.PAGE.接地參考資料第一章、接地歷史和接地分類21.1、接地歷史21.2、接地的分類31.3、聯合接地方式6第二章、接地裝置72.1、接地裝置工作原理72.2、接地裝置結構82.3、等電位連接與共用接地裝置112.4、接地裝置的使用須知12第三章、土壤電阻率和接地電阻143.1、土壤電阻率143.2、接地電阻173.3、接地電阻的計算193.4、高電阻率土壤的改良24第四章、接地材料的選擇及其應用284.1、接地材料294.2、接地材料應用304.3、綜述31第五章：實際接地應用32..第一章、接地歷史和接地分類防雷工程的一個重要的方面是接地以及引下線路的布線工程,整個工程的防雷效果甚至防雷器件是不是起作用都取決于此,接地接不好,避雷裝置就會成為引雷裝置,不但不能保護建筑物和設備,反而會造成建筑物和設備的損壞,更有可能威脅到人們的生命財產安全.我們一定要重視接地這個問題.所以應該認真的系統的研究。1.1、接地歷史接地是指在電氣設備和大地之間實現確實的電氣連接。一看似乎這是簡單的技術,實際是非常不容易的事。如深入探研接地,可知它是非常深奧的技術。接地的歷史可從避雷針開始。接地問題是18世紀富蘭克林為避雷針防雷提出的。富蘭克林發明的最初的避雷針,如圖1.1,即把鐵棒結合并立在建筑物上,其下端埋入地中,恰好相當于現在的所謂接地電極。因為避雷針是把雷電的能量安全釋放入大地的設備,它的足部與大地確保被短接是必要的,這樣就產生接地技術。圖1.1富蘭克林的避雷針和世界上最早的接地1876年,貝爾研究成功了電話,立刻,電話用的架空線網在廣泛的大地上覆蓋起來。當然,這些線路更加會受到雷的直接或間接的攻擊,向線路直接落雷的場合不用說,即使在線路附近落雷的場合,線路亦受到影響,被稱為雷電沖擊電壓的陡波前沖擊波在線上疾走。最壞的場合,這雷電沖擊的電壓要到達住宅內的電話機,帶來各式各樣的災害。所以在電話網就有避雷器登場,圖1.2是現在的電話保安器。現在用二個避雷器與保險絲接在一起,因為電話線已不采用大地歸路,必須對各線路接入避雷器。圖1.2可是,避雷器亦與避雷針一樣是為了把雷電能量釋放入大地的設備,所以,一定要把各避雷器的一端接地。這樣,只從電話機開始就可知是進入了接地要求的時代。可見,電話的接地,比其后發達起來的電力用的接地的歷史更早。電話技術工作者對接地的關心因稱作電力線——通信線間的感應干擾的新的問題的發生而加深,如有名的貝爾電話研究所進行了接地體系的研究。電力、電子設備的接地,是保障設備安全、操作人員安全和設備正常運行的必要措施。可以認為,凡是與電網連接的所有儀器設備都應當接地；凡是電力需要到達的地方,就是接地工程需要作到的地方。由此可以我們知道,接地工程的廣泛性和重要性。1.2、接地的分類接地主要有以下幾種:工作接地、安全保護接地、屏蔽接地、防靜電接地、防蝕接地和防雷接地。工作接地:在電子設備中電子線路工作時的接地,它分為交流工作接地和直流工作接地。按接地參考點考慮又分為懸浮地、單點接地、多點接地、以及混合接地等四種。電子學中的接地并不總是指接到大地的接地,當電子電路接地被定義為零伏電位的基準點、線或平面上時,則就夠成了電子線路的工作接地。接地基準點、線或平面可是一臺設備的外殼,也可以選用一大段導電體作為接地基準安全保護接地：它是室內用電設備的,由于用電設備使用了交流電源,它必須符合電力部門的有關規定,如果用電設備使用的還有直流電源,而且使用情況又與大地有直接關系,則設備接地尚應同時滿足設備使用直流電源接地要求,交流電源系統的接地常常和電源配電線路系統有關,根據供電結線方式的不同特點,室內用電設備的安全保護接地分為TN－C,TN－S,TN－C－S,TT,IT系統。我國目前多采用TN－C系統和TT系統。TN－C系統中,保護線〔PE線與中性線<N線>合而為一,即為PEN線,該線通過正常負荷電流,用電設備外殼帶電位,所以不適合給數據處理和精密電子儀器設備等供電。而TT系統則需要采取單獨的接地裝置接地,并用漏電保護器作接地故障保護,所以它適合用來對接地要求較高的數據處理和精密的電子儀器設備供電。直流電源接地有兩種,即利用大地作導電回路而采取的接地和利用大地做參考電位而采取的接地。前者已逐步淘汰,目前多數情況屬于后者。這樣就要求參考電位最好是不變的,至少要保證使用同一接地系統的各設備間相對的參考電位沒有差別。防雷接地：當雷電流沿著避雷裝置的引下線流到接地裝置時,由于雷電流是一個頻率極為豐富的,等值頻率大約為10kHz的脈沖電流,因此引下線和接地體在雷電脈沖電流的沖擊作用下,表現出來既具有電阻又具有電感。為了盡可能地減少沿引下線的電感壓降,防止引下線對周圍物體發生閃絡,一般接閃裝置均采用多根引下線。這樣既可降低每根引下線上的雷電流幅值,又可減少電感壓降,所以對于建筑物避雷接地裝置而言,它要求的是多點接地方式,而且接地線〔引下線應以最短路徑接地。在下面幾章里面,我們將著重討論防雷接地問題。而屏蔽接地和防靜電接地是用于各種儀器儀表,目的是使儀器和儀表測量的更精準些。還有的是防蝕接地,主要是犧牲陽極保護,避免設備電化腐蝕。總而言之,電力系統的電源與大地有無直接接地和室內用電設備需要怎么樣的接地,完全取決于實際情況。一般情況下,應根據電源系統是否接地來選取一個主要的接地系統,再輔以必要的接地作為補充。同時力爭把儀器儀表的屏蔽接地,防靜電接地相互兼容,從而構成整個接地系統,以滿足各種接地要求。通信設備中的直流電源多采用正極接地,如果把它與犧牲陽極保護的防蝕接地合用一組地線,則當防蝕設備不工作時,其地電位升高將會加速用電設備的電化腐蝕,所以它們不能兼容。圖1.3和圖1.4具體的電子設備接地方式,圖1.3：接地方式〔一圖1.4：接地方式〔二1.3、聯合接地方式聯合接地方式是嚴格的單點接地方式,它是將接地系統分為地線〔地線網絡和接地裝置兩部分來考慮的。地線〔地線網絡是根據各設備接地要求來做的,不同地線之間不構成閉合回路,各種地線只在公共接地母線處一點接地。這樣在某一地線上偶爾出現信號或干擾電流時,也不會互相串混產生干擾。而公共接地母線是低阻抗的,它不會引起共模干擾。公共接地是該接地系統的基準地電位點,它必須十分接近大地電位,這樣便可以消除可能出現的反擊等問題。至于接地裝置,由于是各種接地線共用的,故它應該按照接地系統中最高要求的接地電阻來做。這樣,滿足了不同解得的需要。圖1.5是聯合接地接線方式示意圖。從圖中可以看出電源系統有直接接地點,用電設備的外露導電部分通過保護接地線接至與電源系統接地點有直接關系的接地極。聯合接地中,零〔N線到用電設備不再進行重復接地而采用嚴格的絕緣措施,并且用電設備所在的建筑物的主鋼筋,進出建筑物的管線和建筑物防雷引下線,都接到聯合接地裝置。連通電源系統的地線和用電設備的地線平時都沒有多大的電流入地,故稱之為無流零線。用電設備的外露導電部分也接到用電部分的聯合地線上。當發生碰殼時,通過無流零線造成短路跳閘；若零線斷裂,斷裂點后面發生碰殼時仍能促成短路跳閘,故起到與接零同時采用重復接地同樣的保護作用。由于通信設備用電集中,且其他接地電阻要求嚴格,故采用聯合接地不論在接地部位上還是接地電阻值上都能滿足電力系統的要求。圖1.5：聯合接地線方式示意圖聯合接地由于有避雷引下線接入,當雷電流通過聯合接地裝置時會引起地電位的變化。但由于建筑物的主鋼筋與聯合接地裝置焊成籠形,根據法拉第電磁感應定律,封閉導體的表面變化形成等位面,其內部場強為零,故各接地點電位要升高,其內部場強為零,故各接地電位要升高同時一起升高,要降低同時一起降低,故不會造成什么差異或干擾。第二章、接地裝置接地是避雷技術比較重要的環節,不管是直擊雷、感應雷或是其他形式的雷,最終都是把雷電送入大地,因此,沒有合理而良好的接地裝置是不能可靠的避雷的。2.1、接地裝置工作原理根據接地電阻原理可知,雷電流由接地體流入大地的電流是以接地體為中心向大地作半球漫散狀流動散開。〔見圖2.1故靠近接地體周圍土壤中的電流密度最大,離接地越遠,則電流密度越小。實驗證明,在中等土壤電阻情況下。一般離接地體20米處只有所加電壓的2%〔如圖2.2,實際上工程應用上認為是零電位點。當然,土壤電阻率越小,零電位距接地體的距離也越小。反之,這個距離越大,甚至可以達到50-100散流電場圖2.1:雷電流在大地的散流電場示意圖圖2.2:接地電阻的原理示意圖在假定土壤電阻率ρ是均勻的,并且將土壤劃分為一個等厚度的同心球體,其接地極的接地電阻R的計算為:R=ρ/<2*π*r>,r為接地極周圍同心球體的半徑<M>,ρ為土壤電阻率<歐姆*M>2.2、接地裝置結構在接地裝置中有兩個重要參數：1、接地電阻值；2、接地網結構。過去討論接地的時候,總是把討論的焦點放在要求接地電阻小于多少歐姆上,長期以來,人們有一個錯覺,認為接地電阻越好,被保護的對象就越安全。當然避雷接地電阻值有一定要求,因為接地電阻越小散流越快,被雷擊物體高電位保持時間越短,危險性越低,其跨步電壓、接觸電壓也就越小。但是,近十幾年來理論和實踐證明,與其說接地網接地電阻值重要不如說接地網的結構更重要。1、獨立接地和共用接地的概念現代的建筑物,往往是一座建筑物內有許多不同性質的電氣設備,需要多少個接地裝置、如避雷接地、電氣安全接地、交流電源工作接地、通信及計算機系統接地〔也叫直流接地,在數字邏輯系統中叫邏輯接地等這么多系統,這么多系統的接地究竟是要采用共用接地好還是每個系統獨立接地好呢？圖2.3表示各種接地形式,圖中的小"o"為需要接地的裝置或設備。圖2.3:接地的形式a圖為每個需要接地的裝置或設備自己設獨立接地裝置或設備自己設獨立地裝置。b圖為在a圖基礎上,用連接線將各獨立接地裝置連接起來。c圖為所有需要接地的裝置或設備共同合用一組接地裝置。d圖為利用建筑物的金屬體〔包括鋼構架和鋼筋做接地引線和接地裝置。a圖稱為獨立接地,b、c、d圖稱為共用接地所謂獨立接地是指上面所談的需要接地的系統分別獨立的建立接地網,在本世紀六七十年代以前比較多用。他的好處是各系統之間不會造成互相干擾,這點對通信系統尤其重要,但今年發現這種獨立的接地方式在計算機通信網絡和有線電視網絡中特別容易被雷擊。故除在特別危險的有防爆炸要求的環境必須采用獨立的避雷針〔線、網的地方外,一般不主張采用獨立接地方式而被共用接地所取代。圖b、c、d都叫做共用接地,或叫統一接地。它是把需接地的各系統統一接到一個地網上,或者把各系統原來的接地網通過地下或者地上用金屬連接起來,使他們之間成為電氣相通的統一接地網。2、獨立接地存在什么問題呢？它為什么會被共用接地網取代？a、因為各通信系統和交流電源系統的接地是為了獲得一個零電位點,又稱為信號參考電位,如果在信號部分使用懸空地不易消除靜電,容易受電磁場干擾使參考電位變動,造成事故。如果各系統分別接地,當發生雷擊的時候各系統的接地點的電位可能相差很大,如圖中的1、2、3三個接地網之間瞬間電位差大,假定其中"1”為交流電源工作接地,"2”為計算機邏輯接地,"3”為機殼安全保護接地,?又假定雷電沖擊波從其中一條路"1”即交流電源送進來,由于雷電的瞬時電壓往往是幾萬V乃至幾十萬V,那么在同一臺電子計算機電路板上分別與電源、通信或和外殼相接的各部分就承擔各地網之間的高電壓而被擊穿,對于微機網絡來講,一般是調制解調器和網卡首先被擊穿。b、獨立接地不利于過電壓保護以往采用電子設備的獨立接地在實踐中已消除了連接的低頻噪聲。但有突然發生的大災難事件。分析這些事件得出,由于采用獨立接地所以在雷雨天氣條件下會有很高的電壓加在計算機等信息設備上,而產生高電壓的原因包含了直接雷擊、雷電波線路侵入和雷電感應。當雷電直擊建筑物時,建筑物接地裝置和與之相連接的金屬構件電迅速抬高,相對而言,由于電子設備采用了獨立接地,其電位未明顯抬高,這樣存在電位差和設備與建筑物金屬框架之間所存在的電容,使設備元器件上感應的電壓高于其擊穿電壓。在雷云電荷的感應下,有時并不發生雷擊也會由于建筑物的感應電壓通過上述形式影響到設備的元件。如果采用共用接地系統,電位差的問題就可以得到解決。據我們了解,在微機通信網中,電源、邏輯、安全保護和避雷各獨立接地的系統被雷擊損壞的幾率遠遠高于公用接地的情況。c、其次,在一座樓房要分別做幾個互相沒有電氣聯系的地網是很困難的,尤其是在現代的大城市更是如此。因為要求各地網之間最小要有幾M乃至20M的距離,同時又要與各種地下金屬管道、電纜金屬屏蔽層、各大金屬構件都要有足夠距離就不易做到,即使在新建接地系統時做到了,但在日后維修工作中,由于接手人不了解情況容易破壞以上的要求。基于上面兩個原因,所以獨立接地系統已不適應現代通信技術迅猛發展的形勢。如果采用共用接地,雷電流I在沖擊接地電阻上產生的高電壓,將同時存在各系統的接地線上,如圖中各系統接地線之間不存在上面講到的高電位差,也不存在同一臺設備的各接地系統之間的擊穿問題。3、一點接地前面提到采用獨立接地體的一個經常提到的理由是要避免信號干擾和消除"噪音"。為了分析這一問題,首先需要了解以下一些基本概念。二三十年以前,干擾被稱為無線電頻率干擾〔RadioFrequencyInterference,縮寫為RFI,因為絕大多數的噪音和干擾信號出自于無線電頻率。現今,隨著日漸大量采用電子計算機、數字技術、邏輯電路,現在的干擾被稱為電磁干擾〔ElectroMagneticInterference,縮寫為EMI。電磁干擾包含導電性電磁干擾,和輻射性電磁干擾。導電性電磁干擾,其干擾能量通過導線或電纜從一電路傳送到另一電路。減少導電性電磁干擾是通過電路的合理設計、采用濾波器和電路的合理接地；輻射性電磁干擾,其能量是通過空氣中的電磁場傳送的。在設計外殼和箱體時,通過選用合理的屏蔽材料、構造技術和設備布置以及采用合理的接地技術等來減少輻射性電磁干擾。其中處理好接地是防電磁干擾最重要的技術措施。低頻干擾絕大部分是通過線路互相耦合而來的,即所謂共阻抗耦合。當兩個電路電流流經同一個公共阻抗時,一個電路上的電流在這個阻抗上形成的電壓就會影響到另一個電路,這就是共阻抗耦合。如果一個公用的接地網,在不同的地方分別接上連線〔如圖2.4,由于共阻抗耦合關系,各連線之間將有Vg1,,Vg2…電壓,各連線的接地點電位不完全一樣。而Vg1,,Vg2…就是干擾電壓,經放大后就可能直接影響通信和控制信號。圖2.4表示出一個系統的三臺內部有連接的設備,用多點接地方式接至一接地平面或接地母線上。由于各種干擾源感應的電流Ig在接地平面內流動,并在A、B點和B、C之間產生感應電壓Vg1和Vg2。因此,Ａ、Ｂ、C三點不可能處于同一電位,這就出現干擾源,圖2.4是與圖2.5同樣的設備,但三臺設備的地線全部接于點B,因此避免了由電流Ig引發的公共阻抗耦合效應。當頻率低時,A`、B`和C`點的電位基本上與B點的一樣。圖2.4：多點接地圖2.5：一點接地如圖2.5那樣把各系統的接地線接到接地母線同一點或同一金屬平面上,這樣的連接方法叫"一點接地法"。一點接地法由于解決了各系統的接地線的等電位問題,所以各系統之間的干擾問題初步得到了解決,尤其是50HZ工頻信號對系統的干擾基本消除,所以一點接地法在工程上得到廣泛應用。一點接地消除了公共阻抗耦合和低平接地環路引起的干擾。一點接地能很好地工作于1MHZ以及以下的頻率,并且當整個系統地尺寸較小時〔最大尺寸小于λ/20,λ為干擾信號的波長甚至可以應用到10MHZ。當電磁干擾和信號地頻率增加時,圖2.5在電氣上地等效電路更像圖2.6那樣有分布電感、分布電容及引線電阻,而引發諧振效應。在高頻下,圖2.5中的A`、B`和C`點的電位和B點不同,每點對B點來說通常總有某些不確定的電壓。圖2.6：高頻下一點接地的等效電路當信號或電磁干擾的頻率相當高或采用快速邏輯時,電容耦合效應應將會產生某種干擾耦合,如圖2.6所示,這時引線長度成為主要矛盾,必須采用多點短連線接地方式,以最短連接線連接到地平面〔零伏基準電位面上,使串聯阻抗減至最小,并將駐波減至最少。接地平面可以是設備地機殼或遍布整個系統的接地線〔網。可能時,選用一大的導電體作為接地平面。多點接地方式應用于高頻電路〔f>10MHZ。多點接地的優點允許存在許多接地環路,這可能對同時使用較低頻率的電路是有害的,在這種情況下,可以采用混合接地的方法所謂混和接地,是在一部設備內的各電路板,以最短的導線與機殼連接,或者信號電路相關的幾部設備以最短的導線與同一個金屬體連接接地,然后多臺設備分別引金屬線接到地網的同一點上。在工程上最簡單、最有效、又最經濟的辦法是在交流電源送進房屋的總開關處,把零線重復接地〔或把零線接到房屋的結構主鋼筋上,然后在電源零線處引出一條PE線連接所以應該接地的點。高頻接地的接地線需要多長,它應為高頻波波長的幾分之幾？對此問題沒有明確的答復,但是長度必須小于λ/4〔不產生駐波的條件,至于小多少,這取決于通過接地線的電流和接地線允許的電壓降。當電路對干擾電壓降極為敏感時,接地線的長度可以限制在λ/20或更小,如果電路相對說來不敏感時,其長度可以長到0.15λ。傳輸線路的試驗已經表明,駐波在一根不超過波長1/10至1/20長度導體的兩端,不會產生明顯的電位差。2.3、等電位連接與共用接地裝置在防雷裝置的設置上人們往往比較注意外部防雷裝置和內部的電涌保護,容易忽視等電位連接在雷電防護的重要作用。有時還特意設置單獨的接地裝置,單獨的引下線,還錯誤的提出"共網不共線,分類接地網,不串不共用,一點接地法"的口號,一方面給設計施工增加了難度和增大了開支,另一方面違背了等電位的基本原則,會給被保護設備和人身安全造成潛在的威脅。1、基本概念防雷等電位連接：是將分開的導電裝置各部分用等電位連接導體或電涌保護器〔SPD做等電位連接。它包括在內部防雷裝置中,其目的是減小建筑物金屬構件與設備之間或設備與設備之間由雷電流產生的電位差。防雷等電位連接區別電氣安全的等電位連接,最主要是將不能直接連接的帶電體通過電涌保護器做等電位連接。等電位連接網絡：是對一個系統的外露各導電部分做等電位連接的各導體所組成的網絡。共用接地系統：是一建筑物接至接地裝置的所有互相連接的金屬裝置〔包括外部防雷裝置,并且是一個低電感的網形接地系統。接地基準點：是一系統等電位連接網絡與共用接地系統唯一的一點接地。2、信息系統的等電位連接信息系統的各金屬組件〔如各種箱體、殼體、機架與建筑物共用接地系統的等電位連接有兩種原則方法,1、S型等電位連接網絡,即星型結構或通稱為單點接地；2、M型等電位連接網絡,即網型結構或通稱為多電接地。當采用S型等電位連接網絡時,該信息系統的所有金屬組件,除等電位連接點外,應與共用接地系統的各組件有足夠的絕緣。通常,S型等電位連接網絡用于相對較小、限定于局部的系統,本網絡應僅通過唯一的一點〔即接地基準點組合到共用接地系統中去。在此情況下,在各設備之間的所有線路和電纜應按照星型結構與等電位連線平行作業敷設,以避免產生感應環路。由于采用唯一的一點進行等電位連接,故不會有與雷電有關聯的低頻電流進入信息系統,而信息系統內的低頻干擾源也不會產生大的電流。M型等電位連接網絡,則該信息系統的各金屬組件不應與共用接地系統各組件絕緣。M型等電位連接網絡應通過多點組合到共用接地系統中去。通常,本網絡由于延伸較大和開環的系統,本網絡由于各種高頻也能得到一個低阻抗網絡。在復雜的系統中,兩中形式〔M型和S型的優點組合在一起。2.4、接地裝置的使用須知1、接地裝置的選型在土壤電阻率低且均勻的平地,應采用垂直地體為主；在土壤電阻率較低且不均勻的山坡,應采用水平接地體為主,且相鄰兩接地體的距離應離的遠些。居民區中線路塔桿的接地裝置在其四周應有5米至8米的方方型或環型接地體。在土壤電阻較高的地區,根據電阻率的高低應采用4根至6根40米到100當建筑物采用硅酸鹽水泥,周圍土壤的含水是大于4%,基礎的外表面無防腐層或僅有瀝青時,鋼筋混凝土基礎內的鋼筋宜作接地體裝置。事實上干燥的混凝土是較好的絕緣體.而含水芬的混凝土卻是很好的導體,在制造鋼筋混凝土基礎的過程中,硅酸鹽水泥和水的作用,干凅后,混凝土中存在著許多細小的分支毛細管,基礎的混凝土和含水的土壤接觸時,毛細管將水分吸到混凝土里,使混凝土保持較高的含水量當建筑物基礎中的鋼筋接地體電阻值超過規定值或無鋼筋時,根據基礎的大小,應在距外墻1米至2米,深度0.8米2、接地裝置埋設深度及接地體的間距接地裝置埋設深度一般為0.5米,在耕地上應適當深些〔地網效果更好,在土層很薄的山區可減至0.3米。接地體應遠離因高溫影響而使土壤電阻率升高的地方,當有防直擊雷的接地裝置要與建筑物出入口或人行道的距離不小于3米,當小于3米時處應埋深1米或采用瀝青處理〔在接地裝置上鋪設50MM-80MM厚的瀝青層,其寬度超過接地裝置2M。當接地裝置由多根接地體組成時,為了減小相鄰地體間大屏蔽作用,接地體之間的距離一般為3、接地材料的連接接地線與接地線的連接應使用焊接；接地線與電器設備的連接,可采用焊接,也可用良好的鏍拴〔如銅鏍拴連接,接地線與伸長的接地體〔如管道等相連接,應在靠近建筑物的進口處焊接．扁鐵〔銅和扁鐵〔銅焊接時應三面焊接,焊接長度為扁鐵〔銅寬度的兩倍．扁鐵和圓鋼焊接時,焊接長度為圓鋼的倍．焊接處應做防腐措施．4、接地裝置的材料使用垂直埋設的接地體,多數采用５０mm＊５０mm＊第三章、土壤電阻率和接地電阻接地裝置的作用是把雷電流從接閃器盡快地散逸到大地,因此對接地裝置的要求是要有足夠小的接地電阻和合理的布局。設計人工接地體之前應該優先考慮建筑物的鋼筋混凝土地基的接地電阻,并與各種自然金屬接地體作電氣連接,但除建筑物基礎外,其他自然接地體的接地電阻值都不計算入總接地網的電阻值內,只作為等電位接地的一部分,作為防止過電壓反擊之用。3.1、土壤電阻率1.土壤電阻率與溫度濕度的關系土壤電阻率ρ和它沿地層深度的變化規律是選擇接地裝置型式和決定它的尺寸和決定它的尺寸的主要依據。土壤電阻率的數值與土壤的結構,土壤的緊密度、濕度、溫度等,以及土壤中含有可溶性電解質有關。由于成分多種多樣,因此,不同土壤的土壤電阻率數值上往往差別很大。影響土壤電阻率的主要因素是濕度。圖3.1是粘土和紅土的土壤電阻率〔ρ值與濕度的關系,濕度以重量百分數表示。這些試驗表明,土壤含水量增加時,電阻率急劇下降；當土壤含水量增加到20％－25％時,土壤電阻率將保持穩定。圖3.1:粘土和紅土的土壤電阻率〔ρ值與濕度的關系土壤電阻率也受溫度的影響。當土壤溫度升高時其電阻率下降,在0℃時土壤由于水分凍結而使電阻率迅速增加。表3.1表示由溫度引起土壤電阻率的變化和變動的比率,溫度從20－-15表3.1：土壤的溫度和電阻率溫度〔℃大地電阻率比率20721.010991.40130190〔冰30042-5790110-153300459土壤電阻率這些特性在接地裝置設計中有重要的實用意義。一年之中,在同一地方,由于氣溫和天氣的變化,土壤中的含水量都不同,因此土壤電阻率也不斷的在變化,其中以表土最為顯著。所以接地裝置埋得深一些對穩定接地電阻有利。通常至少深埋0.5－1米。至于是否應埋更深,那就要看更深的土壤電阻率的大小,很多地方深層土壤電阻率是很高的,這樣埋得太深反而使接地電阻增加,或增加接地工程費用。計算避雷接地裝置時,應取雷雨季節中無雨水時最大的土壤電阻率一般按下式計算：ρ＝ρ0ψR=Roψ式中：ψ——季節系數；ρ0、Ro為其實測值；ρ、R為其計算值。在計算接地電阻時,應考慮土壤干燥或凍結等季節變化的影響,從而使接地電阻在不同季節中均能保證達到所要求的值。實測的接地電阻值,要乘以表3.2所列的季節系數ψ1、ψ2、ψ3進行修正。表3.2:各種土壤的季節系數土壤性質深度/mψ1ψ2ψ3粘土0.5－0.80.8－33221.51.51.4陶土0－22.41.41.2砂礫蓋陶土0－21.81.21.1園地0－31.31.2黃沙0－22.41.61.2雜以黃沙的砂礫0－21.51.31.2泥炭0－21.41.11.0石灰石0－22.51.51.2注：ψ1——測量前數天下過較長時間的雨,土壤很潮濕時用之；ψ2——測量時土壤較潮濕,具有中等含水量時用之；ψ3——測量時土壤干燥或測量前降雨不大時用之。2．土壤電阻率參考值當計算接地體的接地電阻時,應預先實測土壤電阻率。如無實測資料,可參考表3.3所列數值。表3.3：土壤和水的電阻率參考值〔Ω·m類別名稱電阻率近似值電阻率的變化范圍較濕時〔一般地區、多雨區較干時〔少雨區、沙漠區地下水含鹽時土陶粘土泥炭、泥灰巖、沼澤地搗碎的木炭黑土、園田土、陶土、白堊土粘土砂質粘土黃土含砂粘土、砂土河灘中的砂煤多石土壤10204050601002003004005－2010－3030-10030-10030-300100-200100-100030035010－10050-300300-500300-50080-1000250>10003－103-3010-3010-3010-303030-100砂砂子、砂礫1000250-10001000-2500砂層深度>10m、地下水較深的草原地面粘土深度≤1.5m、底層多巖石10001000巖石礫石、碎石多巖山地花崗巖500050002000003000-10000混凝土在水中在濕土中在干土中在干燥的大氣中40-55100-200500-130012000-18000類別名稱電阻率近似值電阻率的變化范圍較濕時〔一般地區、多雨區較干時〔少雨區、沙漠區地下水含鹽時礦金屬礦石0.01-1水海水湖水、地水泥水、泥炭中的水泉水地下水溪水河水污穢的水蒸餾水1-53015-2040-5020-7050-10030-28030010000003.2、接地電阻對于工作接地和保護接地來說,通過接地體流入地中的是工頻電流,所求得的電阻基本是接地體周圍歐姆散流電阻,這稱之為工頻接地電阻。而對避雷接地來說,通過接地體留入地的是雷電流。由于雷電流的波頭陡度很大〔波頭很短,在伸長接地體情況,它會使接地體本身呈現明顯的電感作用,這樣就阻礙了電流向接地體遠端的流動對于長度較大的接地體,這種影響更為顯著,結果使接地體得不到充分的利用。接地體在雷電沖擊電流作用下,即有電阻也有電感,其電阻部分服從歐姆定律,與閃電無關,而電感部分則與雷電流的波形有關。總之,雷電流使得接地體得阻抗比工頻電流時的純電阻大；雷電流等值頻率愈高,該阻抗值增加愈大,這一現象稱之為接地的電感效應。由于雷電流是一個幅值可達幾十千安,甚至上百千安的極大沖擊電流,因此,入地后在接地體周圍的電流密度很大,相應土壤中的電位梯度也很高。于是在接地體附近形成的電場強度超過土壤中的擊穿強度,從而產生電弧或火花放電〔地中的放電場強大約為300kv/m。這相當于加大了接地體的幾何尺寸,增大了接地體與土壤的接觸面積,因而降低了散流電阻。這時表現出的電阻不服從狹義的歐姆定律,它的大小與雷電流的大小緊密相關,與散流電流的分布情況、土壤成份、狀況等也有復雜的關系,這一現象稱之為接地的火花效應。綜合上述兩種效應,可以看出雷電流經接地體入地時,沖擊電流產生的沖擊電壓降峰值與沖擊電流的峰值之間有一個時間差,一般說來,雷電流增長到幅值Imax的時間滯后于沖擊電壓降的最大值Umax的時間。在避雷接地中,沖擊電位降的峰值與沖擊電流的峰值之比應該是一個阻抗,稱之為沖擊接地電阻。平時我們都含糊的不考慮它們的時間差,而把該比值叫做避雷接地的沖擊接地電阻,這樣即有下式式中：Rch為沖擊接地電阻；Um為沖擊接地電位降的峰值；Im為沖擊電流的峰值。由于接地體的電感阻礙了雷電流向接地體遠端流動,當接地體太長時,于是將出現沖擊接地電阻大于工頻接地電阻的情況,所以在防雷規范中對對伸長接地體的長度作了限制,對于長波頭,即對應于首次雷擊的T1＝10μs的情況接地體延伸長度的最大值Lmax；對于短波頭,即對應于后續雷擊的T2＝0.25μs的情況,接地體延伸長度的最小值Lmin,以計算式表示,則得到:取其平均值,即伸長接地體的有效長度式中：ρ為土壤電阻率。若按有效長度限制設計的接地體,就無需再考慮雷電流波形帶來的影響了,所以沖擊接地電阻值只須考慮雷擊大電流的影響。雷電流入地要產生火花效應,散流電阻會因火花效應而降低〔這種降低與土壤電阻率有關。雷電流強度越大,火花效應越強。這樣接地電阻值就會降低許多,因此沖擊接地電阻一般小于工頻接地電阻。兩者之比,稱之為沖擊系數,即：式中：ηch為沖擊系數；R–為工頻接地電阻；Rch為沖擊接地電阻。這個沖擊系數的制訂是非常困難的,它與接地體的幾何尺寸,閃電電流的幅值與波形,以及土壤電阻率等有關,只有長期觀測統計,作出相對比較安全而又經濟的標準,然后在根據實際情況不斷修正,才能制訂出合理的沖擊系數ηch。如果沖擊電流的持續時間超過幾秒鐘,接地體周圍的土壤則會逐漸干燥,沖擊接地電阻便開始增加而超過所有的工頻接地電阻值。這種增長程度與土壤及電流的特性有關。3.3、接地電阻的計算1、基本方法為了使接地裝置符合有關規范的規定,設計人員必須對接地裝置的接地電阻進行預算,這是一項比較繁瑣的工作。圖3.2球型接地體的接地電阻關于接地電阻的預算,一般都是根據土壤電阻率ρ,以及接地體的幾何尺寸等參數來進行。假設接地體是一個半埋在地里的球體。講土壤劃分為假想的一個個等厚S的同心球,如圖3.2并假設均勻土壤電阻率ρ,則很容易求得兩個相鄰圓球間的電壓降。雖然球的個數無限,但這些電壓降的總和卻是有限的,這樣可以得到該接地體的接地電阻R為：式中：r為接地體的半徑。由此可見,球形接地體的接地電阻正比于土壤電阻率,與接地體的半徑成反比。注意接地電阻不與r2及接地體的表面積成反比。采用球形接地體當然不大現實。不過,其他形狀的接地體在均勻土壤中的接地電阻也能根據土壤電阻率計算出來。圖3.3簡明的描繪出接地體接地電阻的三種基本情況。〔1是一個埋在無窮大均勻的接地體的示意圖,在導體與球體之間的電阻假設為R,當把球體分為兩半,電阻值將增加到2R。〔2表明埋在地面的導體的接地電阻是是深埋在地下的等長導體的接地電阻的兩倍。〔3表明垂直棒的接地電阻與埋在地面的兩倍棒長的導體接地電阻是相等的。圖3.3：接地體接地電阻的基本計算方式有關其他各種不同形狀的接地體及其他各種組合的接地體的接地電阻的計算表,可在有關教科書上查到。2、人工接地體的接地電阻1.單跟垂直接地體的接地電阻當接地體電阻l》接地體的直徑d時式中：ρ——土壤電阻率,Ω.m；l——接地體的長度,md——接地體的直徑或等效直徑,m。在實用中,垂直接地體一般長2.5m,頂端埋于地面之下0.6-0.8m。此時單跟垂直接地體接地電阻的計算公式可簡化為：式中：K——簡化系數；〔見表3.4ρ——土壤電阻率,Ω.m。表3.4：單根垂直接地體的簡化計算系數K值材料規格直徑或等效直徑/mK值鋼管φ50φ400.060.0480.300.32角鋼40×40×450×50×563×63×570×70×575×75×50.3360.0420.0530.0590.0630.340.320.310.300.30圓鋼φ20φ150.020.0150.370.39注：表中K值按垂直接地體長2.5,頂端埋深0.8m計算。2、水平接地體的接地電阻式中：ρ——土壤電阻率,Ω.m；l——接地體長度,m；h——水平接地體埋深,m；d——接地體直徑或等效直徑,mA——水平接地體的形狀系數,見表3.5。表3.5：水平接地體的形狀系數A形狀A值00.3780.8672.145.273.811.690.48常用的各種鋼材的單根直線水平接地體的接地電阻值見表3.6表3.6：單根直線水平接地體的接地電阻值接地體材料及尺寸/mm接地體長度/m510152025303540506080100扁剛40×425×423.424.913.914.610.110.68.18.426.747.025.86.045.15.334.584.763.83.953.263.392.542.652.122.20圓鋼φ8φ10φ12φ1526.325.625.024.315.315.014.714.411.110.610.710.48.788.68.468.287.37.167.046.916.286.166.085.955.525.445.345.244.944.854.784.694.104.023.963.893.473.453.403.342.742.702.662.622.272.232.202.17注：按土壤電阻率為100Ω.m、埋深為0.8m計算。3．復合接地體的接地電阻以水平為主,且邊緣閉合的復合接地體的接地電阻為式中：ρ——土壤電阻率,Ω.m；s——接地網總面積,m2；l——接地體的長度,包括垂直接地體在內,m；d——水平接地體直徑或等效直徑,m；h——水平接地體的深埋,m。4．人工接地體接地電阻簡易計算式,見表3.7。表3.7：人工接地體接地電阻〔Ω簡易計算式接地體型式簡易計算式備注垂直體R≈0.2ρ長度3m單根水平式R≈0.03ρ長度60m復合式〔接地網或1.S大于100m2.r為與接地網面積等值的圓的半徑,即等效半徑,m3.ρ土壤電阻率,l接地體長度5.人工接地裝置工頻接地電阻值,見表3.8表3.8:人工接地裝置工頻接地電阻值型式材料尺寸/mm及用量/m土壤電阻率/Ω·m圓鋼φ20鋼管φ50角鋼50×50×5扁剛40×4100250500工頻接地電阻/Ω單根2.52.52.530.237.232.475.492.981.11511861632根5.05.05510.010.525.126.250.252.53根7.57.5101066.569.216.617.333.234.64根101015155.085.2916.617.333.234.65根12.512.520204.184.3510.510.920.921.86根15.015.025253.583.738.959.3217.918.68根20.020.035352.812.937.037.3214.114.610根252545452.352.455.876.1211.712.215根37.537.570701.751.824.364.568.379.1120根50.050.095951.451.523.623.797.247.583.4、高電阻率土壤的改良對于電阻率較高的土壤,要達到所要求的接地電阻,是十分困難的,為了改變這種局面,可以采取以下一些方法。1．深埋法在含沙土壤區,一般含沙層都在土壤表層,地層較深處的土壤電阻率往往都比較低。如果將距地面3m處的土壤電阻率定為1,則深度在4m處為0.75,深度為5m處為0.60,6.5m處為0.50,9m處為0.20。由此可見,在這類土壤區深埋接地體對降低接地電阻有較大的作用,特別是這樣無須考慮土壤的凍結和干燥等影響土壤電阻率的不穩定因數。同時也無需考慮該接地體的跨步電壓對人畜的傷害問題。當然,采用這種方法對施工來說是比較困難的,而且要配備專用的施工機具,特別是在巖石地區施工,困難更大。2．深井接地法在一般深埋不能達到要求時,如果條件許可的話,可以使用鉆機鉆孔,把鋼管埋入井內。再向鋼管內和井內注入泥漿,如圖3.4所示那樣來降低接地電阻。該法一般不用于避雷接地中,因為雷電流的電感效應阻止了長接地體的利用。避雷接地中伸長接地體的有效長度,若Leff≈2ρ為100Ω.m,則接地體再避雷接地中的有效長度僅僅為20m,而且實際上深度越大時,對減少沖擊接地電阻的作用也越來越少。3．外引接地法如果在接地裝置的附近有導電良好的土壤,不凍的河流,湖泊或海洋時,可以采用外引接地,對降低接地電阻也是有利的。不過,避雷接地中,由于雷電流的電感效應,外引接地有一個極限問題,國內外對外引接地的有效長度規定如下：式中：L為接地體的極限長度〔m；ρ為土壤電阻率〔Ω.m；t為雷電流的波頭時間〔μs。表3.7列出了不同土壤電阻率條件下,外引接地的極限長度。表3.7:不同土壤電阻率下外引接地的極限長度土壤電阻率ρ〔Ω.m10020040080016003200外引接地長度L〔m2028.34056.780113外引接地,一般采用排狀或環狀。在水中,采用40×4扁剛焊成網格沉于水底在經濟上也是合理的。為了防止屏蔽效應,網格間隔為10－15m。網格大小要根據水的電阻率高低和接地電阻的要求決定。水底裝接地體,最好裝在有河砂堆積的地方,因為河砂電阻率小于水,一般只有180Ω.m左右。如果水中含有腐蝕性物質,還必須對扁剛進行熱鍍鋅處理。如果在同一地區須采用外引接地得設備較多,是采用共同外引接地還是分開外引接地。要根據經濟比較和地形條件等確定最佳方案。4．污水引入法有的地方采用深埋,深井,外引接地等都不大可能時,可將沒有腐蝕性得污水,如生活用廢水等,引至接地體埋設的土壤中,以此辦法來降低土壤電阻率。采用該方法時,接地體采用G50鋼管,管上每隔20cm鉆以φ5小孔,以便使污水能夠滲入土壤之中。5．置換土壤法該法是采用電阻率較低的土壤,如粘土,黑土及砂質粘土等,置換接地體埋設處的高電阻率土壤。置換的范圍是接地體周圍半米以內及接地體長度的三分之一處,如圖3.5所示。如果取土方便而運輸費又低的話,埋設接地體的土壤最好全部置換,其效果更佳。如果運輸距離太長,不僅會加大運輸費用,而且土壤在空氣中暴露時間過長還會改變土壤的性質,達不到預期的效果。圖3.5：置換土壤法置換土壤應采用隨取隨理的做法,以保持這種方法的有效性。6．人工處理法在接地體周圍土壤中加入煤渣、木炭、爐渣、碳黑以及鹽類等也可以家底土壤電阻率。但是,無論選擇哪一種材料,應當是電阻率低,不易流失,性能穩定,易于吸收和保持水分等的,并且對接地體無強烈腐蝕作用,以及施工簡便,經濟合理。長期以來,人工處理普遍采用鹽類來對土壤進行降阻,不過經過鹽類處理的土壤雖然能降低土壤電阻率的效果,但鹽類容易流失,持久性較差,接地體腐蝕加快,并降低了接地體的熱穩定性等等,因此凡可采用其他方法達到接地電阻要求時,一般不輕易采用人工處理法。7．降阻劑法自降阻劑問世以來,已引起了人們,特別是電力行業和通信部門的普遍關注。《SDJ8－79電力設備接地技術規程》中已明確規定在高土壤電阻率地區,可以使用降阻劑來降低接地裝置的接地電阻。降阻劑能夠降低接地電阻的原因是：〔1降阻劑自身電阻很低,一般只有零點幾到幾歐姆·米,它裹在接地體周圍〔厚度為2－5cm,并且十分貼近導體,這就相當于加大了接地體的幾何尺寸,擴大了接地體與土壤的接觸面積,從而有利于降低接地電阻。〔2降阻劑向土壤部分滲透,形成滲透層,如圖3.6所示,這樣進一步擴大了接地體的有效半徑。一般降阻劑大約可向土壤滲透10cm左右深,從而與土壤接觸得更好,接地面積更大。圖3.6：降阻劑向土壤的滲透現象〔3在未使用降阻劑的情況時,由于土壤電阻率通常在102－104Ω.m之間,這樣在接地體周圍形成一個電阻率突增的臺階,圖3.7〔a所示。這樣對雷電沖擊電流的泄放是十分不利的,導致接地體及其設備和操作人員的安全。圖3.7：使用和不使用降阻劑介質電阻率的變化曲線使用降阻劑后,劑向接地體周圍土壤滲透,土壤形成良好的接觸,降低了周圍土壤的電阻率,而在接地體周圍的滲透區域內形成一個變化較平緩的地電阻區域。這樣就減少了因導電媒介質電阻率突變所造成的對電流的阻抗,低了雷電流放電的陡度,使從接地體到周圍的滲介質間的暫態電位趨于更小,以能使雷電流更順利地通過接地體流入大地,這樣起到了降低接地體接地電阻所起不到的作用。〔4降阻劑是由多種無機鹽類或有機物所組成的,因而有較好的吸水保濕性能,保持了土壤的濕潤度,加強了鹽類溶液的離子化,甚至電子化,增強了它的導電性能。降阻劑分為化學降阻劑和物理降阻劑。但化學降阻劑有污染水源和陰離子會腐蝕地網的缺陷,要做到長效、穩定的接地降阻比較困難。現在廣泛接受的是物理降阻劑〔也稱為長效型降阻劑。它是以非電解質固體粉末作為導電物,如石灰、石膏等,它們為難溶的電解質,其飽和液的電阻率也較高〔石灰為1.2Ω.m。但在高土壤電阻率區,只要電阻率不大于10Ω.m就可以得到接近理想的降阻效果,因此用它們配置成滿足上述要求的降阻劑并不困難。用石灰、石膏的物理降阻劑的有效期可達到一百年以上。物理降阻劑使用的材料多來源于地下礦物原料,而且已廣泛用作建筑材料,對環境沒有污染性。由于不使用電解質鹽類作為導電物,而以強堿弱酸鹽為膠凝物,因此其導電特性不受酸堿鹽,高低溫,干濕度所限。在混合、儲存、使用中都不發生化學反應,無毒,無腐蝕,能滿足高穩定性的接地要求。降阻劑在接地裝置中,必須注意面積效應。當地網較小時,采用降阻劑,由于地網等效面積〔地網的原有面積＋降阻劑處理的面積＋由于降阻劑的滲透所產生的增大面積增大,接地電阻相應下降。但隨著地網面積的增大,網中降阻劑的效果會急劇下降。因為此時應用降阻劑處理的面積和滲透增大的面積遠小于地網的等效半徑,所以既不會使原地網面積有顯著增加,也不會使地網變成三維空間的立體地網。第四章、接地材料的選擇及其應用接地網是接地系統的基礎,由接地環〔網、接地極〔體和引下線組成。過去常接地環作為接地的主體,很少使用接地體。接地要求不高或地質條件相當優越的情況下,接地環的確有效,在通常情況下,接地環可以起到輔助接地的作用,主導作用是用接地體來完成的。決定接地電阻大小的因素很多,我們以接地環作接地主體的情形來分析傳統地網接地電阻的計算公式。式中：ρ〔Ω.m土壤電阻率；d<m>鋼材等效直徑；S〔m2地網面積；H<m>埋設深度；L<m>接地極長度；A形狀系數。式〔1表明,傳統的接地方式在土壤電阻率已經確定的情況下,要想達到設計要求的電阻必須有足夠的接地面積,要降低接地電阻只有擴大接地面積,每擴大4倍的接地面積,接地電阻會降低一倍。式〔2、〔3表明,在上述的接地網中,要降低接地電阻的另一個方法是加大接地材料的尺寸,但耗材太大,效果并不理想。單使用接地環要達到某個接地電阻值,與接地環包圍的面積Ｓ和土壤電阻率有關。以一個城市常見的土壤電阻率200Ω.m為例,要做接地電阻1Ω的地網需占地10000m2。對于大型建筑物而言,本身占地很大,考慮到要求獨立地的設備,一個地網是不夠的。在高樓林立、寸土寸金的城市和地形復雜的山地,很難有滿足大面積施工的場地和土質,即時地理條件許可,由于開挖量大、耗材多,費工費料,工程造價相當高。所以,需要運用更好的接地材料和施工設計方法。4.1、接地材料廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料、接地體、降阻劑和離子接地系統等。金屬材料如扁鋼,也常用銅材替代,主要用于接地環的建設,這是大多接地工程都選用的；接地體有金屬接地體〔角鋼、銅棒和銅板這類接地體壽命較短,接地電阻上升快,地網改造頻繁,維護費用比較高；從傳統金屬接地極〔體中派生出的特殊結構的接地體〔帶電解質材料,使用效果比較好,一般稱為離子或中空接地系統；另外就是非金屬接地體,使用比較方便,幾乎沒有壽命的約束,各方面比較認可。降阻劑在上一章已經介紹過,以下著重介紹非金屬接地模塊和離子接地系統。1、非金屬接地體非金屬接地體在通訊、廣電等部門有廣泛應用。它是由導電能力優越的非金屬材料復合加工成型的,加工方法有澆注成型和機械壓模成型。一般來說澆注成型的產品結構松散、強度低、導電性能差,而且質量不穩定,一些小型廠家少量生產使用這樣的辦法；機械壓模法,是使用設備在幾到十幾噸的壓力下成型的,不僅尺寸精度較高、外觀較好,更重要的是材料結構致密、電學性能好、抗大電流沖擊能力強,質量也相當穩定,但是生產成本較高,批量生產多采用。選型時,盡量采用后者,特別是接地體有抗大電流或大沖擊電流的要求〔如電力工作地、防雷接地時,不宜采用澆注成型的非金屬接地體。非金屬接地體是不受腐蝕的接地體,其穩定性、環境適應性、使用壽命都是現有接地材料中最好的,不需要定期改造和維護。非金屬接地體施工需要的地網面積比傳統接地面積小很多,但是,在不同地質條件下,也需要保證足夠的接地面積才可以達到良好的效果。2、離子接地系統離子接地系統是傳統的金屬接地改進而來,從工作原理到材料選用都有脫胎換骨的變化,形成各種形狀的結構。這些接地系統的共同點是結構部分采用防腐性更好的金屬,內填充電解物質及其載體組分的內填料,外包裹導點性能良好的不定性導電復合材料,一般稱為外填料。接地系統常用的金屬材料有不銹鋼、銅包鋼和純銅材。不銹鋼的防腐較鋼材好,但是在埋地環境中依然會多多少少的銹蝕,以不銹鋼為主體的接地系統不宜在腐蝕性嚴重的環境中使用。表面處理過的銅是很好的抗銹蝕材料。銅包鋼是銅-鋼復合材料,鋼材表面覆蓋銅,由套管法或電鍍法生產,表面銅層的厚度從0.01mm到0.50mm,厚度越厚防腐效果越好。純銅材料防腐性能最好,但是成本太高。由于接地系統大多向垂直方向伸展,所以接地面積很小,可以滿足地形嚴重局限的工程需要。特別是,補償類型的接地系統有加長的設計,筆者曾使用過加長至24米的接地系統,輔以深井法施工,可以達到非常好的效果。4.2、接地材料應用通常的防雷接地的接地電阻是10Ω,實際上有弱電設備的感應防雷都要求4Ω或1Ω的接地電阻。常常有個誤區,認為作到10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻就滿足了設計要求,而沒有考慮季節因數。因為,土壤電阻率是隨季節變化的,規范所要求的接地電阻實際上是接地電阻的最大許可值,為了滿足這個要求,地網的接地電阻要達到：R=Rmax/ω式中：Rmax接地電阻最大值,就是我們說的10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻ω是季節因數,根據地區和工程性質取值,常用值為1.45所以,我們所說的接地電阻實際是：R=6.9ΩRmax=10Ω

R=2.75ΩRmax=4ΩR=0.65ΩRmax=1Ω

這樣,地網才是合乎規范要求的在土壤電阻率最高的時候〔常為冬季也滿足設計要求。接地工程本身的特點決定了周圍環境對工程效果的決定性影響,脫離了工程所在地的具體情況來設計接地工程是不可行的。設計的優劣取決于對當地土壤環境等諸多因數的綜合考慮。土壤電阻率、土層結構、含水情況、季節因數、氣候以及可施工面積等等因數決定了接地網形狀、大小、工藝材料的選擇。1、非金屬接地模塊一般來說,濕潤的土壤導電性較好,但是,實際工程中我們發現,當含水量超過飽和以后,接地效果反而不好。當接地體深入到地下潮濕層時,降阻效果會好得多。例如,云尾移動通訊站,土壤電阻率測量值1200Ω,使用240只接地模塊,接地電阻值達到1Ω以下；同樣的,柯壺口變電所也是1200Ω的土壤電阻率,地表是破碎沙石層,但是開挖150mm發現潮濕土層,埋設接地塊80只,原預計達到4Ω的地網,結果達到了1.2Ω。2、離子〔中空接地系統施工環境常常受到各種條件的制約,按照理想的模式考慮大面積的地網有時是不現實的。有專家認為,接地面積一定后,如果接地極長度不超過地網1/20,要想突破局限是不可能的,即使做成整塊銅板也沒有用的。實踐中也應證了這一理論。所以,當地形局限時,我們可以考慮地網的縱深方向,使用離子接地系統或深井施工工藝。XX某航天觀測站,土壤電阻率1100Ω.m,設備需要4Ω信號-屏蔽獨立地,考慮季節因素,應作到2.75Ω,而可供施工的面積只有8平方的狹長位置,采用加長〔20m離子接地系統3套安裝后,達到2.5Ω的接地電阻。4.3、綜述上面介紹的各種接地材料各有優勢,但是都有自身的局限。我們提倡各取所長,選擇適當的材料滿足不同的工況。序號

降阻劑非金屬接地體中空接地棒傳統接地1類型地網與接地極接地極接地極地網與接地極2新建地網施工簡單簡單較簡單簡單3改造地網施工復雜簡單較簡單復雜4適用環境普通地網通用惡劣地質條件腐蝕環境較高要求地網地網面積小的城市或復雜山巖環境通用5價格比較低較高較高地好要求低便宜,地壞要求高較貴或很貴6抗腐蝕有防腐作用不被腐蝕較好抗腐能力低7氣候穩定性普通優異較好不好8使用壽命較長最長最長短,常需要改造第五章：實際接地應用室內系統通過接地引下線與地網聯系,建筑內的線路排布直接關系到接地系統是否真正有效的工