雷電防護接地電阻降低方法及應用探討

林旭東，許乾杰，陳英俊

（1.福建省漳浦縣氣象局，福建 漳浦 363200；2.福建省詔安縣氣象局，福建 詔安 363500）

1 雷電災害的起因及危害

1.1 雷電的起因

雷電常會產生在積雨云中，并伴隨暴雨和狂風，甚至是冰雹。閃電的電壓很高，相當于一座核電站。雷電是云層與云層、云層與大地及云層與建筑物之間的放電現象。放電過程中，雷電會攜帶強大的熱效應、電效應及機械力，當閃電擊中地面建筑物時，將造成巨大破壞。

1.2 雷電的危害

根據《中國氣象災害年鑒》記載，2003-2013年，我國雷電災害平均每年超9 000起，平均每年由雷電造成的傷亡人數超過300人。我國十分注重雷電防護工作，并著重研究了降低接地電阻的方法。

2 幾種常用的接地電阻降低方法及分析

2.1 充分利用自然接地體

金屬的電阻值較低，可直接應用于接地體。實際上，充分利用自然接地體，如水電站的閘門、建筑物內部鋼筋做成的框架或者地下的金屬管道等[1]，可節約較多的財力、人力。

2.2 加大接地體的尺寸

加大接地體的尺寸可降低接地電阻，具體包括兩種途徑。第一，加大水平接地網。可將地網看成一塊金屬制成的平板，地網的半徑與平板的面積成反比，當地網的面積擴大一倍時，電阻會減小30%。該方法對較簡單的設備具有較好的降阻效果。但當地網的面積較大時，由于場地不夠而不能有效運用該方法。第二，增加垂直接地體的長度。可將地網看做一個半球形的接地體，電阻會減小35%。對于較大的地網，如果垂直接地體的長度較短，地網的尺寸就不會改變，可將散開的雷電集中起來，以加強防雷作用[2]。

2.3 增加接地體的埋設深度

增加接地體的埋設深度包括兩種實施途徑。第一，增加水平地網的埋設深度。第二，增加垂直接地體的深度。兩種辦法均可實現減小電阻值的目標，都需接地體在土地中的擴散面積滿足一定要求[3]。但實際施工中很少使用該方法，原因在于電阻率較高的地區無法滿足電阻較低的要求。

2.4 外引接地

外引接地就是在電阻率較高的地區建立地網時，需以附近電阻率較低的地區為輔助地區，達到降低電阻的目的。如果作為輔助地區的地網不能滿足適當要求，需在多個地區建立輔助以滿足降低電阻的要求。輔助地區一般是發電廠之類的區域，外引接地方法是一種比較有效且常用的方法。一般情況下，施工前，施工人員會對需降低的阻值進行計算分析，從而確定輔助地區的面積。

2.5 建立水下地網

建立水下地網就是在水下建立地網。水的電阻率要遠遠小于土壤的電阻率，所以工作人員經常會選擇在水下建立地網，以降低電阻值。對于一些比較危險的區域或者變電站等場所，可將地網建立在附近池塘水下，以明顯降低電阻。如果是在城市，可在排污管或排水管中建立地網，以降低電阻值。需注意，水下地網與接地體之間的距離不能大于1 000 m。

2.6 使用接地電阻降阻劑

使用接地電阻降阻劑的方法，一般被用于要求較高的設備材料。接地電阻降阻劑可增加設備的使用面積，也可減少電阻與土壤中介質之間的接觸。此外，接地電阻降阻劑具備較多其他優點，可減少施工量，可在山區峭壁等區域幫助使用水平的接地體。該方法可極大地改善施工難度，可節約施工材料，并且比較穩定，不被氣候等因素所影響[4]。

3 接地電阻降低的應用

3.1 深井式接地

深井式接地是基于不同地層之間的電阻率的不同來進行工作，可將地層分為三個類別，并分別對它們進行深井式接地。（1）土壤電阻率差別不大時，地面面積和地形會對地網造成限制，使其不能向外擴展。（2）土壤地層不均勻的情況下，即土壤下層的電阻較高時，要將深井打入到下層土壤。（3）土壤上層的電阻率較高、土壤下層是巖石時，不適合深井式接地。深井式接地一般適用于附近含有金屬物質的區域或者是含有地下水的區域。

3.2 人工改善土壤電阻率

人工改善土壤電阻率就是對土壤進行一定處理，如交換土壤或者是用化學物質對土壤進行處理等，以降低電阻值。例如，黑土和粘土這類電阻率較低的土壤，可用來交換電阻率較高的土壤[5]。對土壤進行化學處理時，化學物質可能會隨著雨水流失，所以并不會被大規模使用，常用的化學物質是石灰或者木炭。

4 結 論

雷電災害會間接地造成經濟損失，嚴重時會導致人員傷亡。隨著我國社會經濟的不斷發展，人們必須重視雷電帶來的危害。因此，本文探討分析了常用的接地電阻降低方法，深入介紹了接地電阻降低的應用，以期為相關人員提供參考。