防雷接地技术

接地技术与检测方法

目录

第一章基础知识

第一节大地的导电特性

第二节土壤电阻率

第三节人工改善土壤电阻率的方法

第二章工频接地电阻

第一节工频接地电阻的基本概念

第二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

第二节冲击接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

第一节雷电流的效应

第二节外部的保护

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

第二节测量的方法及接线

第一章基础知识

第一节大地的导电特性

接地电流在地中的分布状况，除了与电流的频率有关外，还和大地的导电特性有关，要解决接地问题，就要了解和掌握大地的导电特性、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导电方式，一种是电子导电，地下如有导体或半导体，比如金属矿物质等，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、碱又必须在有水的情况下才能离解成导电的离子，换句话说，干燥的土壤或纯净的水是不导电或导电能力很差的。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A的倒数1/A和单位体积土壤含水量B的倒数1/B的函数，即

ρ=f（1/A）·f（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，就是因为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原因。为什么雨后不宜开展防雷检测？请举例说说水的导电性能。

第二节土壤电阻率

土壤电阻率就是土壤阻碍电流通过的能力。物理知识告诉我们金属的电阻率很小，而橡胶陶瓷等电阻率很大。而土壤的电阻率与其性质、结构和含水量有关。

土壤电阻率是接地工程的一个常用参数，直接影响接地装置接地电阻的大小、地网

地面电位分布、跨步电压和设备接触电压。因而，了解和掌握土壤电阻率的特点，尤其是准确测出土壤电阻率，电阻率的分布和变化情况，对接地工程来说是非常重要的。

土壤和水的电阻率参考值

地的电阻率（Ω·m）和组对介电系数

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决定。来降低接地电阻要做认真的技术经济分析，从而找出最经济合理的办法来，而改善土壤电阻率就是其中行之有效的方法。

降低接地电极附近土壤的电阻率，在一定程度上相当于加大了接地电极的尺寸，所以可以起到降低接地电阻的作用。

大型接地网，要采用外延、扩网、立体地网和改善土壤电阻率等综合措施来降低接地电阻。对于小型接地网和输电线路的杆塔的接地处理，改善土壤电阻率是行之有效的方法之一。

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周围施加降阻剂。

降阻剂的机理：

1．增大接地体的有效截面。

2．消除接触电阻。

3．随着降阻剂的渗透，改善接地体周围的土壤电阻率，因为增加土壤中的导电离子的浓度。

4．降阻剂的吸水性和保水性改善并保持土壤导电性能。

通用的降阻剂有木炭、石墨、导电水泥和膨润土等。选用降阻剂主要考虑其降阻性、防雷性、稳定性、长效性和污染问题。

第二章工频接地电阻

第一节工频接地电阻的基本概念

在电力系统中，为了工作和安全的需要，常需将电力系统及电气设备的某些部分与大地相连接，这就是接地。按其作用，可以分为工作接地、保护接地、防雷保护接地和防静电接地。

工作接地：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）。

保护接地：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。

防雷保护接地：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。

防静电接地：为防止静电对易燃、易爆，如易燃油、天然气贮罐和管道的危险作用而设的接地。

接地极：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，称为接地极。兼作接地极用的直接与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建（构）筑物的基础、金属管道和设备，称为自然接地极。

接地线：电气装置、设施的接地端子与接地极连接用的金属导电部分。

接地装置：接地线和接地极的总和。

接地网：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交流电流求得的电阻，称为工频接地电阻（输入50Hz频率的交流），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别的，但是，由于地的电阻率较大，所在在计算接地体附近的电流时，由于感应电动势引起的电压降与电阻压降比较起来可以略去不计，故工频的接地计算可以用直流的接地计算来代替。（检测表使用的是直流电池，为什么能测工频接地电阻？）

由于接地体的电导率远远大于地的电导率，在接地计算时，可视接地体表面为等位面，接地体自身的压降可以略去不计。但是，对于测量一个大型接地网的接地电阻，特别是地网之间有较长的接地连接带时，由于接地体自身电压降的存在，从不同的地点引入电流而测量出的接地电阻是不相同的。

此外，接地电阻还包括了接触电阻的存在，施工后的接地网在最初几年间接地电阻有下降趋势，这是因为接地体周围的土壤逐渐密实并且与接地体的表面接触得更为紧密的缘故。

接地体的表面与周围土壤之间的电阻叫接触电阻，接触电阻的数值等于这两个介质在交换面上的接触电位差与流入地中的电流的比值。接触电阻的大小与施工方法有关，特别是与回填土的密实程度和松紧度有关。

第二节自然接地体的接地电阻

在接地工程中，充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结构物，以及上、下水金属管道等自然接地体，是减小接地电阻、节约钢材以及达到均衡接地电位的有效措施。

为了充分利用自然接地体，现将其要点列举如下：

（1）除开可燃液体、可燃或爆炸性气体的金属管道外，混凝土结构物中的钢筋骨架，金属结构物，上、下水金属管道均可作为自然接地体使用。

利用埋入地下或水是混凝土的钢筋骨架或金属结构物接地，主要是起减小接地电阻的作用；利用地上或水上混凝土的钢筋或金属结构物接地，主要是起引流、分流、均压以及代替专门敷设的接地带的作用。

（2）潮湿和干燥状态的混凝土，其电阻率的差别极大，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收水分，水工建筑物混凝土水的渗透深度通常在0.1~1.0m范围内。因此，一般建筑物混凝土保护的钢筋都可以起到散流的作用，其电阻率十分接近于水或土壤的电阻率。