低电阻地网的设计

张争 徐立君

摘要：本文主要针对某些有特殊要求的低电阻地网进行设计，并提出了解决方案。

关键词：低电阻地网

烟台某科研所实验室购进一台实验设备。该设备对接地电阻的要求极高，须在工频接地电阻必不大于0.5欧姆的前提下才能正常运行。如何科学合理、经济有效的设计设备接地网就成了一个问题。

一、现场勘查记录

实验室新进设备放置在该科研所研发大楼一层东北角，并设有预留的接地排。实验室周边环境大致如下：

1、科研所所处位置地势平坦，研发大楼附近地势开阔，北侧为草坪停车场，长度约120米，宽度约28米。东侧为过道和绿化景观。

2、该地土壤电阻率经测量，为约为75.0-80.0欧·米。

3、烟台地区的雷暴日为23.2 d/a。

二、地网面积分析

根据《交流电气装置的接地设计》GB 50065-2011、《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB 50169-2006规范，并结合大楼及附近的特性，设计接地网的形状和均压带的布置方式、地网的面积（自然接地体和人工接地网的大小），来计算工频接地电阻值。

工频接地电阻依据公式可计算：

（ρ为土壤电阻率，S为地网面积）

如果接地电阻要求不大于0.5欧姆，土壤电阻率为80.0欧·米，根据计算可得出设计地网的接地面积要求：

→ 0.5=0.5× → S = 2

S=80.02=6400.00M2

根据计算可得，如果要做到接地电阻不大于0.5欧姆的接地电阻要求，要建设一个地网面积不小于6400.00 m2的要求，而可用的大楼后面绿化草坪面积约3360 m2不能满足要求。

地网建设面积不能满足要求，考虑大楼本身的自然接地电阻不大于1欧姆，采用大楼自然接地与人工接地联合的方式，联合接地时采用如下计算：

（R1为自然接地体接地电阻，R2为人工地网接地电阻， 为利用系数，一般小于0.75）

→ 0.5=0.75× → R2= 2 =0.5×

S=400 m2 （考虑冗余，S选取800 m2）

由计算可得，在原地建设一个800 m2的地网是可行的，并且也减少了施工的难度，不仅解决了建设地网建设面积的要求，也大大减少了建设地网的成本。

三、接地型式分析

地网面积初步确定后，根据接地的规范要求，地网可以采用方孔地网，也可用长孔地网，长孔地网和方孔地网的工频接地电阻与跨步电势相差很少，而钢材几乎少了一半。但是方孔地网的冲击接地电阻比长孔地网小很多，平行导体之间的间距一般为5米，如下图：

接地网的埋深还应考虑其它方面的用途，以不低于0.8m为宜；在经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面，距离不小于2.0米，局部不小于1.0米。水平接地体宜选用40×4 mm或50×5 mm热镀锌扁钢，垂直接地体考虑使用非金属接地模块（石墨地极）或铜接地极，这样既有助于降低接地电阻又可以延缓腐蚀延长接地的年限保持接地电阻阻值穩定，确定实验设备正常工作。

为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的两倍，水平接地体间距不宜小于5m，接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m，敷设环形接地网，各局部地网之间的连接不应小于两根干线，地网边缘宜敷设成闭合。

四、结论

通过上述分析与计算得出如下结论：

1.人工地网的敷设采用外延法，大楼自然接地与人工接地相结合；

2.经过计算联合接地新建（土壤电阻率按80欧·米计算，）最小的地网建设面积应考虑不小于800 m2；

3.考虑到自然接地体的应用，外延地网的面积可缩小，但考虑土壤电阻率不完全均匀，绿地新建地网面积按40.0m×20.0m长孔地网设计设计，因为该接地电阻0.5欧姆要求是工频接地电阻，长孔与方孔工频接地电阻效果相当，并长孔地网节省材料约半；

4.水平接地体可用50×5mm热镀锌扁钢，在腐蚀场所，可配合高效膨润降阻防腐剂，接地极采用石墨或铜地极；

5.新地网埋深不小于0.8米，在经常有人出入的走道处，应铺设砾石、沥青路面，距离不小于2.0米，局部不小于1.0米；

6.为了减少相邻接地体的屏蔽作用，垂直接地体的间距不宜小于其长度的两倍，水平接地体间距不宜小于5m，接地体与建筑物的距离不宜小于1.5m，敷设环形接地网，各局部地网之间的连接不应小于两根干线，地网边缘宜敷设成闭合。

7.为了减少接地线到设备的电阻大小，连接地网与设备的接地采用50×5的扁钢，并采用熔接技术。

参考文献：

[1] GB 50057-2010.建筑物防雷技术规范.[S]

[2] GB 50065-2011.交流电气装置的接地设计.[S]

[3] GB 50169-2006.电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》.[S]