工頻高得多。當衝擊電流進入接地體時，會引起一系列複雜的過渡過程，每一瞬間接地體呈現的等效電阻值都有可能有所不同，而且接地體上最大電壓出現的時刻不一定就是電流最大的時刻。衝擊接地物理過程衝擊電流通過接地體的最初瞬間，衝擊阻抗與接地體的穩態或工頻接地電阻無關。這時接地體的波過程起主要作用，衝擊阻抗等於波阻。當波往接地體深處運動時，在波電流上將附加著土壤的傳導電流，這時接地體的衝擊阻抗主要由接地體的電感和土壤的電導來決定的。這個過程稱為“電感一電導”泄流過程：最後，當電流的變化率趨近於零，電感可以略去不計，衝擊阻抗才表現出電阻的性質．趨近於穩態或工頻接地電阻。

對於集中接地體，只考慮電阻過程；一般電阻率地區的水準長接地體，只考慮“電感一電導”泄流過程；特高電阻率地區的水準接地體還應考慮波過程、火化效應強大的衝擊電流流入土壤後會形成很強的電場，使土壤發生強烈的局部放電現象。一般土壤由於是不均勻媒質，所以其耐壓強度只有8．5kV／cm左右實驗表明：當單根水準接地體的電位為1000kV時，火花放電區域的直徑可達70cm。實際常遇到雷電流總在10kA或數十千安以上，這時在土中形成的強烈放電可使土壤的等值電阻率大為減小，也可以認為ρ不變但接地體的等值直徑已大為增加，所以此時接地體的衝擊接地電阻將比工頻接地電阻小衝擊係數α——衝擊接地電阻Rch與工頻接地電阻Rg的比值．稱為接地體的衝擊係數α。對集中接地體來說，α一般小於1，但對長度很大的延長接地體來說，由於其電感效應，α也可能大於1。α值一般由實驗方法求得在缺乏準確數據時，集中的人工接地體或自然接地體的衝擊係數。可按下式計算I——衝擊電流幅值．kA；ρ——土壤電阻率，kΩ·ml——垂直或水準接地體的長度或環形閉合接地體的直徑．或方形閉合接地體的邊長，m；β,m——與接地體形狀有關的係數，對垂直接地體有β＝0.9，m=0.8,對水準及閉合接地體有β=2.2，m＝0.9。各種接地體的衝擊係數i3.1.2衝擊電流通過接地體散流的特性(1)由於衝擊電流相當於高頻電流的情形，因此，除接地體的電阻外，接地體的電感和電容均對衝擊阻抗發生作用。其作用的大小，決定於接地體的形狀、衝擊電流的波形幅值以及地的電氣參數ρ和ε(2)當接地體表面的電流密度達到某一數值時．會產生火花放電現象．其結果相當於接地體的直徑加大。

(3)衝擊電流在地中流動時，由於高頻電流的集膚效應，不像直流電那樣可以穿透無限深處的地層，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範圍內流動。（當ρ為100-500Ω·m時，大約在距地面20-50m範圍內流動）

(4)大地的兩個電性能參數ρ和ε

，特別是大地電阻率在高頻的情況下，並非像工頻那樣可以近似為常數，而是在很大程度的往減小的方向變化

(5)接地體周圍的電場強度達到某一數值時，電壓和電流不再是線性關係，而是表現為非線性。3.1.3網格式地網的衝擊接地電阻

網格式地網在工頻時，接地電阻與地網面積的平方根呈正比，這是因為電位分佈均勻，全部地網的導體都起散流作用，網格式地網在衝擊電流作用下，由於電感作用，電位分佈很不均勻，遠處電位很低，只有電流注入附近小範圍內的導體起散流作用

經理論和數學推導可以得出隨著方孔地網的增大(Ａ為地網面積)，衝擊接地電阻迅速下降到接近極限值，以為例，大約增大到時，已下降到接近極限最小值，即再要用擴大地網面積的辦法來降低衝擊接地電阻，其收效將甚微．這也說明，不論地網面積有多大，它在衝擊下的有效是有限的，在此有效以外地網的衝擊電壓已接近於o，方孔地網的衝擊接地電阻3.1.4衝擊電位分佈

在獨立避雷針附近和一些高層建築物的進出口處．為了驗算衝擊跨步電勢對人體的電擊傷害，需要計算地面衝擊電位分佈。但由於受到接地體形狀、地層電阻率和介電係數的分佈以及雷電流波形和集膚效應等複雜因素的影響，要用解析的方法直接計算地面衝擊電位的分佈是比較困難的。因此．常用試驗的方法將測量的衝擊電位分佈和工頻電位分佈加以比較，以便得出衝擊跨步電勢的估算式。

試驗證明：在接地體附近衝擊電位的梯度比工頻電位的梯度大．這是因為衝擊電流通過接地體時，接地體附近的阻抗區除有與工頻電流相似的電阻分量外，由於磁場和集膚效應的作用，還包括了較為顯著的與頻率有關的電阻和電感分量，故電位梯度較大；離開接地體愈遠，由於電流通過的地層截面增大，這一分量所占的比例顯著減小，因而地面衝擊電位分佈和工頻電化分佈相似。這種相似性提供了用測量工頻接地電阻的方法來測量衝擊接地電阻的可能性。在距避雷針接地體3m的範圍內，由於衝擊電位梯度大，對人體有危險的是由跨步電壓引起的電擊傷害。因此，獨立避雷針不應設在人經常通行的地方，避雷針及其接地裝置與道路或出入口等的距離不宜小於3m，否則應採取均壓措施，或鋪設礫石或瀝青地面。針對衝擊電流的衝擊電位分佈情況，對發電廠、變電所的接地網應採取針對性的措施。如：①改善地網的均壓；⑦在防雷設備，如構架避雷針、避雷線和避雷器的接地處，加強集中接地；②對電纜溝要另附均壓接地帶，並每隔5m與電纜溝內的接地扁鋼相連一次，對二次電纜，特別是遮罩電纜的一點接地要正確。

試驗證明：遮罩電纜的一點接地要選在低壓控制儀器處，而在被控制的一次設備處懸空；反之，就可能把接地網的局部電位升高產生的高電壓經遮罩電纜的接地引到控制儀器，再經電容的藕合作用而將控制儀器擊壞。3.2外引接地裝置

在高土壤電阻率地區．為了有效地解決接地電阻過高問題，往往採用外延接地的辦法來降阻，比如採用水準外延放射線來降低杆塔或發、變電所的接地電阻，如附近有可以利用的低土壤電阻率的地方可以用外延地網來降阻，這對降低工頻接地電阻是行之有效的，但對衝擊電流來講，由於衝擊電流的頻率較高．就應該考慮外延接地體的電感、電容效應問題，而不能無限制的外延。從杆塔或發變電地網的中心(或主設備接地處起)到外延地網的中心距離稱為外延長度。最大外延長度GB50057-94中相應的內容第4．3．4條

第一款，IEC的81（Secretariat）13／1984年1月的檔（TC81第4工作組的進展報告），在其附件（防雷接地體的有效長度）中提及：“由於電脈衝在地中的速度是有限的，而且由於衝擊雷電流的陡度是高的，一接地裝置僅有一定的最大延伸長度有效地將衝擊電流散流入地”。在該附件的附圖中畫出兩條線，其一是接地體延伸長度最大值lmax，它對應於長波頭，即對應於閃擊對大地的第一次雷擊；另一是最小值lmin，它對應於短波頭，即對應於閃擊對大地在第一次雷擊以後的雷擊。將lmax和lmin這兩條線以計算式表示，則可得出：lmax＝4

和lmin＝0.7

，取其平均值，得本款參考以上及其它資料，並考慮便於計算，故規定了“外引長度不應大於有效長度”，即2

。當水準接地體敷設於不同土壤電阻率時，可分段計算。例如，一外引接地體先經50m長的2000Ω·m土壤電阻率，以後為1000Ω·m。先按2000Ω·m算出有效長度為2

＝89.4m，減去50m餘39.4m，但它是敷設在1000Ω·m的而不是2000Ω·m的土壤中，故要按下式換算為1000Ω·m條件下的長度，即。將以上數值代入，得m。因此，有效長度為50＋27.9＝77.9m，而不是89m，其他情況類推。

水準接地體上的波過程

當大地電阻率ρ為10000Ω·m

，衝擊電流的波頭時間為2．6µS，地的相對介電係數ε為4—15時，傳導電流和位移電流之比K＝2．34—0.624。可見，位移電流已經達到不能忽略的程度，大地既是導體又是電介質。由於電感、電容的存在．水準接地體的衝擊阻抗呈現出複雜的波動過程。水準接地體上的作用當單位波投射到水準接地體的首端，在t＝o瞬間的衝擊阻抗和接地體的電阻和電導無關，甚至在波走過不遠的距離或在極短的時間內．電阻和電導都還不能充分阻礙波動過程。因此，這時的衝擊阻抗等於波阻Z。在經過較長的時間後，電阻和電導的作用已經充分阻礙波動過程，最後轉變為傳導電流在地中的流動。衝擊阻抗趨近於穩態或工頻接地電阻。在地電阻率ρ為10000Ω·m以上的地區，為了減小衝擊接地阻抗，可以利用波過程的有利條件，將波過程轉變到電阻過程的時間延長，而採用連續水準接地體。這段時間波阻小於穩態電阻所謂連續水準接體．是當衝擊電流流過時的衝擊阻抗，主要是由電容或位移電流來決定的。連續水準接地體的長度，至少應滿足在衝擊電流的波頭時間範圍內無終端反射接地的測量與檢驗接地的測量是各級防雷檢驗機構最主要的測試任務，工作量最大，情況最複雜。要求熟練掌握測試理論並能熟練操作儀器6.1土壤電阻率的測量

在接地技術中土壤電阻率是一主要技術參數。任何接地裝置的設計都需依此為依據。接地工程竣工後的檢驗、投運後安全性的評估也都需要這一原始數據。因此在設計初始階段，當接地裝置的所在位置確定後，即需進行土壤電阻率的物探工作，施工過程或投運後作為設計的校核亦需測量土壤電阻率。

什麼是電阻率？

電阻率是形狀如1×1×1m立方體的接地材料的電阻，其中，測量電極可以放在該立方體的對面，參見下圖。

圖41.

電阻率的說明一些典型的接地材料的電阻率規定值

6.1.1文納四電極法作為大地電阻率的測量方法，最最廣泛被採用的是被稱作文納四電極法的方法接線如圖14，10所示。由外側電極C1、C2、通入電流I，若電極的埋深為L，電極間的距離為a(a》L)．則c1、c2電極使P1、P2上出現的電壓分別為

而兩極間的電位差為

用四極法測量土壤電阻率時，電極可用四根直徑2cm左右，長0.5-1.0m的圓鋼或鋼管作電極，考慮到接地裝置的實際散流效果，埋深應小於極間距離的1/20。應取3—4次以上不同方向的測量平均值作為測量值。

用以上方法測量的土壤電阻率，不一定是一年中的最大值，所以應按下式進行校正。ψ——考慮到土壤乾燥的季節係數．其值如表14—5所示幹燥，則取表中的較小位，比較潮濕時，則取較大值ρ——實測土壤電阻率，Ω·m。用四極法測量時有以下注意事項：(1)對於己遠行的變電所測土壤電阻率時，因電流要受地中水準按地體的影響，因而測量時要找土質相同的遠離接地網的地方進行

(2)為了全面瞭解地電阻率的水準方向的分佈情況，要在被測試的區域內找不向的4—6點進行測量。

(3)為了瞭解土壤的分層情況應改變幾種不同的a值進行測量，比如a=10、20、30、50m等（5）測量土壤電阻率時應儘量避開地下的管道等，以免影響測試結果；（6）不要在雨後土壤較濕時測土壤電阻率：

電流滲透深度在大地電阻率的測量中，測量用的電流在地中滲透的大致深度是多少?這是個重要的問題。一般來說，大地成層狀結構，各層的電阻率是不同的。由文納四電極法測量大地電阻率的場合，得出的是測量用電流滲透到達深度的電阻率的平均值。電流未到達的層的電阻率是不知道的。在圖1．69，設從電極系統的中央的點。向深度方向為Z軸。從電極1流入電流I，到達電極4。考慮Z軸上的電流密度的變化，當然O點的電流密度是最大的，隨深度變大電流密度變小。如取O的電流密度為i0，z軸的電流密度為i，i和i。之比服從下式的關係：D是電極1和O點的距離。基於上式，繪出z／D和i／i。的關係成圖1。如z/D=2即如z=2D的深度，可看出電流密度己相當低。6.1.2現場表土土壤電阻率的測量

對於既定的接地裝置現場，可選擇一設計高度相同的較為平整、土壤色澤和（顆）粒度都較均勻的場地上，取表土若干，在實驗室內進行測試。測試方法如下：

將取回的土壤倒入一已知尺寸和具有標準電極的絕緣容器內，電極的位置應在容器的中央，即距容器各器壁距離都是相等的，一般以圓柱形較宜，以量規調整好電極間的距離，土壤應掩沒電極，並將多餘的土壤自容器頂面刮去。

再将该容器的电极接入如图1的回路中，按通電源就可測試。按電流錶和電壓表的讀數U和I就可計算電極間的土壤電阻：

R=U／I(Ω)因為R=ρ（L/S），由此可求得：

ρ=(R·S)／L(Ω·m)（1）式中：S──標準電極的表面積，m2

L──電極之間的距離，m

这一方法较为简单，也可用来检测降阻剂电阻率。

6.1.3三極法測量土壤電阻率

當現場土壤電阻較均勻時，可在土地平整開挖之前採用單極法測量土壤電阻率。事先加工一垂直接地極，一般可用直徑不小於15mm、長度不小於1m的焊接鋼管或自來水管，將其一端加工成尖錐形或斜口形，便於在現場擊入地面。然後用接地電阻測量儀進行測量。按圖2接線，電流極C離開接地極的測量距離S≥20m；電壓極P的位置應置於(0.5～0.7)S處。測量時在電流極C的位置不變，移動電壓極P的位置，在上述區間取3～5點，其讀數平均值作為測量值。

按靜電場原理已知該接地極的接地電阻：

Rg=ρ／(2πl)·ln(4l／d)（2）式中；l──接地極擊入土中的深度，m

d──接地極的管徑，m

由式（2）即可求得：ρ=(Rg×2πl)／ln(4l／d)(Ω·m)（3）6.1.4ρ-a曲線把電阻率沿深度方向的變化由地上推定的方法，那就是由ρ-a曲線推定法。

ρ-a曲線的縱軸ρ不是地中各深度的電阻率。它是對應於電極間隔為a至一定深度(約3a)的電阻率的平均值。

因而，要從ρ-a曲線知道地中各深度的電阻牢，必須變換ρ-a曲線。ρ-a曲線變換，最廣泛採用的方法是把實測求出的ρ-a曲線與理論求出的基準曲線作比較，推定地中ρ的分佈的方法。雙層結構場合的基準曲線如圖所示:定義反射率k

取k為十1和一1間的值。在第2層的電阻率非常高的極限的場合，即ρ２→∞的場合，A＝十1，第2層的電阻串在最低的０的場合，k＝一1．如把k式變換為如下的式子：

對雙層結構，可以把對應於各種k值的ρ-a曲線在理論上描出，把它示於圖1．73和圖1．74。在圖1．73中ρa是按文納四電極法從地表面測量得出的綜合的電阻率，ρl是上層的電阻率。

把實測得到的ρ-a曲線與這些基準曲線比較，就可推定地中電阻率的分佈。６．２接地電阻的測量6.2.1測量接地電阻的基本原理設接地體為半球形．在距球心X處的球面上的電流密度為設無窮遠處的電位為零，所以距接地體球心為x處所具有的電位為

要使測量的接地電阻Rg，等於接地體的實際接地電阻R，就必須使上兩式相等，即：這表明．如果電流極不置於無窮遠處，則電壓極必須放在電流極與被測接地體兩者中間，距接地體o．618d13處．即可測得接地體的真實接地電阻值，此方法稱為0.618法或補償法。測量結果的誤差隨極間距離d13的變化

上述結論的應用是有範圍的，與假設的前提有關．即僅在接地體為半球形，球形中心位置已知，土壤的電阻率一致，鏡像的影響忽略不計下適用．實際情況與此有出入．如接地體幾乎沒有半球形的，大多數為管狀、帶狀以及由管帶形成的接地網．測量結果的差別程度隨極間距離d13的減小而增大．但不論接地體的形狀如何，其等位面距其中心越遠，其形狀就越接近半球形，並在論證一個電極作用時，忽略了另一個電極的存在，也只在極距d13足夠大的情況下才真實。

如果在測量工頻接地電阻時，d13取(4—5)D值有困難，那麼當接地裝置周圍的土壤電阻率較均勻時，d13可以取2D值，d12取D值；當接地裝置周圍的土壤電阻率不均勻時，d13可以取3D值．d12取1．7D值。D為圓盤直徑或地網最大尺寸6.2.2測量方法及接線測量接地電阻的方法最常用的有電壓、電流法，比率計法和電橋法。對大型接地裝置如110kV及以上變電所接地網，或地網對角線D>60m的地網不能採用比率計法和電橋法，而應採用電壓、電流錶法，且施加的電流要達到一定值．測量導則要求不宜小於30A；

(一)電壓、電流法採用電壓、電流法測量接地網接地電阻的試驗接線如圖14—2所示。這是一種常用的方法。施加電源後，同時讀取電流錶和電壓在位，並按下式計算接地電阻，即

圖14-2中．隔離變壓器T1可使用發電廠或變電所的廠·用變電所用變50—20kV，把二次側的中性點和接地解開，專作提供試驗電源用；調壓器T2可使用50-200kVA的移圈式或其他型式的調壓器；電壓表PV要求準確度等級不低於1.0級，電壓表的輸入阻抗不小於100kΩ，最好用解析度不大於1％的數字電壓表(滿量程約50V)；電流錶PA準確度等級不低於1．0級。對測試電流的要求（專用測試儀）1。這個測試電流必須採用交流信號，因為加用直流電流會產生電化學（土壤的極化）作用，使得測量結果與通過交流電時不一樣。而作為電力系統的接地或作為防雷的接地，流過的是交流故障電流和頻率成分極為豐富的浪湧電流。2。對交流測試信號的頻率，為了容易與電力系統的感應信號、雜散信號分離，應採用工頻以外的頻率。有的接地電阻測試儀能自動調整測試信號頻率，躲開電力系統的感應信號和其他雜散信號的干擾。另外，如使用過高的交流頻率，測試導線的電感和電容會對測試產生不利的影響。一般採用1kHz以下較好。輔助電極的接地電阻電位降法重要的特徵是二個輔助電極的接地電阻不會影響測量值。這個特點極大地方便了測試工作。因輔助電極也是接地的，當然有接地電阻。測量用的輔助電極長度及直徑都較小，而且因接地測試是臨時的，輔助電極的接地電阻都較高。並且它的值因測量地點和時間而變動。電流輔助電極c的接地電阻加入主回路中，會影響流入大地中電流的大小。但是，電流值變化時，因與它成比例的EP間的電位差亦變化，使測量結果V／I不變。電位輔助電極P的接地電阻加入電位差測量回路之中，因此作為電壓測量裝置，如能儘量不在此回路提取電流，就能除去P電極的接地電阻的影響。所以，電壓表的內阻應盡可能大。不過，輔助電極的接地電阻也不能太大，否則，測試電流太小，極易受地中雜散電流的影響，一般接地電阻測試儀會給出起碼需要滿足的輔助電極的接地電阻值。這個值很容易實現。電位分佈曲線電位分佈曲線的例子如圖33。這些曲線是如下作出的：首先，在離主電極E一定距離的地點把電流電極c打入大地中。其次把接在E、C連接線上的電位電極P移動，測量EP間的電位差。然後，把橫軸取作EP間的距離，縱軸為電位差的測量值繪製出電位分佈曲線。圖33是兩極間的距離取作E至C1、C2兩種場合描繪出的電位分佈曲線P1、P2。分佈曲線P1的中央無水準部分，電位分佈曲線P2有水準部分。如把這倒過來說，當電位分佈曲線的中央產生水準部分，可判定電流輔助電極離主接地電極己充分遠，雙方電極已幾乎無關。因此，如把電位分佈曲線水準部測定的電位差Ex，被除以那時的電流值，就可求出E的接地電阻。

為什麼如果主接地電極和電流電極遠離，電位分佈曲線發生水準部分，就能判斷雙方電極無關系呢?要說明這個問題，引入稱為電阻區域的概念是必要的。

接地电阻是包含在接地電極周圍的大地之中的。所含接地電阻的量在接地電極的附近最多，離接地電極遠的地方較少。那是因為在地中電流經過路徑的斷面積急速擴大。

如理論上嚴密地講，接地電阻包含在至無限遠方的大地中。但是。作為實際問題，可考慮接地電阻的大部分是在以接地電極為中心的有限的範圍內。這樣，以接地電極為中心，把包含大部分接地電阻的範圍稱為电阻区域。

对电位降法，在主接地电极有它的电阻区域，在电流电极也有它的电阻区域。为正确测量接地电阻，两者的电阻区域必须互不交叠。一般的接地網測量時電極的佈置

1．電極為直線佈置（62%法）

被測接地系統（接地樁或接地帶電極）之間所需距離的計算：計算的依據是接地樁電極的深度或接地帶、接地網系統的對角線尺寸。從被測接地電極到電流測試探頭的距離C2=深度（接地樁電極）或對角線（帶式電極）×5與電壓測試探頭的距離P2（62%）=距離C2×0.62與電壓測試探頭的距離P2（52%）=距離C2×0.52與電壓測試探頭的距離P2（72%）=距離C2×0.72舉例：接地帶系統，對角線=4mC2=4m×5=20mP2（62%）=20m×0.62=12.4mP2（52%）=20m×0.52=10.4mP2（72%）=20m×0.72=14.4m電極三角形佈置電極三角形佈置示意圖如圖14—5所示。此時，一般取d12=d13≈(4-5)D，夾角θ≈29º3)三角形法，電壓極附近的電位變化較緩、從29º到60º的電位變化相當於直線法從0.618d13到0.5d13的電位變化。(二)電橋法(也稱電位法)

在如圖14—8(a)所示電橋型接地電阻測量儀的橋路中，有兩個不變的電阻r1，和r2，一個具有兩個滑動接點的電阻，可形成ra、和rb兩種電阻值。常用的zc—8、zc—29和E—1型等地阻儀，都屬於這類接線。6.3消除干擾的措施（大電流法測試）1。消除接地體上零序電流的干擾發電廠、變電所的高壓出線內於負載不平衡，經接地體總有一些零序電流流過，這些電流流過接地裝置時會在接地裝置上產生電壓降，給測量結果帶來誤差，常用如下措施進行消除。

(1)增加測量電流的數值，消除雜散電流對測量結果的影響。（為了減小工頻接地電阻實測值的誤差，通過接地裝置的測試電流不應小於30A）(2)測出干擾電壓U’，估算干擾電流I’2．消除引線互感對測量的干擾當採用電流電壓法測量接地電阻時，因電壓線和電流線要一起放很長的距離互感就會對測量結果造成影響，為了消除引線互感的影響，通常採用以下措施。

(1)採用三角形法佈置電極，因三角形佈置時，電壓線和電流線相距的較遠

(2)當採用停電的架空線路，直線佈置電極時，可用一根架空線作電流線．而電壓線則要沿著地面佈置，兩者應相距5-10m。

(3)採用四極法可消除引線互感的影響，另外還可採用電壓、電流錶和功率表法測量專用測試儀（小電流）測量應注意事項要意識到，在被測試的接地系統中經常存在高電平干擾信號。這一點尤其涉及到工業中的接地系統和電源變壓器等，其中，強大的放電電流會流向大地。在特別靠近高壓配電線、鐵路等處的接地電極周圍區域常常存在較高的漏電電流。應此，要注意測量干擾地電壓，看是否超過了儀器規定值。注意電壓輔助電極和電流輔助電極與接地極的距離。注意電壓輔助電極和電流輔助電極間分開一定距離，不要纏繞在一起，避免相互干擾。在建築物高處測試時若需要加接測試線，應扣除這段加接線的阻抗值，此段加接線的阻抗值必須是用本儀器測試出來的值。有時，此段加接線的阻抗值比接地體的電阻還要大。（這種事情一般發生在測試信號頻率較高以及加接測試線打圈未能全部放開的場合）在開始測試之前要識別接地系統的類型。應根據類型選擇適當的測試方法。無論選擇了何種方法，測試結果應在與容許值對比之前接受校正。利用建築物基礎鋼筋作為接地極時，接地電阻的測量(參考）利用建築物基礎鋼筋作為接地極時，由於基礎面積相當大，故接地極的流散電阻區延伸較遠，為了正確測出接地電阻值，電流探棒離建築物的基礎邊取4～5倍建築物基礎的對角線長。例市區內有一大廈，基礎占地面積為10000m²，臨街一面建築物的長度為100m，在500m處有一高聳建築物，該建築物設有避雷針，避雷針採用獨立接地極，和該建築的工作接地極是分開的。在避雷針接地極和被測基礎鋼筋間加上交流低壓電源，此電源產生電流從避雷針接地極注入大地後又從被測基礎鋼筋引出回到電源。在被測基礎鋼筋和另一建築物的避雷針之間約250m處打入電壓探棒，用交流電壓表測量電壓探棒與被測基礎鋼筋之間的電壓，再把電壓探棒沿基礎鋼筋和避雷針的接地極的連線前後移動二次，每次移動25m，如三次測量得到的電壓值接近，則表明測量未受到外來干擾，然後根據每次測得的電壓值除以交流電源的注入接地極的電流即為接地電阻值。

測量電阻的新方法──非接觸測量法測量的原理如圖3所示。圖3中，Ng為繞在儀器鉗口內的發生器線圈，Nr為繞在鉗口內的接收線圈。兩線圈之間具有良好的電磁遮罩。測量時鉗口閉合，測量儀的發生器線圈在被測接地回路內發生一個已知的恒定的交流電壓E。E

＝e／Ng（3）式中，e為發生器發生的內部電壓。為提高抗干擾能力，交流電壓的頻率為不同於工頻的某一高頻。

E

在回路中產生電流

I

I＝E／R（4）它被置於表內的接收線圈（CT的二次線圈）轉換為

I

＝I／Nr（5）測量部分測得電流i並計算下式即可求得回路電阻。

R

＝E／I

＝K（e／i）（6）對於多點接地且被測裝置只有一條引下線的線路，測試儀顯示的電阻值即為被測接地電阻值。

由圖3和上面介紹的工作原理知，這種測量儀使用起來十分方便，只須將鉗口夾住被測接地電阻的引線就可立即測得被測電阻值，而且由於不必斷開接地線即可測量，所以所測值準確反應了設備運行情況下的接地狀況。4．測量注意事項

非接觸測量法是一種先進的測量技術，具有諸多優點。不過，測試儀測得的電阻值是包括被測接地電阻在內的整個回路的電阻。使用中必須牢記這一點，以利對測量結果的分析。

對圖4所示的多點接地系統（如：每根電線杆都局部接地；而且每個電線杆之間都以架空地線連接的輸電線路），它的回路電阻由四部分組成：

（1）被測接地電阻Rx；

（2）大地電阻Rearth通常規為0Ω；

（3）架空地線電阻

Rgroud，通常運小於1Ω；

（4）其餘各杆的並聯接地電阻Rparallet，Rparallet＝R1//R2//……//Rn。輸電線路的電線杆越多，並聯接地電阻越小。回路電阻為Rloop＝Rx＋Rearth＋R1//R2//……//Rn＝Rx＋Rz≈Rx（7）因為

Rz≤Rx，因此，被測接地電阻完全可以用測試儀的測得值表示。

另一方面，對沒有構成接地回路的接地體，鉗形接地電阻測試儀無法直接測量它的接地電阻。

接地体内通常总有泄漏电流存在，钳形接地电阻测试仪还具有测量接地体内泄漏电流的功能，其测量范围从1mA到30A。如果洩漏電流太大，所測接地電阻值不准確，此時須先將造成的故障排除後重新測量。GEOX接地電阻儀特性

1．儀錶功能

本儀錶為多功能接地電阻測試儀，其主要功能如下：測量干擾電壓（UST）接地線路在有洩漏電流有於擾源時會存在干擾電壓測量干擾頻率（FST）：干擾電壓＞1V可由週期導出頻率測量接地電阻（Re）：由3極法或4極法測量，測量電幅值48／20V，頻率94，105，111，128Hz方波電壓頻率可手動或自動選擇（AFC）鉗口法測量接地電阻：在多點接地系統中，可測量每一根接地線的接地電阻

2．主要參數測量電壓：20／48V測量頻率：94，105，111，128Hz或自動選擇（AFC）干擾電壓測量：範圍1～50V，誤差±（5％測量值＋5個字）干擾頻率測量：範圍16～400Hz，誤差±（l％測量值＋2個字）接地電阻測量：範圍0.02－3kΩ，誤差±（5％測量值＋5個字6.4測量接觸電壓、電位分佈和跨步電壓當發生接地故障時，若出現過高的接觸電壓或跨步電壓，可能發生危及人身安全的事故。所以對電壓在1000V以上的電氣設備．應測量其接觸電壓和跨步電壓。在發電廠和變電所附近地區還應測量地面的電位分佈在接地體周圍的電流密度大，致使電壓降也大。而電流密度的大小與距接地體距離的平方成反比，因此在一定範圍之外，由於電流密度接近於零，該處即可作為大地的零電位測量電位分佈和跨步電壓，應該選揮經常有人出入的地區進行。距接地體最近處，其測點間距約為0．8m，測量點數可選5—7點，以後的間距可增大到5—10m，一般測到25—50m遠處即可。測量用的接地極，可用直徑8-10mm，長約300mm的圓鋼，埋人地中50—80mm。若在混凝土或磚塊地面測量時，可用26cmx26cm的銅板或鋼板作接地體；為使銅板或鋼板與地面接觸良好，鋼板或鋼板上可壓重物．板下的地面可用水澆濕。用接地電阻測量儀測量

用接地電阻測量儀測量電位分佈和跨步電壓的接線地阻的方法，測得接地體的電阻Rg、然後將電壓極2‘移至1、2、3等各點由此得r1、r2、r3。。。Umax——流經接地體的使際大電流為I時的對地電壓，其值等於大電流與接地體電阻Rg的乘積，

在大接地短路電流系統發生單相接地或同點兩相接地時．發電廠、變電所，電氣設備接地裝置的接觸電壓和跨步電壓不應超過下列數值

t——接地短路(故障)電流的持續時間．s連通試驗和開挖檢查一、設備接地與地網的連通試驗就是在發電廠或變電所中先找出一設備的接地為基準，也可以是測接地網接地電阻的連接處。使用一塊歐姆表，依次測量其他設備接地對該點的直流電阻，去掉引線電阻後兩個設備接地引下線之間的電阻不應大於0.5Ω。如果大於0.5Ω

，則說明連接有問題，應進一步查找原因，如焊接頭，或螺絲連接處是否連接可靠等。二、開挖檢查

接地裝置長期遠行在地下，最容易發生腐蝕：內於腐蝕會使接地體，或設備的接地引下線截面逐漸受小，直到不能滿足接地短路電流的熱穩定，或造成電氣廣的開路，因此，每過一定的時期(一般3—5年)對接地裝置要進行開挖檢察、主要檢查下列部位。

(1)設備的接地引下線。因設備的接地引下線，有一部分在土中，有一部分在空氣小，由於氧濃度不同，或者說是腐蝕電位不同，最容易發生吸氧腐蝕(屯化學腐蝕)。因此，每過一定的週期要進行開控檢查，看是否受到了腐蝕，驗算其截面是否還滿足熱穩定的要求，並定期進行防腐處理。

(2)檢查接地網的焊接頭，接地體的焊接處也是腐蝕最嚴重的地力，對這些部位要定期的開挖檢查其腐蝕情況，並採取相應的防腐措施。接地裝置的腐蝕及防護接地裝置的腐蝕主要是屬於自然環境下的腐蝕；按腐蝕機理分主要屬於化學腐蝕和電化學腐蝕7.1接地裝置的腐蝕機理分析

一、化學腐蝕化學腐蝕是指金屬表面與非電解質直接發生純化學作用而引起的破壞。其反應過程的特點是金屬表面的原子與非電解質中的氧化劑直接發生氧化還原反應，形成腐蝕產物。腐蝕過程中電子的傳遞是在金屬與氧化劑之間直接進行的，因而沒有電流產生。純化學腐蝕的情況不多。主要為金屬在無水的有機液體和氣體中的腐蝕以及在乾燥氣體中的腐蝕，對接地裝置來說．主要是接地線在空氣中的腐蝕。

二、電化學腐蝕

電化學腐蝕是指金屬表面與離子導電的介質(電解質)發生電化學反應而引起的破壞。任何以電化學機理進行的腐蝕反應至少包含有一個陽極反應和一個陰極反應．並以流過金屬內部的電子流和介質中的離子流形成回路。陽極反應是氫化過程，即金屬離子從金屬轉移到介質中並放出電子；陰極反應為還原過程，即介質中的氧化劑組分吸收來自陽極的電子過程。例如，碳鋼在酸性溶液中腐蝕時，在陽極區鐵被氧化為Fe²’離子，所放出的電子由陽極(Fe)流至鋼中的陰極()上被H’離子吸收而還原成氫氣，即由於在被腐蝕的金屬表面存在著在空間或時間上分開的陽極區和陰極區，腐蝕反應過程中電子的傳遞可通過金屬從陽極區流向陰極區，其結果必有電流產生。由上述電化學腐蝕機理可知，金屬的電化學腐蝕實質上是短路的電偶電池作用的結果，這種原電池稱為腐蝕電池。電化學腐蝕是最普遍、最常見的腐蝕。金屬在大氣、海水、土壤和各種電解質溶液中的腐蝕都屬於此類。

三、腐蝕電池的電極過程

1，陽極過程腐蝕電池中負極性的金屬為陽極因此，陽極過程就是陽極金屬發生電化學溶解或陽極化的過程。即金屬表面晶格中的金屬陽離子，在極化水分子作用下進入溶液，變成水化陽離子，而電子在陰、陽極間電位差的作用下移向陰極．將進一步促進上述陽極反應的進行。2．陰極過程腐蝕電池的陰極過程指電解質溶液中的氧化劑與金屬陽極溶解後釋放出來，並轉移到陰極區的電子相結合的反應過程。溶液中能在陰極區吸收電子而發生還原反應的氧化物質．在腐蝕學上稱為陰極去極化劑，如果溶液中沒有這些去極化劑存在，即使金屬表面上存在著眾多的微電池，也不可能發生電化學腐蝕。因此．發生電化學腐蝕的基本條件是腐蝕電池和去極化劑同時存在，或者說，陰極過程和陽極過程必須同時進行。

此反應是負極的金屬在酸性介質中腐蝕時常見的陰極去極化反應。Zn、Al、Fe等金屬的電極電位低於氫的電極電位，因此．這些金屬在酸性介質中的腐蝕將伴隨著氫氣的析出，叫做析氫腐蝕，腐蝕速度受陰極過程控制，且與析氫電位的大小有關。陰極過程為氧的還原反應的腐蝕，叫氧還原腐蝕，也叫吸氧腐蝕。這是最普遍的一種電化學腐蝕。大多數金屬在大氣、土壤、海水和中性鹽溶液中的腐蝕主要靠氧的陰極還原反應，其腐蝕速度通常受氧擴散控制。在含氧的酸性介質中腐蝕時有可能同時發生蔔述H’離子和o2的兩種還原反應。

總之，要發生電化學腐蝕，不但需要有作為陽極發生溶解的金屬，而且必須有腐蝕劑作為陰極去極化劑來維持陰極過程的不斷進行。對於一個具體的腐蝕體系來說，究竟哪種物質為陰極去極化劑，不但要看介質中有哪些可發生陰極還原的物質．而且還要看它們在陰極的放電電位。還原反應的電位越高，越優先在陰極進行。由於腐蝕過程中陽極區釋放出的電子進入鄰近的陰極區，如果陰極還原反應不能及時把這些電子吸收，則電子在陰極積累，使陰極區的電位偏離丁平衡電位，向負方向變化，這就叫陰極極化。可見，陰極過程受到阻滯同樣可妨礙金屬的腐蝕。7.2接地裝置的腐蝕環境一、大氣腐蝕大氣腐蝕指的是暴露在空氣中金屬的腐蝕．它概括了範圍很寬廣的一些條件大氣腐蝕基本上屬於電化學性腐蝕範圍，它是一種液膜下的電化學腐蝕，和浸在電解質溶液內的腐蝕有所不同。由於金屬表面上存在著一層飽和了氧的電解液薄膜，使大氣腐蝕以優先的氧去極化過程進行腐蝕。另一方面在薄層電解液下很容易造成陽極鈍化的適當條件．固體腐蝕產物也常以層狀沉積在金屬表面，因而帶來一定的保護性。從腐蝕條件看，大氣的主要成分是水和氧，而大氣中的水氣是決定大氣腐蝕速度和歷程的主要因素。因此，根據腐蝕金屬表面的潮濕程度可把大氣腐蝕分為“幹的”、“潮的”和“濕的”三種類型。

二、土壤腐蝕土壤腐蝕是一種電化學腐蝕，土壤中含水分、鹽類和氧。大多數土壤是中性的，也有些土壤是鹼性的砂質粘土和鹽鹼土，pH值在7．5—9．5。也有的土壤是酸性腐殖土和沼澤土，PH值在3—6。土壤中含有固體顆粒砂子、灰泥渣和植物腐爛後的腐殖土。土壤是無機和有機膠質混合顆粒的集合，是由土粒、水、空氣所組成，是一複雜的多相結構。土壤顆粒間形成大量毛細管微孔或孔隙，孔隙中充滿空氣和水，常形成膠體體系，是一種離子導體。溶解有鹽類和其他物質的土壤水，則是電解質溶液土壤的導電性與土壤的幹濕程度及含鹽量有關。土壤的性質和結構是不均勻的、多變的，土壤的固體部分對埋設在土壤中的接地體的金屬表面來說，是固定不動的，而土壤中的氣、液則可作相對有限運動。土壤的這些物理化學性質，尤其是電化學特性直接影響著土壤的腐蝕過程的特點。土壤組成和性質的複雜多變性使不同的土境腐蝕性相差很大1．土壤腐蝕的電極過程及控制因素

土壤腐蝕與在電解液中腐蝕一樣，是一種電化學腐蝕。大多數金屬在土壤中的腐蝕是屬於氧的去極化腐蝕，只有在強酸性土壤中．才發生氫去極化腐蝕。土壤腐蝕的條件極為複雜、使腐蝕過程的控制因素差別也較大，大致有如下幾種控制特徵：對於大多數土壤來說，當腐蝕決定於腐蝕微電池或距離不太長的宏觀腐蝕電池時，腐蝕主要為陰極過程控制。與全浸在靜止電解液中中的情況相似。在疏鬆、乾燥的土壤中．隨著氧滲透率的增加．腐蝕則轉變為陽極控制*此時腐蝕過程的控制特徵近於潮的大氣腐蝕。對於由長距離宏觀電池作用下的土壤腐蝕，如水準接地體經過透氣性不同的土壤形成氧濃度差腐蝕電池時，土壤的電阻成為主要的腐蝕控制因素，或陰極一電阻混合控制。2．土壤腐蝕的類型(1）微電池和宏觀電池引起的土壤腐蝕。對於比較短小的金屬構件來說，可以認為周圍土壤結構、水分、鹽分、含氧量等是均勻的，這時發生和金屬組織不均勻性有關的微電池腐蝕。對於長的金屬構件，因各部分氧滲透率、粘土和砂土等結構及埋設深度不同．引起氧濃差電池和鹽分濃差電池．這類宏觀電池造成局部腐蝕。在陽極部位產生較深的腐蝕孔，使金屬接地體遭受嚴重破壞(2)雜散電流引起的土壤腐蝕所謂雜散電流，是指由原定的正常電路漏失而流入他處的電流。主要來源是應用直流大功率電氣裝置，直流電氣列車、有軌電車、電焊機、電解和電鍍槽、電化學保護裝置等。地下埋沒的金屬構築物、管道、接地體、電纜等都容易因這種雜散電流引起腐蝕。一部分電流從路軌漏到地下，進人地下管道某處，再從管道的另一處流出，回到路軌。電流離開管線進入大地處成為腐蝕電池的陽極區，該區金屬遭到腐蝕破壞。腐蝕破壞程度與雜散電流的強度成正比，電流強度愈大，腐蝕就愈嚴重。工頻雜散電流、主要來源於交流電氣化鐵道和高壓輸電線路等；這種土壤雜散電流腐蝕破壞作用較小．如頻率為50Hz的交流電，其作用約為直流電的1％(3)土壤中微生物引起的腐蝕。在缺氧的土壤中，如密實、潮濕的粘土處，金屬腐蝕過程似乎難以進行，但這種土壤條件卻有利於一些微生物的生長。這些細菌有可能引起土壤物理化學性質的不均勻件，從而造成氧濃差電池腐蝕，細菌在生命活動中產生硫化氫、二氧化碳和酸腐蝕金屬。3．土壤腐蝕的影響因素及防止措施

影響土壤腐蝕的因素很多，有土壤的孔隙度(透氣性)、含水量、導電性、酸鹼度、含鹽量和微生物等，這些因素相互聯繫著n現分析幾種主要的影響因素。

(1）孔隙度孔隙度大有利於水分和氧的滲透。透氣件好的可加速腐蝕過程，但透氣性太大可阻礙金屬的陽極溶解．易生成具有保護能力的腐蝕產物層。

(2)含水量土壤的水分可以多種方式存在，有些緊密粘附在固體顆粒的周圍，有些在微孔中流動或與土壤組分結合在一起。當土壤中可溶性鹽溶解在其中時，就組成了電解液。水分的多少對土壤腐蝕影響很大，含水量很低時腐蝕速度不大，隨著含水量的增加，土壤中鹽分的溶解量增大，因而加快腐蝕速度。當可溶性鹽全部溶解時，腐蝕速度可達最大值。若水分過多時，因土壤膠粘膨脹堵塞了土壤的孔隙，氧的擴散滲透受阻．腐蝕反而減小。(3)含鹽量。土壤中一般含有硫酸鹽、硝酸鹽和氯化鈉等無機鹽類。通常土壤中含鹽量約為80—1500ppm，這些鹽類大多是可溶性的，SO4²¯

、NH3¯、Cl¯等陰離子對腐蝕影響較大。Cl¯離子對土壤腐蝕有促進作用．海邊潮汐區或接近鹽場的土壤，腐蝕性更強。土壤中含鹽量大，土壤的導電率增高，腐蝕性也增強。富含鈣、鎂離子的石灰質土壤(非酸性土壤)中，因在金屬表面形成難溶的氧化物或碳酸鹽保護層而使腐蝕減小。(4)土壤的導電性土壤的導電性受土質、含水量及含鹽量等影響、孔隙度大的土壤(如砂土)，水分易滲透流失；而孔隙度小的土壤(如粘土)，水分不易流失。含水量大，可溶性鹽類溶解很多，導電性好，腐蝕性強。尤其是對長距離宏觀電池腐蝕來說，影響更為顯著。一般的低窪地和鹽鹼地因導電性好．所以有很強的腐蝕性。

(5)其他因素土壤的酸度、溫度、雜散電流和微物生等因素對土壤腐蝕都有影響防止土壤腐蝕可採用的措施：

(1)覆蓋層保護，較廣泛採用的是石油瀝青和煤焦油瀝青的覆蓋層，一般用填料加固等；這適應於管道的保護，對接地體不宜採用，但可用於接地引下線的保護，對接地線刷瀝青漆進行保護，可防止接地線入地處出腐蝕電位差而引起的腐蝕。

(2)耐蝕金屬材料和金屬鍍層，採用某些合金鋼和有色金屬，或採用鋅鍍層來防止土壤腐蝕。

(3)處理土壤，如用石灰處理酸性土壤，或在地下構件周圍填充石灰石碎塊，移入浸蝕性小的土壤，加強排水，以改善土壤環境，降低腐蝕性。

(4)在接地體四周施加高效膨潤土降阻防腐劑進行保護，可有效地保護鋼接地體免遭腐蝕

(5)陰極保護，在上述保護方法的同時，可附加陰極保護措施，如適當加覆蓋層和陰極保護的電能消耗。一般情況下當把鋼鐵陰極的電位維持在—o．85v(相對於硫酸銅電極)可以達到完全保護。在有硫酸鹽還原菌存在時，電位要維持得更負些，如—o．95V(相對硫酸銅電極)，以抑制細菌生長‘，陰極保護也適用於保護地下鐵皮電纜．其保護電位約為一0．7V7.3防止接地體腐蝕的主要措施一、接地裝置的選址和施工

(1）接地裝置的鋪設地點要遠離強腐蝕性的場所和重污染的場所，還要儘量避開透氣性較強的風化石和沙石地帶，因為在這些場所不但降阻困難，而且還因為氧的滲透性強，而容易造成接地體的腐蝕。如果避不開應想辦法改良焙地體四周的土壤，如換土．或施加降阻防腐劑。

(2)接地體在選擇其截面時不但要考慮其熱穩定的要求，還要將壽命考慮在整個壽命週期內，經過腐蝕後還能滿足截面的要求，其材質應選用耐腐蝕的材料，如採用鍍鋅鋼材。

(3)接地體的深度要足夠，因為把接地體埋設到一定的深度不但使接地電阻得到改善．而且下層土壤比上層土壤的含氧量小，從而減小腐蝕速度用細土回填並夯實是為了減少氧氣的滲透而減緩接地休的腐蝕，同時也可增加接地體與周圍土壤的接觸而降低接觸電阻二、選用緩蝕劑

緩蝕劑是一些少量加入腐蝕介質中就能顯著減緩或阻止金屬腐蝕的物質

緩蝕劑主要是加入在降阻劑中使用，因為降阻劑的介質足穩定的，加入緩蝕劑後性能穩定．而不能直接加入接地體所處的土壤中，因為那樣會隨水土流失而流失，不能起到穩定的緩蝕作用．高效膨潤土降阻防腐劑就是通過加入若干種緩蝕劑，有效的保護了鋼接地體，對腐蝕起到了很好的防護效果。三、電化學保護接地裝置所發生的腐蝕基本屬於電化學腐蝕，因而在防腐保護措施中可採用電化學保護電化學保護就是使金屬構件極化到免蝕區或鈍化區而得到保護。電化學保護分為陰極保護和陽極保護。1．陰極保護陰極保護是使金屬構件作為陰極，通過陰極極化來消除該金屬表面的電化學不均勻性，達到保護目的。陰極保護是一種經濟而有效的防護措施。一些要求在海水和土壤中使用的接地體，採用陰極保護，可有效提高其抗腐蝕能力。陰極保護可通過兩種方法實現：一是犧牲陽極法；二是外加電流法犧牲陽極法：

犧牲陽極法是在被保護的金屬上連接電位更負的金屬或合金．作為犧牲陽極，靠它不斷溶解所產生的電流對被保護的金屬進行陰極極化，達到保護的目的。

（利用不同金屬間電位差或不同電解質中的金屬自由電子和氧離子交換產生的直流電流來保護接地板或地下金屬物。即將被保護的接地極或地下金屬物作為陰極，利用鎂合金、鋁合金、鋅合金等金屬做陽極，將陽極與陰極連接起來。如上所述，作為陽極的保護物將不斷消蝕，因此也稱為犧牲陽極法。）

電池是由於不同金屬材料做的接地極在潮濕土壤這一電解質成分中所形成。在電解液中的陽極和陰極之間，由於電池的電勢差影響，通過兩極的連接，產生直流電流。在陽極範圍內，這電流離開電極表面流向電解液，分解陽極的金屬，流進陰極區域內電極的金屬表面，而造成陽極材料的腐蝕。電解電流消耗陰極電極的重量，其金屬消失的速度（腐蝕率），主要與電池的電壓及兩個電極的表面積有關。這種電池作用，對於接地極並不嚴重，因為接地極的壽命也有30～40年，只要選用適當的材質並定期更換就可以了。

犧牲陽極材料必須能與被保護金屬之間形成足夠大的電位差(一般o．25V左右)，所以犧牲陽極材料的主要要求是：①有足夠低的電位．②電容量要大，即消耗單位品質金屬所提供的電量要多，單位面積輸出電流大；③自腐蝕很小，電流效率要高；④長期使用時保持陽極活性，不易鈍化，能維持穩定的電位和輸出電流；⑤陽極溶解均勻，腐蝕產物疏鬆易脫落，不粘附於陽極表面或形成高電阻硬殼；⑥價格便宜，來源充分，製造工藝簡單，無公害等。如鎂合金陽極等外加電流法陰極保護系統

利用石墨等作陽極，被保護的接地極或地下金屬物作陰極，兩者之間加以直流電源，電源的正極接在陽極上，負極接在被保護的接地極或地下金屬物上。直流電源可採用降壓變壓器和整流器。

主要由三部分組成：直流電源、輔助陽極和參比電極。外加电流法的辅助阳极是用来把电流输送到阴极(即被保護的金屬)．這與犧牲陽極法所用的陽極材料截然小同。外加電流法的輔助陽極材料應具有導電性好、耐蝕性好、壽命長、排流量大，即一定電位下單位面積通過的電流大，而陽極化小，有一定的機械強度、易加工、來源方使、價格便定等特點。常用的輔助陽極材料有鋼、石墨、高矽鐵、磁性氧化鐵、鉛銀(2％)合金、鍍鉑的鈦等。犧牲陽極不需外接電源，且無需維修，陽極消耗也很小，由於電池作用產生的電流小，只用於對電流量需要不太大的地方。

如果电源容易解决，而且工程规模较大，则以采用外加电源法为宜。一般只在沿海地區和土質、土壤腐蝕性較強的規模大的工程才採用陰極保護法。第八章人工接地極的施工

工程中常用的人工接地極有：角鋼接地極、鋼管接地極、圓鋼接地極、帶形接地極、銅板接地極等。

1．角鋼接地極

用L50mm×5mm，長2500mm的鍍鋅角鋼製作如圖16所示，頭部做成尖角的目的是使接地極容易打八地中。打接地極時，為了避免將接地極頂部打裂，可製作如圖17所示的保護帽，套在接地極頂部施工，施工完畢後將帽去掉。角鋼接地極和接地線的連接如圖18所示，有三種方式，接地極和接地線之間採用焊接，為了保證連接強度，應四周焊。焊後應除去焊渣並在焊接處塗上水柏油。

接地線在離接地極尾部大於50mm處和接地極連接。此距離不能過大，過大不利於接地板打入地中；也不能過短，過短會使打接地極時焊縫裂開損壞。

一組接地極中，若有數根接地極時，接地極之間的距離應相距5m。其目的是為了減少相鄰接地級間的遮罩效應而導致降低流散的作用。一般規定接地極之間的距離為接地極的長度兩倍，即不少於5m，當地位受限制時，可適當減少，但至少等於接地極的長度1.5倍。

接地線埋在地下部分，應呈“S”形，防止接地線受到地面上重物壓力時斷裂損傷。

2．鋼管接地極

一般用壁厚3.5mm、直徑為40mm的鍍鋅鋼管製作，鋼管長2500mm，頭部120mm長的一段，鋸成四塊鋸齒形，尖端向內打合焊接成尖端，如圖19所示。

鋼管接地極和接地線的連接亦有三種方式，如圖20所示、鋼管接地極機械強度高，不必套保護帽，直接用鐵錘打入地下。3．圓鋼接地極

一般在圓鋼外面套上銅管，使接地極的流散電阻降低。與這種接地極配套的接地線是銅絞線。這種銅絞線表面經過處理，抗氧化、抗腐蝕能力加強。銅絞線和外套銅管的圓鋼接地極之間的連接，應採取爆炸法。通常把需連接點放入一鋼制模具內，在連接點周圍放上銅末和火藥，點燃導火線，使火藥燃燒爆炸．把銅末熔解從而使接地極和接地線連成一體。

圓鋼接地極亦可用鍍鋅扁鋼或圓鋼連接後引出地面。圓鋼接地極和接地線的連接如圖21所示。4．帶形接地極

在工程中也常採用帶形接地極。接地極用Φ10mm圓鋼或25mm×4mm扁鋼沿建築物一周埋設成環狀。這類接地極和接地線的連接要求見圖22。搭接倍數：圓鋼為6倍直徑，扁鋼為2倍寬度。

帶形接地極的使用場合有兩種：一是表層土壤電阻率很低，不用打垂直接地極，只要將鍍鋅扁鋼埋設在土壤中就可；另一種是土質很差，土壤電阻率很高，如雜質土、卵石及岩石地帶，垂直接地極很難打入，只能在這地帶開槽、挖坑和換土，鋪上水平接地極，這時接地極的電阻時帶型接地極的長短和換土情況而定。

帶形接地極沿建築物一周埋設成環狀，還能起到平衡電位和減少跨步電壓的作用。對地下管網較長的建築物採用這種方式更為有利。因此有的工程，雖然採取垂直接地極，但PE線不隨相線路徑敷設，而採取地下敷設，使PE線同時起到帶形接地極的作用，此時PE線應採用裸銅絞線或鍍鋅扁鋼。採用這種敷設方式時，應考慮到增加單相接地環路阻抗的影響。

帶形接地極的覆土，必須採取好土，分層夯實，嚴禁回填雜土，如碎石塊、鋼渣、有腐蝕性的土壤等。

5．接地極施工應注意的問題接地極和接地線的連接若用電焊方式，則電焊後應把焊渣掉。

在有腐蝕性較強的場所，接地極和接地線若採用鋼材則鋼材應進行熱鍍鋅處理，施工中焊接後，因為鍍鋅層遭到破壞，故應在焊接部位塗水柏油。

角钢、铜管和圆钢接地极，施工时必须采取用铁锤（一般用5.5kg重鐵榔頭）打入的方法，不要採取挖坑埋入的方法，因為土壤與接地極接觸得越緊，流散電阻就越小，用打入的方法，可使接地極附近的土壤壓實，並使接地極與土壤緊密接觸，從而達到減少土壤電阻率的效果。對帶形接地極和銅板接地極，無法採取打入的辦法，只能採取挖溝和挖坑埋入的方式。當接地極埋入後，應敷粘土等細土壓實接地極的埋設深度應符合設計規定，當無規定時，接地極頂面埋設深度不宜小於0.6m，因為在地表下0.15～0.5m處是處於土壤幹濕交界的地方，接地導體易腐蝕。接地極的引出線在通過地表下0.6m引至地面外的一段需作防腐處理，以延長使用壽命，防腐方法是採用熱鍍鋅鋼材。

當接地極埋設在可能有化學腐蝕性的土壤中時，應加大接地極與連接扁鋼連接面，各焊接頭必須用玻璃布加塗瀝青油二度纏包，以加強防腐能力

七、人工接地線的施工接地線施工分為地下部分、戶外部分和室內部分三種，有不同的施工要求。

１．地下接地线

地下接地线的导体界面应符合热稳定和机械强度的要求，一般采用钢材做接地线。

通常地下接地线用40mm×4mm鍍鋅扁鋼。當接地極採用鋼材時，接地線亦應採用鋼材，一般用銅絞線。

接地線和接地極的連接，在圖18、20、21、22中已作了表達，必須採取四周焊，焊後去除焊渣，並在焊接處塗上水柏油。

位於地下的接地線，不管是與接地極連接，還是接地線之間的連接，都必須採取焊接的方法，不准用螺栓連接。焊接時應符合下列規定：

扁钢与扁钢之间的连接不准如图28採用對接焊；應採取搭接焊，如圖29所示，搭接倍數為扁鋼寬度的2倍。其中Ⅲ型通常用於接地幹線分支處，為保證搭接倍數為扁鋼寬度的2倍，其中一根接地線彎成90°，隨後再搭接。

扁鋼接地線在地中應側放而不宜平放，因側放時散流電阻較小，埋地鋼管的跨接線，若用圓鋼，對於交流電流回路，跨接圓鋼的直徑應不小於10mm，直流電流回路的直徑應不小於12mm。

圆钢与圆钢搭接时，双面焊时其搭接长度应不小于圆钢直径的6倍，單面焊則搭接長度應不小於圓鋼直徑的12倍。如圖32（a）所示；圓鋼與扁鋼連接時，搭接長度亦為圓鋼直徑的6倍，如圖32（b）所示。

2．室外接地線室外接地線通常敷設在電纜溝內，一般採用25mm×4mm鍍鋅扁鋼做接地線。鍍鋅扁鋼的連接，亦採取搭接方法，搭接長度為扁鋼寬度的2倍，焊接面不少於3個棱邊（一般取二個長邊、一個短邊）。

工作接地極、保護接地極、重複接地極上引出地面的接地線，為防止發生機械損傷，應加保護管，在穿越建築物的外牆時亦應加保護管，並要注意防水，穿越建築物的內牆時不考慮防水問題。穿越外牆的保護管做法如圖33所示，保護管應向室外傾斜，保護管管口須用瀝青麻絲或建築密封膏堵死。保護管可用Φ50mm塑膠管製作。

3．室內接地線

室內接地線施工時，除了要保證連接可靠外，還要注意美觀。

室內接地線沿牆敷設時，通常採取圖34的做法，接地線和牆保持10～15mm距離。這是因為當設備需接地時，接地夾子可方便地夾住接地線。

接地線沿混凝土牆敷設時，也可用射釘固定，如圖35所示。

4．接地檢測點做法

當接地裝置只有一組接地極時，接地線檢測孔可不設斷接卡，但需有檢測點。如有多根引下線，每根引下線距地面1.5～1.8