高山风化石土壤防雷接地降阻工程技术探讨

陈昭贵

摘 要 通过对我国广西临桂县现存的移动基地发射台与桂林电视发射台在防雷接地降阻工程方面的进行分析，了解到2台存在接地电阻过大等问题，并对问题进行针对性的工程设计以及实践工程施工，研究和分析出一套合理有效的思路，从而实现低接地电阻的目标，为今后进行类似工程设计与施工时提供有用信息，并创造价值。

关键词 高山风化石土壤；降阻工程；技术探讨

中图分类号：TM862 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2016）01--02

衡量一套防雷装置性能的好坏，根据该装置的接地电阻值的大小即可判断出。通常接地装置的电阻可划分为3部分：第一部分为最基础的电阻，接地体本身电阻；第二部分是接地极与土壤相接触所形成的电阻；第三部分是由电流通入接地极而流经土壤后散布土壤所形成的电阻。在接地装置中，接地电阻主要由第二部分和第三部分所组成。桂临桂县为山地丘陵地带，因此高山通讯站所处海拔较高，且相对高度也较高，这就导致通讯站容易引发雷击。高山通讯站建设在山头上，而山头土壤经过多年风化和日晒，多半变化为岩石土壤，岩石土壤十分特殊，其电阻率极高，因此接地极与土壤的接触电阻值也十分大[1]。而防雷击需要电阻较低的接地电阻，这就形成了矛盾，如何解决降低土壤阻值，成为高山通讯站防雷击的重要工作。

1 两站防雷接地状况和降阻施工地质地理条件

近年来，桂林市防雷中心对桂林临桂县电视发射台和中国移动桂林分公司临桂县基站进行全面检测，发现两站的接地电阻阻值远高于标准电阻值，高达120 Ω，且部分接地布线没有按照标准实施，存在安全隐患问题。由于两站安全系数较低，甲方建议停止工作。根据以上现状分析，导致接地电阻如此之大的原因为两站在建站初期因为山路崎岖，交通不便，对于接地装置没有严格按照要求布置，这就使得两站未能达到国家防雷技术规范标准；同时，因为临桂县雨水较多，容易造成水土流失和器材锈蚀等问题，还缺乏定期的维护，给两站的防雷技术带来困难[2]。两座高山站已经发生多起雷击事件，但雷击破坏程度较低，尚未引发人身安全问题。除了雷击的影响外，两站还会遇到空气干燥的天气，由于室内空气过于干燥，雷电感应能够引发一定强度静电，可将人体毛发竖立，因此接地装置的整改问题已经迫在眉睫。

根据两站的要求，并结合临桂县实际情况，将接地电阻阻值整改在4 Ω以下，由桂林相关公司对两站地址地理情况进行系统勘察后，测出临桂县土壤平均阻值率为650 Ω·m。根据勘察结果以及现有施工条件，电视发射台水平地极可使用准长条形，需要将长度控制在240 m以内，受到临桂县特殊的地理条件限制，桂林县移动基站水平地极达240 m，且只能使用“*”形。在抽样显示中，受到地质条件的限制，两站垂直地极平均只能打地2 m。

2 设计思路

为保证工程造价过程中的可靠性，同时使用最小成本，以该工程为基础实施理论概算。

2.1 常规工程计算

第一，针对垂直接地极，由于在施工时，要求细长状态下的地极直接接近并掩埋于地表，在忽略掩埋深度的清理下，以镜象原理为理论基础，可以得出接地电导的理论公式：

公式（1）（2）中，ρ代表自然土壤中存在的电阻率，正常值为6500Ω·m；l代表垂直接地极的实际长度，数值为2 m；d代表垂直接地极的直径或是等效直径，单位为m；当使用角钢作为垂直接地极的制作材料时，d=0.84b（其中，b为角钢宽度）。

此外，若垂直接地极与地面之间的距离为h，即埋深为h（h取0.6 m）时，可得出：

在公式（3）（4）中，n代表地表内同时并联运作的垂直接地极的数量；ηcn代表垂直接地极实际运用系数，这里数值取0.69。

其次，针对水平接地极，其接地电阻的公式为：

在公式（5）中，L代表水平接地极实际长度，正常情况下其数值为240 m；d代表水平接地极的实际直径或是等效直径，单位m；当使用扁钢作为水平接地极的制作材料时，此时可直接理解为（其中，b为扁钢的实际宽度）；A代表水平接地极安置是的形状系数，当安置形状为条形或是准条形时，可视为A=0，此外当安置为“*”形时，视为A=8.81。

在公式（6）中，ηp代表水平地极运用系数，其数值一般取0.59。

正常情况下，垂直地极所使用的角钢数量为60条，其规格一般拟用50×50×5；而水平地极所使用的扁钢长度为240 m，规格一般拟用40×4。此外，以实际过程中的取样资料与不利性质喜爱的施工变数为运算基础，经由上述公式进行实际运算，以目前施工地的地质与地理条件为研究背景，采取常规性手段，则所使用的接地电阻的大小，最大不可能超过50Ω，而该数值离工程需要的“电阻不超过4 Ω”还有非常大的距离，所以土壤改良方式就显得必不可少。

2.2 加降阻剂改良土壤工程计算

将非岩石土与降阻剂填充混合在一起，混合比例为1∶1，检测得出物质样品的电阻率，这就是公式中出现的ρ'，即经过改良土壤的电阻率，其数据的区间在500～600 Ω·m；d1则表示填充过降阻剂后岩石土的实际直径，单位用m表示。

而改良过后的水平接地体的接地电阻为：

通过改良后的公式可以看出，使用降阻剂对土壤进行改良之后，在促使接地极尺寸增大的同时也高效性将接地装置在地表的流散面积进行增加，最終达到接地电阻降低的目的。

3 施工结果

经由电视发射台测量，工程工频接地电阻数值为2.6 Ω，而中国尧山基地测量得到的数值为3.2 Ω，真正意义上实现了土壤降阻的目标并达到预期的理想阻值[3]。

以实际角度出发，接地装置最主要的部分应该是在雷电冲击波的刺激下，所展现出来的冲击接地电阻，简称阻抗。正常情况下，阻抗的大小低于工频接地电阻，所以可以得出结论，当工频接地电阻的数值达标时，冲击接地电阻的阻值自然而然就合乎标准。

4 结果与讨论

首先，必须考虑工程建设方在工程价位方面的实际接受能力，然后以工程施工地的地质地理条件为标准选择针对性的接地的装备工程，采取代表性的抽样分析，然后向外推广，设计出最合理、优质的建设方案，最终建设可靠性高的施工效果，并在此标准的前提下实现节约这一美德。

其次，在实际施工实行填充降阻器措施时，必须严格根据施工图内容展开施工，同时尽最大可能使用地沟周围电阻率相对较低黏土来回填。当施工完成以后，就可以在接地沟周围建立大量沟槽，保证接雨数量。根据实验最后得到结果可以知道，当接地电阻完成测试以后，接地沟如果能保持水份充足，那么在十天之内，电阻值就可以下降大约1 Ω。但从实际情况来说，雷暴季节大多数为雨季，若有打雷现象发生普遍会下雨，进而达到降阻材料保湿，总而言之，将各种不同的措施结合在一起，就能完成低阻需要具备的标准。

最后，使用接地电阻测试仪开始测试工作的时候，一定要以基准测试点作为基础，不能随意更换测桩。换句话说，即为电阻测量仪中电压极与电流极的位置保持固定不变，进而才能保证电阻值的可比性与客观性。

5 结语

在我国桂林市临桂县自身地质地理情况的影响下，高山地段受到雷击的概率非常大，所以防雷接地降阻工程就显得尤为重要。高山风化石土壤防雷接地降阻，能够有效减少雷击频率，让站台减少雷击损害，有效保障站台的安全，为民众提供服务。不过由于笔者自身理论知识的缺乏以及能力的不足，所以研究还存在许多不足之处，但依旧希望可以帮助今后研究的学者及实际工程设计。

参考文献

[1]李景禄，杨廷方，周羽生.接地降阻应用及存在问题分析[J].高电压技术，2014（3）：56-61.

[2]王巨丰，范李莉，齐冲，等.导入式电极降阻技术的应用[J].电网技术，2012（S1）：89-94.

[3]曾嵘，周佩朋，王森，等.接地模块降阻特性的现场实验与仿真建模[J].高电压技术，2010（9）：108-114.

（责任编辑：刘昀）