（已结束）2010-12-03-工控擂台-降低接地电阻的方法？ 点击：1552 | 回复：17
降低接地电阻，主要从选择复式接地装置和降低土壤电阻率这两方面进行。从这两个方面简述-降低接地电阻的方法。
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(1)更换土壤。这种方法是采用电阻率较低的土壤(如粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。
(2)人工处理土壤。在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此，通常是在万不得以的条件下才建议采用。
(3)深埋接地极。当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为100％，4m深处为75％，5m深处为60％，6.5m深处为50％，9m深处为20％，这种方法可不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。
(4)多支外引式接地装置。如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超过100m。
(5)利用接地电阻降阻剂。在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低接触电阻的作用。
一般接地都采用单极接地装置，这样施工简单，成本也低。但当要求接地电阻很低或是这样施工达不到接地电阻要求时，就需要采取一定的措施降低接地电阻。常用的方法如下：
1、采用复合接地极：一般采用角钢打桩的方式，使用多根角钢垂直打入地下，每根角钢相距要保证在1.5至2.5米之间就行，然后将多根角钢用扁钢串联焊接在一起，根据测得的接地值确定使用角钢的数量，一般不超过6根，如果已经打桩到5根电阻扔达不到要求值，可适当增加打桩深度或使用田字格方式处理。用作接地极的角钢一般选45mm×45mm规格的，串联用的扁钢选30mm×3mm的。
2、降低接地极附近的土壤电阻率：采用在接地极附近浇灌饱和盐水的方式实现；对于防雷接地也可以考虑购买浇灌复合电解液的方式实现。如果土质电阻率过高，可以考虑换土或在接地极附近土壤中掺碳，然后再浇灌饱和盐水的方法实现较低的接地电阻。
跟据技术设计、工程施工管理经验，目前采取的方法主要有以下几种：
1、更换土壤
这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。
2、人工处理土壤(对土壤进行化学处理)
在接地体周围土壤中加入化学物，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。采用食盐，对于不同的土壤其效果也不同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电阻率可减小1/3～1/2，砂土的电阻率减小3/5～3/4，砂的电阻率减小7/9～7/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，其导电率可增加70%。这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。因此，一般来说，是在万不得以的条件下才建议采用。
3、采用加食盐等人工处理法
在接地体周围土壤中加入食盐、煤渣、炭末、炉灰、焦灰等，以提高土壤的导电率，其中最常用的是食盐，因食盐对于改善土壤电阻系数的效果较好，受季节性变动较小，且价格低廉。处理方法是，在每根接地体的周围挖直径为0.5~1.0米左右的坑，将食盐和土壤一层隔一层地依次填入坑内。通常食盐层的厚度为约1厘米，土壤的厚度大约为10厘米，每层盐都要用水湿润，一根管形接地体的耗盐量约为30~40千克；这种方法对于砂质土壤可把接地电阻降为原来的（1/6~1/8）左右，而砂质粘土中则可降为原来的（2/5~1/3）左右。如果再加入10千克左右的木炭，效果会更好。因木炭是固体导电体，不会被溶解、渗透和腐蚀，故其有效时间较长。对于扁钢、圆钢等平行接地体，采用上述方法处理也能得到较好的结果。但是，该法也有缺点，如对岩石及含石较多的土壤效果不大；降低了接地体的稳定性；会加速接地体的锈蚀；会因为盐的逐渐溶化流失而使接地电阻慢慢变大。所以在人工处理后2年左右即需进行一次处理。
4、深埋接地极
当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%，这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。
5、采用导电性混凝土
在水泥中掺入碳质纤维来作为接地极使用。如在1立方米水泥中掺入约100千克的碳质纤维，制成半球状（直径为1米）的接地极。经测定，其工频接地电阻（与普通混凝土相比）通常可降低30%左右。此法常用于防雷接地装置。为了能够进一步降低冲击接地电阻值，还可以同时在导电性混凝土中埋入针状接地极，使放电电晕能够从针尖连续地波及碳质纤维，这对降低冲击接地电阻值有明显的作用。
6、利用接地电阻降阻剂
在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。 用碳粉和生石灰等作为主要原料的阻降剂，因不含电介质，故能在土壤中长期使用，也不会因地下水而流失，所以能得到长期既无公害且又稳定的低接地电阻（约可比采用减阻剂处理土壤前降低1/2）。对于坚硬岩盘地带，采用埋设接地线和降阻剂并用的方法相当有效，其接地电阻比只埋接地线时约能降低40%。且此法只要在挖掘好并敷上接地线的沟内撒上粉状降阻剂或长效降阻剂，再将旧土壤回填就可取得良好的效果。
BBXXA液体长效降阻剂属于高新技术产品。它由高分子材料、电介质和适量的水合成，粘度低，流动性大，渗透力强，凝固后与接地极成为一体并与土壤紧密连接，在地中形成树枝状导电胶体而产生“树枝效应”。经全国多处实际应用表明，它具有现场动土少、施工简单、占地小、省钢材、投资低、见效快、效果显著（可降阻40%~60%）等优点，运行中还耐冲击、耐腐蚀、性能稳定、寿命长（可达20年），既无毒无害，又不污染环境。实际使用情况表明，降阻效果理想。
7、利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质
充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，与接地网连接起来。当利用水工建筑物做为自然接地体仍不能满足要求，或者利用水工建筑物作为自然接地体有困难时，应优先在就近的水中(河水、池水等)敷设外引(人工)接地装置(水下接地网)，接地装置应敷设在水的流速不大之处或静水中，并要回填一些大石块加以固定。
8、多支外引式接地装置
如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超过100m。
9、采取伸长水平接地体
结合工程实际运用，经过分析，结果表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于。接地体的有效长度根据土壤电阻率确定如表1所示。
表1 在不同土壤电阻率下的水平接地体有效长度
| 土壤电阻率(Ωm) | 500 | 1000 | 2000 |
| 水平接地体有效长度(m) | 30～40 | 45～55 | 60～80 |
10、采取污水引入
为了降低接地体周围土壤的电阻率，可将污水引到埋设接地体处。接地体采用钢管，在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔，使水渗入土壤中。
有条件时还可采用深井接地。用钻机钻孔(也可利用勘探钻孔)，把钢管接地极打入井孔内，并向钢管内和井内灌注泥浆。在确定降低高土壤电阻率地区接地电阻的具体措施时，应根据当地原有运行经验、气候状况、地形地貌的特点和土壤电阻率的高低等条件进行全面、综合分析，通过技术经济比较来确定，因地制宜地选择合理的方法。这样，既可保障线路、设备的正常运行，又可避免接地装置工程投资过高情况的发生。
该法在国外早有报道，并在实际使用中取得了良好的效果。近年来，我国也已经开始采用这种降阻的新方法。此法所采用的垂直接地体长度，视地质条件一般为5~10米，再长时则效果不明显且给施工也带来困难。接地体通常采用Φ20~75毫米的圆钢。不同直径的圆钢对接地电阻值的影响很小。该法适用于建筑物拥挤或敷设接地网的区域狭窄等场合。这些场合采用传统方法很难找到埋设接地极的适当位置，且安全距离无法保证。虽可通过在接地体上覆盖沥青绝缘层等措施来保证安全，但增加了施工工作量和装设成本。深埋法对含砂土壤最为有效，因其含砂层大都处在3米以内的表面层，而地层深处的土壤电阻系数较低。此外，该法也适用于多石的岩盘地区。
在施工时，可采用Φ50毫米及以上的小型人工螺旋钻或钻机打孔。在打出的孔穴中埋设Φ20~75毫米圆钢接地体，再灌入碳粉浆（用碳纤维拌水浆）或泥浆。最后将同样处理的数个接地体并联，就成了完整的接地体。采用本法施工的接地体，受季节影响小，可获稳定的接地电阻值。同时由于深埋，也可使跨步电压显著减小，这对保障人身安全很有利。该法施工方便，成本不高，效果显著，势将达到推广和运用。
12、 灌注法
在管形接地体的管壁上每隔一定距离钻上小孔，孔径约1厘米左右，每隔10~15厘米左右钻几个孔，然后将各管打入地中，再把食盐或硫酸铜等物品的饱和溶液灌入管内，让液体自动地通过管壁的小孔流入地中，从而达到降低接地电阻的目的。
13、其他
以上几种方法各有优缺点，换土法简单易行，但降低接地电阻效果较低，为达到预定的要求，往往要花费很多人力；用填加焦碳、木炭的方法也是可行的，但它的电阻率也要随含水量变化而变化，影响其稳定性；用填加化学物品（如食盐、硫酸铜等）的办法，对于降低接地电阻来讲效果较好，但由于这些物品逐年损耗，因而需要定期检查，及时补充或更换接地体，此外填加化学物品还会对金属接地体带来腐蚀。
降低接地电阻的常用方法
1、 利用低电阻系数的土壤（即换土法）
利用粘土、泥炭、黑土及砂质粘土等代替原有较高电阻系数的土壤，必要时也可使用焦碳、木炭等。置换的范围是在接地体周围1~2米的范围内和近地面侧大于等于接地极长的1/3区域内。这样处理后，接地电阻可减小为原来的3/5左右。
2、采用加食盐等人工处理法
在接地体周围土壤中加入食盐、煤渣、炭末、炉灰、焦灰等，以提高土壤的导电率，其中最常用的是食盐，因食盐对于改善土壤电阻系数的效果较好，受季节性变动较小，且价格低廉。处理方法是，在每根接地体的周围挖直径为0.5~1.0米左右的坑，将食盐和土壤一层隔一层地依次填入坑内。通常食盐层的厚度为约1厘米，土壤的厚度大约为10厘米，每层盐都要用水湿润，一根管形接地体的耗盐量约为30~40千克；这种方法对于砂质土壤可把接地电阻降为原来的（1/6~1/8）左右，而砂质粘土中则可降为原来的（2/5~1/3）左右。如果再加入10千克左右的木炭，效果会更好。因木炭是固体导电体，不会被溶解、渗透和腐蚀，故其有效时间较长。对于扁钢、圆钢等平行接地体，采用上述方法处理也能得到较好的结果。但是，该法也有缺点，如对岩石及含石较多的土壤效果不大；降低了接地体的稳定性；会加速接地体的锈蚀；会因为盐的逐渐溶化流失而使接地电阻慢慢变大。所以在人工处理后2年左右即需进行一次处理。
3、 采用外引式接地
尤其在山丘地区，当接地电阻值要求较小而原地又难以达到时，若附近不远处有水源或者电阻系数低的土壤，则可利用该处制作接地极或敷设水下接地网。然后再利用接地线（如扁钢带）引接过来作为外引式接地。但应注意，外引接地装置要避开人行通道，以防跨步电压触电；穿过公路时，外引线的埋深应大于等于0.8米。
4、 采用导电性混凝土
在水泥中掺入碳质纤维来作为接地极使用。如在1立方米水泥中掺入约100千克的碳质纤维，制成半球状（直径为1米）的接地极。经测定，其工频接地电阻（与普通混凝土相比）通常可降低30%左右。此法常用于防雷接地装置。为了能够进一步降低冲击接地电阻值，还可以同时在导电性混凝土中埋入针状接地极，使放电电晕能够从针尖连续地波及碳质纤维，这对降低冲击接地电阻值有明显的作用。
5、采用降阻剂的化学处理法
用碳粉和生石灰等作为主要原料的阻降剂，因不含电介质，故能在土壤中长期使用，也不会因地下水而流失，所以能得到长期既无公害且又稳定的低接地电阻（约可比采用减阻剂处理土壤前降低1/2）。对于坚硬岩盘地带，采用埋设接地线和降阻剂并用的方法相当有效，其接地电阻比只埋接地线时约能降低40%。且此法只要在挖掘好并敷上接地线的沟内撒上粉状降阻剂或长效降阻剂，再将旧土壤回填就可取得良好的效果。
BBXXA液体长效降阻剂属于高新技术产品。它由高分子材料、电介质和适量的水合成，粘度低，流动性大，渗透力强，凝固后与接地极成为一体并与土壤紧密连接，在地中形成树枝状导电胶体而产生“树枝效应”。经全国多处实际应用表明，它具有现场动土少、施工简单、占地小、省钢材、投资低、见效快、效果显著（可降阻40%~60%）等优点，运行中还耐冲击、耐腐蚀、性能稳定、寿命长（可达20年），既无毒无害，又不污染环境。实际使用情况表明，降阻效果理想。
6、钻孔深埋法
该法在国外早有报道，并在实际使用中取得了良好的效果。近年来，我国也已经开始采用这种降阻的新方法。此法所采用的垂直接地体长度，视地质条件一般为5~10米，再长时则效果不明显且给施工也带来困难。接地体通常采用Φ20~75毫米的圆钢。不同直径的圆钢对接地电阻值的影响很小。该法适用于建筑物拥挤或敷设接地网的区域狭窄等场合。这些场合采用传统方法很难找到埋设接地极的适当位置，且安全距离无法保证。虽可通过在接地体上覆盖沥青绝缘层等措施来保证安全，但增加了施工工作量和装设成本。深埋法对含砂土壤最为有效，因其含砂层大都处在3米以内的表面层，而地层深处的土壤电阻系数较低。此外，该法也适用于多石的岩盘地区。
在施工时，可采用Φ50毫米及以上的小型人工螺旋钻或钻机打孔。在打出的孔穴中埋设Φ20~75毫米圆钢接地体，再灌入碳粉浆（用碳纤维拌水浆）或泥浆。最后将同样处理的数个接地体并联，就成了完整的接地体。采用本法施工的接地体，受季节影响小，可获稳定的接地电阻值。同时由于深埋，也可使跨步电压显著减小，这对保障人身安全很有利。该法施工方便，成本不高，效果显著，势将达到推广和运用。
7、 灌注法
在管形接地体的管壁上每隔一定距离钻上小孔，孔径约1厘米左右，每隔10~15厘米左右钻几个孔，然后将各管打入地中，再把食盐或硫酸铜等物品的饱和溶液灌入管内，让液体自动地通过管壁的小孔流入地中，从而达到降低接地电阻的目的。
8、 其他
以上几种方法各有优缺点，换土法简单易行，但降低接地电阻效果较低，为达到预定的要求，往往要花费很多人力；用填加焦碳、木炭的方法也是可行的，但它的电阻率也要随含水量变化而变化，影响其稳定性；用填加化学物品（如食盐、硫酸铜等）的办法，对于降低接地电阻来讲效果较好，但由于这些物品逐年损耗，因而需要定期检查，及时补充或更换接地体，此外填加化学物品还会对金属接地体带来腐蚀。
在瑞典是把两种或若干种溶于水的电解质分别放进土中，使之组成导电性能良好而不溶于水的诸化合物。其中有一种化合物（凝胶体）在较长时间内具有吸收和保持潮湿的能力。凝胶体是将浓缩硫酸铜溶液和浓缩碱性氰化亚铁盐溶液混合得到的无机化合物。
由上面接地电阻的物理概念，依据式（2.10），大地电阻率ρ和介电系数ε不容易改变，而接地电阻R与接地网电容C成反比：从理论上分析，接地网电容C主要由它的面积尺寸决定，与面积成正比，所以接地网面积与接地电阻成反比。减小接地网接地电阻，增大接地网面积是可行途径。一个有多根水平接地体组成的接地网可以近似地看成一块孤立的平板，借用平 板接地体接地电阻计算公式2.11，当平板面积增大一倍时，接地电阻减小29.3%。
2、增加垂直接地体
依据电容概念，增加垂直接地体可以增大接地网电容。当增加的垂直接地体长度和接地网长、宽尺寸可比拟时，接地网由原来的近似于平板接地体趋近于一个半球接地体，电容会有较大增加，接地电阻会有较大减小。由埋深为零半径为ｒ的圆盘和半径为ｒ的半球电容之比４εr／２πεr可得，接地电阻减小３６％。但是对于大型接地网，其电容主要是由它的面积尺寸决定，附加于接地网上有限长度（２～３ｍ）的垂直接地体，不足以改变决定电容大小的几何尺寸，因而电容增加不大，亦接地电阻减小不多。所以大型接地网不应加以增加垂直接地体作为减小接地电阻的主要方法，垂直接地体仅作为加强集中接地散泄雷电流之用。
3、人工改善地电阻率
在高电阻率地区采用人工改善地电阻率的方法，对减小接地电阻具有一定效果。例如，对于一个半径为ｒ的半圆球接地体而言，其接地电阻的50%集中在自接地体表面至距球心2ｒ的半圆球内，如果将ｒ至2ｒ间的土壤电阻率降低，可使接地电阻大大减小。
设原地电阻率为ρ2，将ｒ至2ｒ范围内的电阻率为ρ2的土壤用低电阻率的材料ρ1 置换，则半圆球接地体的接地电阻为： ＲX=(ρ1+ρ2)/4лr
置换前的接地电阻RX为： RX=ρ2/2πr R与RX之比为： R/RX=(ρ1+ρ2)/2ρ2
当ρ1《ρ2，上式改写为： R=RX/2=ρ2/4πr
故接地电阻减小的百分数为５０%。另外由５．１式可以看出，用低电阻率的材料置换半球附近高电阻率的土壤，相当于将半球接地体的半径由Ｒ增大到２Ｒ，由于接地体几何尺寸的增加，而使接地电阻减小。
4、深埋接地体
在地电阻率随地层深度增加而减小较快的地方，可以采用深埋接地体的方法减小接地电阻。地的电阻率随深度而减小的规律，往往在达到一定深度后，地电阻率会突然减小很多。因此利用大地性质，深埋接地体后，使接地体深入到地电阻率低的地层中，通过小的地电阻率来达到减小接地电阻的目的。
对于地电阻率随地层深度的增加而减小不大的地方，由于地电阻率变化不大，增加接地网的埋深只是增大接地网的电容。利用电容的概念，电容具有储藏电场能量的本领，它所储藏的能量，不是储藏在极板上，而是储藏在整个介电质中，即整个电厂中：介电质中的能量密度，既与介电系数有关，又与电场的分布有关，因此，比起接地网的几何尺寸小得多的有限埋深，所增加的储藏能量的介质空间极为有限；在有限空间中的能量密度又小，储藏的总能量也就增加不多，即电容增加不大，所以对减小接地电阻作用不大，不宜采用深埋接地体的方法减小接地电阻。深埋接地体和敷设水下接地网可以大大降低直流电阻，但对降低交流电阻作用不大，故国军标不推荐使用该法。但结合基地航天测试实际情况，主要是低频信号，此法简单，效果明显，可以使用。
5、敷设水下接地网
在有适宜水源的地方敷设水下接地网，由于水的电阻率比地电阻率小的多，可以取得比较明显的减小接地电阻的效果。而且敷设水下接地网施工比较简便，接地电阻比较稳定，运行可靠，但应注意水下接地网距接地对象的距离一般不大于１０００ｍ。
6、利用自然接地体
充分利用混凝土结构物中的钢筋骨架、金属结购物，以及上下水金属管道等自然接地体，是减小接地电阻的有效措施，而且还可以起引流、分流、均压作用，并使专门敷设的接地带的连接作用得到加强。
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