兩種防雷降阻材料的接地模塊效果對(duì)比

雷國(guó)慶 胡偉 涂永盛

摘? 要：長(zhǎng)效物理降阻劑是一種較理想的防雷降阻材料，在防雷接地裝置中應(yīng)用非常廣泛。鐵精粉的理化性能與長(zhǎng)效物理降阻劑相似，是由強(qiáng)導(dǎo)電材料、防腐材料、固化材料及填充材料組成，有良好的吸水性和保水性，無(wú)散流、自然或揮發(fā)現(xiàn)象，不污染土壤、水源、空氣和環(huán)境，無(wú)毒害、抗腐蝕，價(jià)格僅是長(zhǎng)效物理降阻劑的1/3。如果鐵精粉能替代長(zhǎng)效物理降阻劑做降阻材料，那將大大減少降阻材料的成本和提高使用效益。我們將長(zhǎng)效物理降阻劑、鐵精粉分別擠壓做成大小、形狀相同的防雷接地模塊，在同一土壤電阻率中進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：鐵精粉在土壤中的降阻效果與長(zhǎng)效物理降阻劑的使用效果相當(dāng)，可以使用鐵精粉代替長(zhǎng)效物理降阻劑。

關(guān)鍵詞：防雷接地;長(zhǎng)效物理降阻劑;鐵精粉材料

中圖分類(lèi)號(hào)：TM862? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2019）05-0058-02

引言

防雷與接地是一個(gè)統(tǒng)一的整體。無(wú)論是對(duì)直擊雷的防護(hù)，還是對(duì)雷電過(guò)電壓和雷電電涌的防護(hù)，總是要把雷電流傳入大地。因此，沒(méi)有良好的接地裝置，各種防雷措施就不能發(fā)揮令人滿意的保護(hù)作用，接地裝置的性能將直接決定著防雷保護(hù)措施的實(shí)際效果。而接地電阻是表征接地體向大地泄散電流的一個(gè)基本物理參數(shù)，在接地設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位。

接地模塊是改善接地裝置附近土壤電導(dǎo)性能，降低接地電阻，適應(yīng)接地裝置的專(zhuān)用產(chǎn)品[1]。接地模塊在制作接地裝置中應(yīng)用的非常廣泛。而常規(guī)的防雷接地模塊使用材料是長(zhǎng)效物理降阻劑擠壓成型，我們依據(jù)這一思路利用理化性能相似，有良好的吸水性和保水性，無(wú)散流、自然或揮發(fā)現(xiàn)象，不污染土壤、水源、空氣和環(huán)境、無(wú)毒害、抗腐蝕，價(jià)格便宜的鐵精粉來(lái)替代長(zhǎng)效物理降阻劑，其目的是減少成本和提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 接地、接地電阻在防雷中的作用

綜合防雷系統(tǒng)中，不管是接閃針、接閃網(wǎng)、接閃帶、接閃線，還是各種防雷電感應(yīng)的SPD，能起到防雷作用最重要的環(huán)節(jié)之一，需要有良好的防雷接地。在一定的土質(zhì)、氣候情況下，良好的防雷接地取決于防雷接地裝置的形狀，接地體的材料、規(guī)格和采取有效的降阻措施。合理利用防雷接地裝置既可節(jié)省人力、物力、財(cái)力，又能減少接地裝置占地面積。富蘭克林避雷原理的基本精神就是接閃、引雷入地。接閃器把雷電引來(lái)，能迅速泄放入地，達(dá)到防雷減災(zāi)的目的。否則，雖有好的接閃裝置，沒(méi)有較好的防雷接地，也不能起到良好的避雷效果。把雷引來(lái)不能迅速放入大地，必然遭受雷擊，其后果就是“引狼入室”。此種比喻恰恰說(shuō)明了防雷接地的重要性。

接地電阻就是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流入另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻，接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無(wú)限遠(yuǎn)處的大地電阻。接地電阻大小直接體現(xiàn)了接地裝置與“地”接觸的良好程度，也反映了接地裝置的規(guī)模。

2 防雷接地模塊簡(jiǎn)介

常規(guī)的接地裝置多為金屬導(dǎo)體，最常見(jiàn)的有圓鋼、角鋼、鋼管、扁鋼、銅棒、銅板等[2]。其缺點(diǎn)是用料多、耗資大、穩(wěn)定性差、占地面積大、使用壽命相對(duì)較短、不宜在高土壤電阻率地區(qū)使用。防雷接地模塊是一種以導(dǎo)電非金屬材料為主的接地體，它由導(dǎo)電性、化學(xué)穩(wěn)定性好的非金屬材料、金屬接地體、電解質(zhì)和吸濕劑組成。防雷接地模塊內(nèi)置鍍鋅接地扁鋼、角鋼或圓鋼，將其與被保護(hù)的地線連接時(shí)，金屬接地體與大地的有效接觸面積將大大增加，而且與大地構(gòu)成一個(gè)接觸良好的整體，接地模塊具有很強(qiáng)的保濕性和穩(wěn)定的導(dǎo)電性。因此，金屬接地體與大地的接觸電阻大大減小，從而充分發(fā)揮接地模塊的降阻作用，并且大大減少接地裝置使用面積，特別適用于周邊空地小無(wú)法建地網(wǎng)和高電阻率土壤地區(qū)使用，而且防雷接地模塊具有無(wú)污染、無(wú)毒害、抗腐蝕、使用十分方便等優(yōu)點(diǎn)。

3 制作防雷接地模塊的技術(shù)要點(diǎn)

（1）長(zhǎng)效物理降阻劑制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，一是長(zhǎng)效物理降阻劑;二是金屬導(dǎo)體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

（2）鐵精粉制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，

一是鐵精粉;二是金屬導(dǎo)體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

（3）鐵屑制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，一

是鐵屑;二是金屬導(dǎo)體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

為便于使用，也方便制作，防雷接地模塊制作成圓柱體形（如圖1）。圓柱體形模塊的尺寸規(guī)格為高800mm，直徑150mm，重量約為50kg。

4 防雷接地模塊的使用安裝方法

依據(jù)國(guó)家防雷技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)接地裝置的技術(shù)要求[3～4]，安裝防雷接地模塊時(shí)應(yīng)注意按照以下方法進(jìn)行操作。

防雷接地模塊采用垂直埋置，埋置深度不小于0.8m。模塊間距離不小于4m。模塊極芯連接線用4×40mm的扁鋼。模塊極芯相互連接或與地線連接時(shí)，必須焊接，焊接長(zhǎng)度應(yīng)不少于100mm，不允許虛焊、漏焊。焊接處應(yīng)清除焊渣，涂上防腐導(dǎo)電漆。回填土?xí)r應(yīng)適量灑水，分層夯實(shí)，待模塊充分吸濕（24小時(shí)）后測(cè)量接地電阻。

5 不同材料制作的防雷接地模塊在同一土壤電阻率使用效果檢驗(yàn)

為了比較不同材料制作的接地模塊的使用效果，作者在土壤電阻率ρ=650Ω.m的土壤環(huán)境中進(jìn)行接地效果對(duì)比實(shí)驗(yàn)。其中，常規(guī)接地裝置選用了規(guī)格為5×50×50mm的長(zhǎng)2000mm角鋼（在實(shí)際工作中用2500mm角鋼施工很不方便，故用2000mm角鋼）;接地模塊數(shù)量使用了1～8個(gè);實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表1，各材料價(jià)格見(jiàn)表2。由于夏季、冬季實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的數(shù)據(jù)差異很小，本文對(duì)季節(jié)性因素導(dǎo)致的接地電阻值的差異忽略不計(jì)。從表1中可以得出隨著模塊數(shù)量增多，接地電阻值也隨著減小。降阻劑、鐵精粉、鐵屑三種降阻材料經(jīng)比較篩選，降阻劑和鐵精粉降阻效果接近，價(jià)格鐵精粉優(yōu)于降阻劑。

6 結(jié)束語(yǔ)

（1）長(zhǎng)效物理降阻劑和鐵精粉的降阻效果遠(yuǎn)比角鋼和鐵屑降阻效果好。

（2）長(zhǎng)效物理降阻劑降阻效果稍優(yōu)于鐵精粉降阻效果。

（3）長(zhǎng)效物理降阻劑采購(gòu)不方便（少部份省、市有此材料），價(jià)格又是鐵精粉的3倍。

因此，可以明確得出如下結(jié)論：鐵精粉的降阻效果與長(zhǎng)效物理降阻劑效果相當(dāng)，價(jià)格僅是它的1/3。鐵精粉可以替代長(zhǎng)效物理降阻劑作防雷降阻材料。所以，應(yīng)當(dāng)推廣使用鐵精粉作防雷降阻材料。

參考文獻(xiàn)：

[1]雷雨云，雷國(guó)慶.對(duì)防雷接地模塊制作參數(shù)及使用效果的探討[J].氣象與減災(zāi)研究，2009，32：181-182.

[2]GB50057-94（2000年版）.建筑物防雷裝置設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB/T21714.4-2008.雷電防護(hù) 第1部分：總則[S].

[4]GB/T21431-2008.建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].