防雷地网安装与接地电阻测试

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接地系统是防雷工程建设中施工难度最大也是最重要的一个分项，由于环境的不同接地网的设计也存在较大差异。系统的接地工程主要由接地体、连接线组成接地网络，其中影响接地效果的主要因素有土壤电阻率、接地体的选择.接地材料的防腐和合理的规划接地网络。因此接地网的设计和工程实施是目前研究的主要课题。
一、接地材料的分类与选择
不同的行业，不同的地域使用的接地材料也不尽相同，目前市场上使用率最高的接地材料还是金属材料，主要有铜板、角钢和扁钢等；但是由于接地环境的不同和用户需求也不尽相同。在有些环境和情况下是不适合使用金属接地材料的，例如在高腐蚀土壤中金属接地材料在很短的时间就被腐蚀而丧失接地的功能。不同的接地材料有着不同的特点，根据其特点结合环境使用是接地工程前期应该考虑的问题。
接地材料可分为金属接地材料与非金属接地材料两类。
1、金属接地材料
从80年代末到现在占领接地材料榜首的仍然是金属接地材料（这里主要指铜材和钢材），由于其具备良好的导电性和经济性是接地工程中最重要的材料之一，但是由于金属材料存在腐蚀问题，对接地电阻的影响也比较大，是安全生产中的一个大的隐患，这个问题一直困扰着用户。一般在通信系统中早期的地网每四年就重新改造一次，其主要原因就是因为金属材料的腐蚀问题，而在盐碱地区往往一两年就要重新改造。而近年生产资料价格猛涨造成接地成本增加，使得金属接地材料的缺点逐渐突显；
2、非金属接地材料(石墨接地模块)
非金属接地材料是目前通信行业新生的一种金属接地体的替换产品，由于其特有的抗腐蚀性能和良好的导电性。
二、不同地质环境下的优选接地工艺的优化
1、高山地区的地网制作工艺
一般高山地区都是地网制作的难点，一般采用的是钻孔接地的方法；（主要针对岩石层面)高山一般多岩石，在岩石上做地网并不是不可能的事情。在地表土层下采用钻孔方式打孔φ200*2000-3000mm（视环境而定），底部采用爆破方式捣碎地层岩石形成缝隙，浇注填充剂垂直放入非金属接地体，之后加入高分子降阻剂后适当加水，在加水下沉3-4小时后加入无水状态的高分子降阻剂和适量填充剂后在距地表土层800mm处夯实，至此垂直接地体敷设完毕，开始敷设水平接地网；水平地网采用35平方以上铜缆拨皮后适当涂刷导电胶并在距地表500毫米处做水平地网线槽，线槽宽为200毫米，在线槽上施放无水状态高分子降阻剂和适量填充剂将刷好导电胶的电缆按照网格形状敷设好后埋土夯实；接地网的接地距离可以按照1.5*1.5/3.0*3.0m的距离敷设，每个十字型交叉点作为一个垂直接地体的连接点，最后把地网表层用细土填埋。
2、盐碱风化石等地质条件下的地网制作
盐碱地区的土壤中含有较高的腐蚀性物质，所以在一般这种环境下是不采用金属材料作为接地体的，非金属材料非常适合在这里使用，这里介绍膨胀石墨体在盐碱风化石地质的埋植方法。风化石类的地质条件一类主要是由完全风化石，另一类是由风化石和巨大花岗石混合物组成，土壤电阻率都在2000欧米以上，在这样的条件下制作地网是非常困难的，工人施工难度陡然增大，有很多同行对此望而却步。改善施工难度的方法是在施工前开挖浇灌充足的水，由于风化石组织结构较疏松，水分能渗透风化石内部当中，最好让其泡12小时以上，这时风化石强度只相当于沙子被压实的状态，很容易施工的，这时在挖深1.2米宽0.2米的沟槽，如遇到巨大花岗石可绕过其安装，这时在安装膨胀石墨接地体水平放置，外面包裹填充剂，接地体之间用扁钢连接，节点防腐处理，只需十数块膨胀石墨接地体就可达到技术要求。注意回填土最好使用细黑土，如无条件也可使用挖出来的风化石，但一定要注意在刚回填的时候不要用大块的风化石，尽量用细小的风化石土，一定要分层夯实。还有一类情况是土壤表面为10厘米厚的黑土，而在黑土下面完全是颗粒差不多的大小的铁板砂，这是制作地网非常头痛的事，把表层的黑土去掉，挖开下面的铁板砂，每个接地极挖1.5米深的坑，这时每个坑由于铁板砂的松散性很容易塌方的，如有挡板挡住周围的铁板砂最好，若无有挡板把坑挖的大一些即可，这时在坑的底部垂直于地面打一根长1.5-2米直径φ30毫米的镀锌铁管，在松散的铁板砂上施工是很容易的，在安装好的铁管上垂直连接膨胀石墨接地体，在距地表0.5米处作横向扁铁连接，十字交叉点相互连接，节点防腐处理，直接回填铁板砂即可，接电阻值都可满足使用要求。
3、特殊环境下的接地体制作



根据特殊的接地需要可以采用非金属接地棒制作活动的接地装置，由于非金属接地体具有较高的抗腐蚀性，所以非常适合在河流使用，从河流使用效果看，膨胀形非金属石墨体在浸入河水完全吸水后，比角钢放置河水中的效果高7倍。一只角钢放置河水中20m的电阻是7-8Ω，膨胀石墨的接地电阻达到0.6-1.0Ω；经过半年多的使用，反馈效果良好。
通常,防雷接地的接地电阻是5 Ω ,实际上有弱电设备的感应防雷都要求4 Ω 或1 Ω 的接地电阻。需要特别指出的是:土壤电阻率是随季节变化的,规范所要求的接地电阻只是接地电阻的最大许可值,而实际地网的接地电阻应该是:
　　　R = Rmax/ ω
式中: Rmax 为接地电阻最大值,即前述的5Ω、4 Ω或1 Ω; ω是季节因数,根据地区和工程性质取值,常用值为1. 45 。因此,对应前述的5Ω，4 Ω，1 Ω ,接地电阻实际应是6. 9 Ω，2. 75 Ω，0. 65 Ω。按此电阻施工的地网才是合乎规范要求的,在土壤电阻率最高时(常为冬季) 也能满足设计要求。接地工程本身的特点决定了周围环境对工程效果有决定性的影响,脱离了工程所在地的具体情况设计接地工程是不可行的,设计的优劣取决于对当地土壤环境的诸多因素的综合考虑。土壤电阻率、土层结构、含水情况、季节因数、气候和可施工面积等因素都会影响接地网的形状、大小、工艺材料的选择。
4、接地系统的防腐
接地网的防腐处理是直接影响地网接地效果和有效接地寿命的关键，接地网的防腐主要取决于以下3个因素：1）接地体材料选择，2）地质条件因素3）采用的防腐措施
不同的接地材料有效的抗腐蚀能力也不同，从理论上讲，多数有色金属如铜、铝、铅、锌都具有较好的抗腐蚀能力，其中铜和铅在接地材料中用得较多。但是直接用有色金属作接地体也有不足之处。其一价格昂贵，成本提高；其二钢性不够，施工困难。解决刚性不够的唯一方法又得增大截面积。据计算，接地体的直径增加30％，截面积可增大70％；直径增加50％，截面积可增加125％，也就是要多耗70％～125％的有色金属。这无疑又使一次性投入成本成倍地增加。采用铜作接地体，虽然使用寿命提高了1－2倍，但成本却增加了5－6倍。（主要使用铜包钢接地棒）所以在一般环境下非金属接地材料是最好的金属材料替代品。铜包钢防腐等性能优良，在铜包钢施工的过程中，接地体是垂直于地面打进土壤中，由于铜是较软的，而土壤中的情况又千差万别，铜包钢进入土壤中，表面的铜很容易被划伤的，划伤后的接地体会露出内部钢铁，不同的金属在土壤中会加速其腐蚀性，铜包钢是一节一节相互连接的，每节之间连接用的是连接器，连接器的直径要比铜包钢直径大，这时第一节打入地面后，打入第二节由于连接器的直径比铜包钢直径大，第二节以上的是不会与土壤接触的，至少不会完全接触的，接触的是连接器，这对接地电阻值是有影响的。国内铜包钢的生产厂家是采用钢杆穿入铜管中，然后拉长铜管，让其管径缩小使其附在钢杆上，为了让钢杆顺利地穿入铜管当中，生产过程中会在钢杆的外壁和铜管的内壁涂抹大量的润滑油，拉伸铜管后大部分润滑油被挤出。但是还是有少量的润滑油残存在里面的，而这点残存会在钢杆与铜管之间形成很薄的油膜，这层油膜是绝缘的同时油也会分解成酸性物质从内部腐蚀钢棒，所以既影响本身的电阻又影响故障电流顺利地通过它散流到土壤中。
地质条件决定所选用的接地材料：离子接地棒适合在城市不具备施工空间的地方使用，例如城市建筑群等；而对于山地条件则比较适合使用非金属接地棒，由于在山野离子棒自身的吸水性并不能满足自身稳定接地电阻的需要，常常需要增加盐类，而岩石环境又是失水环境，所以这种环境下就应该选用吸水性好有具有较高强度的非金属接地棒作为接地体，同时在野外也要考虑使用离子接地棒可能丢失问题；在一般土壤环境比较适合使用压制的非金属接地体，所以根据环境不同采用不同的材料作为接地体也是延长有效接地寿命的方法；
采用不同的接地保护方法也是关键的问题，对于金属材料的地网往往采用牺牲阳极阴极保护法是一种电化学保护方法，就是将被保护金属和一种可以提供阴极保护电流的金属或合金(即阳极)相连，使被保护体极化以降低腐蚀速率的方法。在被保护金属与牺牲阳级所形成的大地电池中，被保护金属体为阴极，牺牲阳极的电位往往负于被保护金属体的电位值，在保护电池中是阳极，被腐蚀消耗，故称之为“牺牲”阳极，从而达到对阴极(被保护金属体)保护的目的。这里所常用的“牺牲阳极”的材料通常是高纯镁及镁合金、高纯锌及锌合金、铝合金等。
把接地做好是很关键的一件事，这也是复杂的系统工程，在不同的条件下选用适合本地区的接地材料，在有限的资金情况下，做好一个合格的地网不仅要考虑资金的因素，更要考虑性能因素，比如使用金属材料的传统接地，在工程造价上可能不会太高，但是它的使用寿命短，使用非金属接地体要比金属材料的传统接地高一些，但其使用寿命要比传统接地的寿命高出好几倍，根据其寿命传统接地平均每年造价不低于3-4千元，而非金属接地体根据其寿命平均每年造价不高于3-4百元，这还不包括因地网不合格改造的工程费用，这些都是应该在选择接地材料时加以考虑的。在现代随着微电子技术的迅猛发展，它对环境要求也越来越高，有一个很小的流涌就可以使设备损坏，人们对接地系统的重视程度也逐步提高，接地作的好与坏直接关系到设备能否正常运行，是否有安全隐患的大问题。#p#分页标题#e#
三、接地电阻测试
在接地装置中有两个重要参数：1、接地电阻值；2、接地网结构。现在看来，虽然接地网的结构和系统等电位很重要，但是低阻的接地装置，是设备正常、安全运行的基础。特别是在防雷接地，要在瞬间将几十KA的雷电流到大地，接地电阻越小散流越快，雷击后高电位保持的时间就短，危险性就小。总之接地电阻越小，效果越好，被保护的对象就越安全。
对接地电阻测量的准确性是判断接地装置是否合格的重要因素。我们在日常的工作中不管是工程方还是检测机构，对接地电阻的测量方法都存在着异议，特别是不同方式进行测量时出现的测量值相差很大，更是不知道怎么判断。值得提出的是，在我们有些地方的检测中，甚至有很多检测人员不懂得测量原理，使得测量值无法准确。有个检测机构的工程师用电子接式仪表检测一个地网时，他先在水泥地上倒两处水把电压极、电流极往上一放；再用100M长的6平方米多股铜线接到接地极上（线是卷在一起的），测量结果是5欧姆。把100M线展开，电压、电流极不变，测得结果是2欧姆。再把电压、电流极插在均匀的土壤里，测得的结果是1.2欧姆。再把100M线改成5M线，测得结果为0.4欧姆。从测试结果分析来看，得出如下结论：
1、测量线的加长，特别是卷在一起，由于电感大，测量值偏高很大。所以在我们测量高楼接地值的时候，拉长线测量接地值是不准确的。这是因为高层建筑测量时，高层建筑物接地引线与地之间存在着一定的阻值（R地线）另外从高层建筑物上面测量点向地面仪表所引接的测试线，在空中的部分存在线电感。（ML）所以高层建筑接地点测量的阻值为R=R地线+WL+R地。地面测量接地电阻R=R地。测量数据比地面测量时跳动要严重，这是因为测试线在空中的加长，如同一根天线将空中一些无线电、电磁杂波等信号通过测试线引向仪表，而产生严重干扰，使测量数据跳动，解决的方法是，用一根同轴线作为测试引线，将同轴线和芯连接在一起，并接在测试点上。将同轴线另一端的屏蔽线接在仪表的C2端上（即电流极），将同轴线芯线接在仪表P2端上（即电压极），这样能较好地解决测量高层接地电阻由于引线过长造成干扰影响。
2、电子接地仪表测量接地体，用水渗透接触电压、电流极时，由于接触不好产生的接触电阻大，影响测量值。只有在没有地方插电压、电流极时才采用这种方法，但是必须是真正水渗透到土壤，电压、电流极必须是和水良好接触。尽量减少接触电阻，减少误差。
地网工频电阻的测试：测试基本原理：对地网注入电流，测其电压，计算电阻，R=U/I，常用仪器：地阻测试仪、电流电压表测试方法：d大于2—5倍地网平面对角长度D。
普通地阻测试仪（摇表、电子接地测量仪）：小型地网，地阻大于0.5欧，x/d=0.5。大电流专用测试仪：大型地网，地阻小于0.5欧，当测试点是地网中心点时，x/d=0.618。当测试点是地网的边缘点时，x/d=0.5-0.55。
实际测试时，电压极前后移动d的5%左右共测得3个地阻值，如这3个值相差不大（一般要求10%内，DL大量75/92规定为5%），则这3个值得平均为地工频电阻的真值。如3个结果相差悬殊，则说明d和x的值不对，需要调整。
测试时还要考虑测试方向的地下结构，是否有大型金属物、管道、下水道等。这些都对测试结果有很大影响。因为影响了x/d值。
最终测试值：如场地许可，多个方向都测试，电流极与电压极在30度测试。只要方法正确，取其中最小值为地网接地工频电阻的真值。在测接地电阻时，有些因素造成接地电阻不准确：
1、（地网）周边土壤构成不一致，地质不一，紧密、干湿程度不一样，具有分散性，地表面杂散电流、特别是架空地线、地下水管、电缆外皮等等，对测试影响特别大。解决的方法是，取不同的点进行测量，取平均值。
2、测试线方向不对，距离不够长，解决的方法是，找准测试方向和距离。
3、辅助接地极电阻过大。解决的方法是，在地桩处泼水或使用降阻剂降低电流极的接地电阻。
4、测试夹与接地测量点接触电阻过大。解决的方法是，将接触点用锉刀或砂纸磨光，用测试线夹子充分夹好磨光触点。
5、干扰影响。解决的方法，调整放线方向，尽量避开干扰大的方向，使仪表读数减少跳动。
6、仪表使用问题。电池电量不足，解决的方法是，更换电池。仪表精确度下降，解决的方法是，重新校准为零。接地电阻的测试值的准确性，是我们判断接地是否良好的重要因素之一。测值一旦不准确既浪费人力物力（测值偏大），又会给接地设备带来安全隐患（测值偏小）。所以在我们工作中一定要正确使用测量工具，科学制定测量方法和科学得出准确数据。