1　接地裝置在電力網(wǎng)中的重要性
 

(1)接地的作用主要是防止人身遭受電擊、設(shè)備和線路遭受損壞、預(yù)防火災(zāi)、防止雷擊、防止靜電損害和保障電力系統(tǒng)正常運(yùn)行。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)許多地區(qū)連續(xù)發(fā)生多起因接地網(wǎng)不滿足要求而引起的設(shè)備損壞事故，同時(shí)雷擊是導(dǎo)致電網(wǎng)事故的主要自然災(zāi)害之一，雷擊引發(fā)的電網(wǎng)事故占總事故的50％以上，因此良好的接地裝置應(yīng)是防雷的重要措施。
 

(2)接地裝置在防雷中的作用。雷電的破壞作用主要是雷電流引起的，為了防止雷擊事故的發(fā)生，必須了解接地裝置上可能出現(xiàn)的最大電位。一般來(lái)說(shuō)，雷電流通過(guò)單根引下線的全部電壓降是：

U_FJ=i×R_ch+L₀×l×di/dt

式中i--雷電流，kA

　　R_ch--接地裝置的沖擊電阻，Ω

　　L₀--單位長(zhǎng)度的電感，μL/m

　　L--接地引下線的長(zhǎng)度,m

　　U_FJ--電壓降，kV

　　di/dt--雷電流的陡度,kV/μs

從上述公式中，我們可以看出，在防雷接地裝置中，接地電阻阻值越小，則瞬間沖擊接地電壓降就越小，遭受雷擊的危險(xiǎn)性就越小，因此足夠小的接地電阻值和安全可靠的防雷接地裝置是防雷的重要保證。

2　接地的形式
 

接地極按其布置方式可分為外引式接地極和環(huán)路式接地極。若按其形狀，則有管形、帶形和環(huán)形幾種基本形式。若按其結(jié)構(gòu)，則有自然接地極和人工接地極之分。用來(lái)作為自然界地極的有上下水的金屬管道、與大地有可靠連接的建筑物和構(gòu)筑物的金屬結(jié)構(gòu)、敷設(shè)在地下而其數(shù)量不少于兩根的電纜金屬包皮及敷設(shè)于地下的各種金屬管道(但可燃液體以及可燃或爆炸的氣體管道除外)。用來(lái)作為人工接地極的有鋼管、角鋼、扁鋼和圓鋼等鋼材，在有化學(xué)腐蝕性的土壤中，則應(yīng)采用鍍鋅的鋼材或銅質(zhì)的接地極。
 

電氣設(shè)備敷設(shè)接地裝置后當(dāng)然比沒(méi)有敷設(shè)接地裝置時(shí)要安全得多，但是接地裝置的布置形式如果是單根接地極或外引式接地極，由于電位分布的不均勻，人體仍不免要受到電擊的危險(xiǎn)。此外，單根接地極或外引式接地極的可靠性也比較差，外引式接地極與室內(nèi)接地干線相連接僅依靠?jī)蓷l干線，若這兩條干線發(fā)生損傷時(shí)，整個(gè)接地干線就與接地極斷絕。當(dāng)然，兩條干線同時(shí)發(fā)生損傷的情況是比較少的。

3　接地材料的選擇及其應(yīng)用
 

(1)接地材料對(duì)接地電阻的影響。決定接地電阻R大小的因素很多，我們以接地環(huán)作接地主體的情形來(lái)分析傳統(tǒng)地網(wǎng)的接地公式：

式中ρ--土壤電阻率，Ω·m

　　d--鋼材等效直徑，m

　　S--地網(wǎng)面積，m²

　　H--埋設(shè)深度，m

　　L--接地極長(zhǎng)度，m

　　A--形狀系數(shù)。

式(1)表明，傳統(tǒng)的接地方式在土壤電阻率已經(jīng)確定的情況下，要想達(dá)到設(shè)計(jì)要求的電阻必須有足夠的接地面積，要降低接地電阻只有擴(kuò)大接地面積，每擴(kuò)大4倍的接地面積，接地電阻會(huì)降低一倍。式(2)、(3)表明，要降低接地電阻的另一個(gè)方法是加大接地材料的尺寸，但耗材太大，效果并不理想，因此需要運(yùn)用更好的接地材料和施工設(shè)計(jì)方法。
 

(2)接地材料的選擇。廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料、接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。金屬材料如扁鋼，也常用銅材替代，主要用于接地環(huán)的建設(shè)，這是大多接地工程都選用的。接地體有金屬接地體(角鋼、銅棒和銅板)這類(lèi)接地體壽命較短，接地電阻上升快，地網(wǎng)改造頻繁，維護(hù)費(fèi)用比較高。從傳統(tǒng)金屬接地極(體)中派生出的特殊結(jié)構(gòu)的接地體(帶電解質(zhì)材料)，使用效果比較好，一般稱(chēng)為離子或中空接地系統(tǒng)。另外就是非金屬接地體，使用比較方便，幾乎沒(méi)有壽命的約束，各方面比較認(rèn)可。
 

(3)接地材料應(yīng)用。通常防雷接地的接地電阻是10Ω，實(shí)際上有弱電設(shè)備的感應(yīng)防雷都要求4Ω或1Ω的接地電阻。常常有個(gè)誤區(qū)，認(rèn)為作到10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻就滿足了設(shè)計(jì)要求，而沒(méi)有考慮季節(jié)因數(shù)。因?yàn)椋寥离娮杪适请S季節(jié)變化的，規(guī)范所要求的接地電阻實(shí)際是接地電阻的最大許可值，為了滿足這個(gè)要求，地網(wǎng)的接地電阻要求達(dá)到：R=Rmax/ω

式中R_max--接地電阻最大值，就是我們說(shuō)的10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻

　　ω--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。所以，我們所說(shuō)的接地電阻實(shí)際是
　　R=6.9Ω（R_max=10Ω），R=2.75Ω（R_max=4Ω），R=0.65Ω（R_max=1Ω）

這樣，地網(wǎng)才是合乎規(guī)范要求的，在土壤電阻率最高的時(shí)候(常為冬季)也滿足設(shè)計(jì)要求。
 

(4)各種接地材料性能比較。接地材料是接地的工作主體，材料的選擇很重要。不同的接地材料各有優(yōu)勢(shì)和局限。工程實(shí)踐中要因地制宜地合理選用接地材料，用較低的代價(jià)達(dá)到工程設(shè)計(jì)要求。幾種接地材料(方式)的比較，見(jiàn)表1所示。

表1　幾種接地材料(方式)的比較

	傳統(tǒng)接地	降阻劑	非金屬接地	中空接地棒
類(lèi)型	接地網(wǎng)與接地極		接地極
地網(wǎng)建設(shè)		簡(jiǎn)單		較簡(jiǎn)單
適用環(huán)境	通用	普通地網(wǎng)通用	惡劣地質(zhì)條件，腐蝕環(huán)境	地網(wǎng)面積小的城市或復(fù)雜山巖環(huán)境
價(jià)格比較	視土壤而定	低	較高	較高
抗腐蝕	低	有防腐作用	不被腐蝕	較好抗腐能力
耐候性	不好	普通	優(yōu)異	較好
使用壽命	短	較長(zhǎng)	最長(zhǎng)	最長(zhǎng)

4　降低接地電阻的技術(shù)措施
 

(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(zhì)粘土等)替換原有電阻率較高的土壤，置換范圍在接地體周?chē)?.5m以內(nèi)。但這種取土置換方法對(duì)人力和工時(shí)耗費(fèi)都較大。
 

(2)人工處理土壤。在接地體周?chē)寥乐屑尤牖瘜W(xué)物，如食鹽、木炭、爐灰、氮肥渣、電石渣、石灰等，提高接地體周?chē)寥赖膶?dǎo)電性。這種方法雖然工程造價(jià)較低且效果明顯，但土壤經(jīng)人工處理后，會(huì)降低接地的熱穩(wěn)定性、加速接地體的腐蝕、減少接地體的使用年限。因此，通常是在萬(wàn)不得以的條件下才建議采用。
 

(3)深埋接地極。當(dāng)?shù)叵律钐幍耐寥阑蛩碾娮杪瘦^低時(shí)，可采取深埋接地極來(lái)降低接地電阻值。這種方法對(duì)含砂土壤最有效果。據(jù)有關(guān)資料記載，在3m深處的土壤電阻系數(shù)為100％，4m深處為75％，5m深處為60％，6.5m深處為50％，9m深處為20％，這種方法可不考慮土壤凍結(jié)和干枯所增加的電阻系數(shù)，但施工困難，土方量大，造價(jià)高，在巖石地帶困難更大。
 

(4)多支外引式接地裝置。如接地裝置附近有導(dǎo)電良好及不凍的河流湖泊，可采用此法。但在設(shè)計(jì)、安裝時(shí)，必須考慮到連接接地極干線自身電阻所帶來(lái)的影響，因此，外引式接地極長(zhǎng)度不宜超過(guò)100m。
 

(5)利用接地電阻降阻劑。在接地極周?chē)笤O(shè)了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低接觸電阻的作用。
 

降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)降阻劑，是具有導(dǎo)電性能良好的強(qiáng)電解質(zhì)和水分。這些強(qiáng)電解質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨水而流失，因而能長(zhǎng)期保持良好的導(dǎo)電作用。這是目前采用的一種較新和積極推廣普及的方法。
 

(6)采取伸長(zhǎng)水平接地體。結(jié)合工程實(shí)際運(yùn)用，經(jīng)過(guò)分析結(jié)果表明，當(dāng)水平接地體長(zhǎng)度增大時(shí)，電感的影響隨之增大，從而使沖擊系數(shù)增大，當(dāng)接地體達(dá)到一定長(zhǎng)度后，再增加其長(zhǎng)度，沖擊接地電阻也不再下降。接地體的有效長(zhǎng)度如表2所示。

表2　在不同土壤電阻率下的水平接地體有效長(zhǎng)度

土壤電阻率(Ω·m)	500	1000	2000
水平接地體有效長(zhǎng)度(m)	30～40	45～55	60～80