浅谈阿里地区建筑物接地网的降阻方法_索朗央金

浅谈阿里地区建筑物接地网的降阻方法

索朗央金　云旦卓玛

（１．西藏阿里地区气象局，西藏　阿里　８５９０００；

２．西藏日喀则地区江孜县气象局，西藏　日喀则　８５７０００）

摘　要：西藏阿里地区经济正逐步发展，电子设备日益增多，但防雷工程技术发展相对落后。再加上阿里地区除部分区域外大都是高土壤电阻率地区，这些都为阿里地区的防雷工作开展增加了难度。因此，文章章对阿里地区特殊的地理条件，浅述了几种适用于阿里地区建筑物接地网的降阻方法，提出了更为经济有效合理的降阻措施。

关键词：阿里地区　高土壤电阻率　接地电阻　降阻

引言

阿里地区，气候系统多样，天气多变，且地理地质条件复杂。阿里地区主要以高原温寒带季风（半）干旱气候为主，东部地区雷暴活动十分频繁，年雷暴日数在４０天以上，最多雷暴日数为６６天；而西部部分区域雷暴相对较弱，年平均雷暴日数在１３天左右，最多雷暴日数为２７天。阿里整个地区冬季比夏季更长，年平均温度很低。因此，冻土非常严重。这些自然因素都可能导致阿里地区土壤成为高土壤电阻率。此外，随着地区社会和经济的不断发展，各种先进设备引入的同时，雷电灾害造成的经济损失也日益严重。而阿里地区的防雷工程发展比较缓慢，比如，诸多老建筑物没有安装防雷装置，或者已安装防雷装置的建筑物接地电阻往往不符合国标。其中，接地电阻不符合国标的原因之一就与阿里地区的高土壤电阻率有关。因此，本文首先简要分析了影响阿里地区高土壤电阻率的几个自然因素，其次针对建在高土壤电阻率土壤上的建筑物，介绍几种结合阿里地区实际情况的建筑物接地装置的降阻方法，旨在提高阿里地区的防雷工程水平。１　建筑物的接地电阻

接地体或自然接地体对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻Ｒ。［１］接地电阻通常由三部分组成，第一部分是接地体本身的电阻ＲＳ，这部分电阻占总接地电阻的比率很少，通常忽略不计；第二部分是接地体与土壤接触时的接地电阻ＲＣ，这部分接地电阻占总接地电阻的２０％～６０％；第三部分是雷电流通过接地体流入土壤后流散时的电阻ＲＤ，这部分电阻是由土壤电阻率决定。因此，一个接地装置的接地电阻实际上主要由接地装置与土壤的接触电阻ＲＣ和土壤的流散电阻ＲＤ组成，即：Ｒ＝ＲＣ＋ＲＤ。对建筑物接地装置的接地电阻每年都要进行检测，但阿里地区接地电阻不能达到国标的较多。

２　大地自然土壤电阻率

土壤电阻率是单位长度土壤电阻的平均值，用ρ表示。是接地工程计算中一个常用的参数，土壤电阻率的好坏直接影响建筑物接地网接地电阻的大小。因此，一个建筑工程合理设计接地网时首先必须实测土壤电阻率，用这实测的土壤电阻率来计算接地电阻的参数。土壤电阻率的测试方法有三电级法和四电级法，由于四电级法比三电级法更为准确，现在一般采用

四电级法，由图（１）所示

。

图１　四电级法测土壤电阻率示意图

３　影响土壤电阻率主要因素

影响土壤电阻率的因素很多，比如温度、湿度、土质等等，很多时候这些因素共同改变土壤电阻率的大小。最终影响建筑物接地电阻的大小。这些因素在接地装置设计中有重要的意义。

３．１　土壤湿度对土壤电阻率的影响

湿度是影响土壤电阻率的最主要的因素。土壤中的含水量增加时，电阻率急剧下降；当土壤含水量增加到相应值时，土壤电阻率将保持稳定。土壤电阻率ρ也就达到适当的值。阿里地区因空气干燥，降水量少，土壤中的含水量比较低。因此，土壤电阻率普遍较高。３．２　温度对土壤电阻率的影响

一年四季温度是不断的变化，而随着温度的变化土壤电阻率也在变化。当温度升高时，土壤电阻率下降。当温度下降时，土壤电阻率会出现明显的升高；特别是在０℃时土壤由于水分冻结而使电阻率很快增加。阿里地区土壤温度较低，冻土比较严重，必然导致该地区高土壤电阻率。

３．３　土壤质量对土壤电阻率的影响

土壤质量也有决定土壤电阻率好坏的作用，不同质量的土壤其土壤电阻率相差几千甚至几万倍。这也跟土壤中的含水量有关。通常陶粘土、泥炭、沼泽地等土壤的土壤电阻率都不超过３００Ωｍ，而多石、沙砾、砂等土壤的土壤电阻率达到１０００Ωｍ左右，特别在干燥、少雨、沙漠区甚至达到２５００Ωｍ左右，阿里地区大部分区域的土质属于含水量较低的砂石土壤。因此，阿里地区的土壤电阻率一般在１０００～２５００之间。３．４　土壤致密性对土壤电阻率的影响

土壤的致密性也是影响土壤电阻率因素之一。对这个因素专家做过试验，得到结论是土壤致密性越高，土壤电阻率越低。阿里地区的土壤大部分为砂石土壤，土壤比较松散，土壤的致密性不高，导致土壤电阻

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高原气象 《西藏科技》２０１５年４期（总第２６５期）

率偏高。为了减小接地体的流散电阻，在施工阿里地区建筑物接地时，接地体回填土时必须将土壤紧密接触，有条件可以轻轻压土，但保证不能把接地体损坏，这样会达到减小土壤电阻率和减小接地电阻的效果。３．５　季节对土壤电阻率的影响

季节因素的影响归根结底也是土壤湿度和温度的影响。在雨季的夏天，由于雨水在土壤中的渗入使土壤的湿度增加，夏天温度也相对较高，土壤电阻率会降低，但是阿里地区普遍雨水较少，因此，土壤电阻率不会有太大的浮动。而在冬季，温度比较低的阿里地区由于冻土和土壤干燥的作用，土壤电阻率往往达到特别高的值。

综上所述，受多种自然因素的影响，导致了阿里地区的高土壤电阻率的特征。

４　接地体的降阻方法

接地电阻过大是引起电力系统故障的原因之一，针对阿里地区高土壤电阻率的情况，建筑物特别是易燃易爆场所的接地装置若不采取降阻措施，接地体的电阻值很难符合国家标准，最终使得雷雨天气时雷电流不能正常散流入大地。因此，对阿里地区建筑物的接地装置采取降阻措施十分重要。以下将介绍几种常用的降阻措施。施工过程中需根据建筑物所在的实际地理情况，采取单一或者多种方法综合利用的降阻措施，以经济有效为原则，达到降阻的目的。

４．１　扩大接地网面积降阻法

在均匀土壤条件下，建筑物的接地电阻可以用下式计算：

Ｒ＝０．５ρ／槡ｓ

式中ρ－土壤电阻率，Ω·ｍ

Ｓ－接地网的散流面积，ｍ２

从上式可以看出，［２］在土壤电阻率越小，接地体的散流面积越大时，建筑物的接地电阻就越小。因此，在设计施工阿里地区建筑物的接地网时，尽可能利用周围全部可利用的面积，根据建筑物外墙周围的实际地形情况，将建筑物的接地网向除出口方向外的三个外墙方向外延一定距离，同时配合其他降阻方法就能有效地降低接地电阻。但是这种方法因地而异，在有些地方这种方法实施起来比较困难，比如要实施方法的建筑物附近已经建有大量的建筑物或者建在山区的建筑物，这些建筑物的地网很难向外无限延伸。

４．２　外延接地降阻法

外延接地是指将建筑物的主接地网与主接地区域外的某一低土壤电阻率区域敷设的辅助接地网相联接，以达到降阻的目的［３］。这种方法理论计算简单，实施起来效果也比较理想。阿里地区因高土壤电阻率建筑物的接地电阻无法达到要求时，如果离该建筑物２０００ｍ以内有低电阻率的土壤或水源时，就可以采用外延接地的降阻方法。但是为了防止因跨步电压和接触电压出造成人员或者畜牧触电安全事故，辅助接地网的接地体需要埋深。

４．３　接地体局部换土的降阻法

接地体局部换土，是利用土壤电阻率低的土壤（如粘土、黑土）来替换接地体周围电阻率较高的土壤，以获得较低的接地电阻。［１］针对面积不大的建设工程，可

考虑使用这种降阻方法。但阿里地区很难找到大量低土壤电阻率的土壤，因此考虑到这种局部换土的成本较高。针对面积较大的建设工程实行大范围换土往往耗资巨大，所以这种降阻方法的使用必须从经济上进行全面的考虑，以免造成经济上的浪费。

４．４　降阻剂降阻

使用专用接地体降阻剂包裹接地极，这样一是能够增大接地体的几何尺寸，二是降阻剂具有扩散性、渗透性、吸收性、保水性等作用，这些特性和作用共同改善土壤电阻率，从而降低接地体的接地电阻。

降阻剂使用也受各种条件的限制，对降低单根水平接地体、线路杆塔接地体等小型接地体使用降阻剂的降阻有比较明显的效果。但对建筑物的接地网面积比较大、接地体长度比较长时降阻的效果随着接地体面积或长度的增大而减小，因此对这些建筑物需要考虑其他降阻方法。降阻剂对生态环境和金属电极有一定的负面影响，所以采用这个方法时必须考虑这些负面影响对人类的危害。

４．５　深井和斜井降阻法

深井降阻法是用钻机钻孔把接地极打入建筑物底下土壤电阻率低的土壤中，再把接地极和建筑物的接地网可靠连接。从而降低接地电阻。这个方法受季节季节、气候等的影响较小、不存在场地争取等的优势。但有些地方深层土壤的电阻率往往比表层土壤的电阻率高，这时不适合使用深井降阻法。

斜井降阻法也叫非开挖斜井导航埋设地级接地电阻降阻法，阿里地区建在高土壤电阻率区域的建筑物地网边沿，接地极沿着建筑物的进线线路引至外面的土壤电阻率较低的地方达到降阻的目的。原理与深井降阻法类似，但效果比深井降阻好些，因为斜井降阻法不仅起到深井接地的作用还起到无需征地而扩大接地网面积的作用。斜井降阻施工容易进行，效果比较明显，技术从经济上也具有一定的优势。

５　结论

对于西藏阿里地区这样高土壤电阻率地区，接地网的降阻是防雷设计的一大难点。文章提出了几个常用在像阿里地区的高土壤电阻率地区建筑物接地网的降阻方法，并对这些方法进行了分析。主要结论如下：高土壤电阻率地区建筑物降阻时首先结合建筑所在的地址、地势及要求，从技术可行性、经济合理性等综合考虑后选出合适的方案。充分考虑阿里地区不同的地理条件、不同的建筑物性质，不同的施工总造价及方案，采取单一降阻措施或者几种措施综合合使用，最终达到降阻的目的。总之，阿里地区高土壤电阻率地区建筑物接地网的降阻时利用最有效、最经济的方案，从而能有效的保护群众的生命和财产安全。

参考文献

〔１〕　梅卫群，江燕如．建筑物防雷．气象出版社，２００６．〔２〕　刘运龙，赵显义．高土壤电阻率地区接地网的降阻措施研究及应用．

〔３〕　彭敏放．高土壤电阻率地区接地网建设中若干问题的探讨．

编校　洛桑次仁

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