低電阻地網的設計

張爭 徐立君

摘要：本文主要針對某些有特殊要求的低電阻地網進行設計，并提出了解決方案。

關鍵詞：低電阻地網

煙臺某科研所實驗室購進一臺實驗設備。該設備對接地電阻的要求極高，須在工頻接地電阻必不大于0.5歐姆的前提下才能正常運行。如何科學合理、經濟有效的設計設備接地網就成了一個問題。

一、現場勘查記錄

實驗室新進設備放置在該科研所研發大樓一層東北角，并設有預留的接地排。實驗室周邊環境大致如下：

1、科研所所處位置地勢平坦，研發大樓附近地勢開闊，北側為草坪停車場，長度約120米，寬度約28米。東側為過道和綠化景觀。

2、該地土壤電阻率經測量，為約為75.0-80.0歐·米。

3、煙臺地區的雷暴日為23.2 d/a。

二、地網面積分析

根據《交流電氣裝置的接地設計》GB 50065-2011、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》GB 50169-2006規范，并結合大樓及附近的特性，設計接地網的形狀和均壓帶的布置方式、地網的面積（自然接地體和人工接地網的大小），來計算工頻接地電阻值。

工頻接地電阻依據公式可計算：

（ρ為土壤電阻率，S為地網面積）

如果接地電阻要求不大于0.5歐姆，土壤電阻率為80.0歐·米，根據計算可得出設計地網的接地面積要求：

→ 0.5=0.5× → S = 2

S=80.02=6400.00M2

根據計算可得，如果要做到接地電阻不大于0.5歐姆的接地電阻要求，要建設一個地網面積不小于6400.00 m2的要求，而可用的大樓后面綠化草坪面積約3360 m2不能滿足要求。

地網建設面積不能滿足要求，考慮大樓本身的自然接地電阻不大于1歐姆，采用大樓自然接地與人工接地聯合的方式，聯合接地時采用如下計算：

（R1為自然接地體接地電阻，R2為人工地網接地電阻， 為利用系數，一般小于0.75）

→ 0.5=0.75× → R2= 2 =0.5×

S=400 m2 （考慮冗余，S選取800 m2）

由計算可得，在原地建設一個800 m2的地網是可行的，并且也減少了施工的難度，不僅解決了建設地網建設面積的要求，也大大減少了建設地網的成本。

三、接地型式分析

地網面積初步確定后，根據接地的規范要求，地網可以采用方孔地網，也可用長孔地網，長孔地網和方孔地網的工頻接地電阻與跨步電勢相差很少，而鋼材幾乎少了一半。但是方孔地網的沖擊接地電阻比長孔地網小很多，平行導體之間的間距一般為5米，如下圖：

接地網的埋深還應考慮其它方面的用途，以不低于0.8m為宜；在經常有人出入的走道處，應鋪設礫石、瀝青路面，距離不小于2.0米，局部不小于1.0米。水平接地體宜選用40×4 mm或50×5 mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體考慮使用非金屬接地模塊（石墨地極）或銅接地極，這樣既有助于降低接地電阻又可以延緩腐蝕延長接地的年限保持接地電阻阻值穩定，確定實驗設備正常工作。

為了減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長度的兩倍，水平接地體間距不宜小于5m，接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m，敷設環形接地網，各局部地網之間的連接不應小于兩根干線，地網邊緣宜敷設成閉合。

四、結論

通過上述分析與計算得出如下結論：

1.人工地網的敷設采用外延法，大樓自然接地與人工接地相結合；

2.經過計算聯合接地新建（土壤電阻率按80歐·米計算，）最小的地網建設面積應考慮不小于800 m2；

3.考慮到自然接地體的應用，外延地網的面積可縮小，但考慮土壤電阻率不完全均勻，綠地新建地網面積按40.0m×20.0m長孔地網設計設計，因為該接地電阻0.5歐姆要求是工頻接地電阻，長孔與方孔工頻接地電阻效果相當，并長孔地網節省材料約半；

4.水平接地體可用50×5mm熱鍍鋅扁鋼，在腐蝕場所，可配合高效膨潤降阻防腐劑，接地極采用石墨或銅地極；

5.新地網埋深不小于0.8米，在經常有人出入的走道處，應鋪設礫石、瀝青路面，距離不小于2.0米，局部不小于1.0米；

6.為了減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長度的兩倍，水平接地體間距不宜小于5m，接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m，敷設環形接地網，各局部地網之間的連接不應小于兩根干線，地網邊緣宜敷設成閉合。

7.為了減少接地線到設備的電阻大小，連接地網與設備的接地采用50×5的扁鋼，并采用熔接技術。

參考文獻：

[1] GB 50057-2010.建筑物防雷技術規范.[S]

[2] GB 50065-2011.交流電氣裝置的接地設計.[S]

[3] GB 50169-2006.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》.[S]