雷电防护接地电阻降低方法及应用探讨

林旭东，许乾杰，陈英俊

（1.福建省漳浦县气象局，福建 漳浦 363200；2.福建省诏安县气象局，福建 诏安 363500）

1 雷电灾害的起因及危害

1.1 雷电的起因

雷电常会产生在积雨云中，并伴随暴雨和狂风，甚至是冰雹。闪电的电压很高，相当于一座核电站。雷电是云层与云层、云层与大地及云层与建筑物之间的放电现象。放电过程中，雷电会携带强大的热效应、电效应及机械力，当闪电击中地面建筑物时，将造成巨大破坏。

1.2 雷电的危害

根据《中国气象灾害年鉴》记载，2003-2013年，我国雷电灾害平均每年超9 000起，平均每年由雷电造成的伤亡人数超过300人。我国十分注重雷电防护工作，并着重研究了降低接地电阻的方法。

2 几种常用的接地电阻降低方法及分析

2.1 充分利用自然接地体

金属的电阻值较低，可直接应用于接地体。实际上，充分利用自然接地体，如水电站的闸门、建筑物内部钢筋做成的框架或者地下的金属管道等[1]，可节约较多的财力、人力。

2.2 加大接地体的尺寸

加大接地体的尺寸可降低接地电阻，具体包括两种途径。第一，加大水平接地网。可将地网看成一块金属制成的平板，地网的半径与平板的面积成反比，当地网的面积扩大一倍时，电阻会减小30%。该方法对较简单的设备具有较好的降阻效果。但当地网的面积较大时，由于场地不够而不能有效运用该方法。第二，增加垂直接地体的长度。可将地网看做一个半球形的接地体，电阻会减小35%。对于较大的地网，如果垂直接地体的长度较短，地网的尺寸就不会改变，可将散开的雷电集中起来，以加强防雷作用[2]。

2.3 增加接地体的埋设深度

增加接地体的埋设深度包括两种实施途径。第一，增加水平地网的埋设深度。第二，增加垂直接地体的深度。两种办法均可实现减小电阻值的目标，都需接地体在土地中的扩散面积满足一定要求[3]。但实际施工中很少使用该方法，原因在于电阻率较高的地区无法满足电阻较低的要求。

2.4 外引接地

外引接地就是在电阻率较高的地区建立地网时，需以附近电阻率较低的地区为辅助地区，达到降低电阻的目的。如果作为辅助地区的地网不能满足适当要求，需在多个地区建立辅助以满足降低电阻的要求。辅助地区一般是发电厂之类的区域，外引接地方法是一种比较有效且常用的方法。一般情况下，施工前，施工人员会对需降低的阻值进行计算分析，从而确定辅助地区的面积。

2.5 建立水下地网

建立水下地网就是在水下建立地网。水的电阻率要远远小于土壤的电阻率，所以工作人员经常会选择在水下建立地网，以降低电阻值。对于一些比较危险的区域或者变电站等场所，可将地网建立在附近池塘水下，以明显降低电阻。如果是在城市，可在排污管或排水管中建立地网，以降低电阻值。需注意，水下地网与接地体之间的距离不能大于1 000 m。

2.6 使用接地电阻降阻剂

使用接地电阻降阻剂的方法，一般被用于要求较高的设备材料。接地电阻降阻剂可增加设备的使用面积，也可减少电阻与土壤中介质之间的接触。此外，接地电阻降阻剂具备较多其他优点，可减少施工量，可在山区峭壁等区域帮助使用水平的接地体。该方法可极大地改善施工难度，可节约施工材料，并且比较稳定，不被气候等因素所影响[4]。

3 接地电阻降低的应用

3.1 深井式接地

深井式接地是基于不同地层之间的电阻率的不同来进行工作，可将地层分为三个类别，并分别对它们进行深井式接地。（1）土壤电阻率差别不大时，地面面积和地形会对地网造成限制，使其不能向外扩展。（2）土壤地层不均匀的情况下，即土壤下层的电阻较高时，要将深井打入到下层土壤。（3）土壤上层的电阻率较高、土壤下层是岩石时，不适合深井式接地。深井式接地一般适用于附近含有金属物质的区域或者是含有地下水的区域。

3.2 人工改善土壤电阻率

人工改善土壤电阻率就是对土壤进行一定处理，如交换土壤或者是用化学物质对土壤进行处理等，以降低电阻值。例如，黑土和粘土这类电阻率较低的土壤，可用来交换电阻率较高的土壤[5]。对土壤进行化学处理时，化学物质可能会随着雨水流失，所以并不会被大规模使用，常用的化学物质是石灰或者木炭。

4 结 论

雷电灾害会间接地造成经济损失，严重时会导致人员伤亡。随着我国社会经济的不断发展，人们必须重视雷电带来的危害。因此，本文探讨分析了常用的接地电阻降低方法，深入介绍了接地电阻降低的应用，以期为相关人员提供参考。