【文章內(nèi)容簡介】 與面積成正比，所以接地網(wǎng)面積與接地電阻成反比。減小接地網(wǎng)接地電阻，增大接地網(wǎng)面積是可行途徑。一個有多根水平接地體組成的接地網(wǎng)可以近似地看成一塊孤立的平板，借用平板接地體接地電阻計算公式，當平板面積增大一倍時，%。 依據(jù)電容概念，增加垂直接地體可以增大接地網(wǎng)電容。當增加的垂直接地體長度和接地網(wǎng)長、寬尺寸可比擬時，接地網(wǎng)由原來的近似于平板接地體趨近于一個半球接地體，電容會有較大增加，接地電阻會有較大減小。由埋深為零半徑為ｒ的圓盤和半徑為ｒ的半球電容之比4ε r／2πεr可得，接地電阻將減小36%。但是對于大型接地網(wǎng)，其電容主要是由它的面積尺寸決定，附加于接地網(wǎng)上有限長度（2~3m）的垂直接地體，不足以改變決定電容大小的幾何尺寸，因而電容增加不大，亦接地電阻減小不多。所以大型接地網(wǎng)不應(yīng)加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法，垂直接地體僅作為加強集中接地散泄雷電流之用。唯一有效的途徑是采用深井接地。 在高電阻率地區(qū)采用人工改善地電阻率的方法，對減小接地電阻具有一定效果。例如，對于一個半徑為ｒ的半圓球接地體而言，其接地電阻的 50%集中在自接地體表面至距球心2r的半圓球內(nèi)，如果將r至2r間的土壤電阻率降低，可使接地電阻大大減小。 設(shè)原地電阻率為ρ2，將r至2r范圍內(nèi)的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1置換，則半圓球接地體的接地電阻為：RX=(+)/4лr 置換前的接地電阻 RX為： RX=/2πr R與RX之比為： R/RX=(+)/2 當，上式改寫為： R=RX/2=/4r 故接地電阻減小的百分數(shù)為50%。另外由上式可以看出，用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤，相當于將半球接地體的半徑由R增大到2R，由于接地體幾何尺寸的增加，而使接地電阻減小。 在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方，可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規(guī)律，往往在達到一定深度后，地電阻率會突然減小很多。因此利用大地性質(zhì)，深埋接地體后，使接地體深入到地電阻率低的地層中，通過小的地電阻率來達到減小接地電阻的目的。 對于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方，由于地電阻率變化不大，增加接地網(wǎng)的埋深只是增大接地網(wǎng)的電容。利用電容的概念，電容具有儲藏電場能量的本領(lǐng)，它所儲藏的能量，不是儲藏在極板上，而是儲藏在整個介電質(zhì)中，即整個電廠中：介電質(zhì)中的能量密度，既與介電系數(shù)有關(guān)，又與電場的分布有關(guān)，因此，比起接地網(wǎng)的幾何尺寸小得多的有限埋深，所增加的儲藏能量的介質(zhì)空間極為有限；在有限空間中的能量密度又小，儲藏的總能量也就增加不多，即電容增加不大，所以對減小接地電阻作用不大，不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。深埋接地體和敷設(shè)水下接地網(wǎng)可以大大降低直流電阻，但對降低交流電阻作用不大，故國軍標不推薦使用該法。但結(jié)合基地航天測試實際情況，主要是低頻信號，此法簡單，效果明顯，可以使用。 在有適宜水源的地方敷設(shè)水下接地網(wǎng)，由于水的電阻率比地電阻率小的多，可以取得比較明顯的減小接地電阻的效果。而且敷設(shè)水下接地網(wǎng)施工比較簡便，接地電阻比較穩(wěn)定，運行可靠，但應(yīng)注意水下接地網(wǎng)距接地對象的距離一般不大于1000m。在接地極周圍敷設(shè)了降阻劑后，可以起到增大接地極外形尺寸，降低接觸電阻的作用。降阻劑是由幾種物質(zhì)配制而成的化學(xué)降阻劑，是具有導(dǎo)電性能良好的強電解質(zhì)和水分。這些強電解質(zhì)和水分被網(wǎng)狀膠體所包圍，網(wǎng)狀膠體的空格又被部分水解的膠體所填充，使它不致于隨地下水和雨水而流失，因而能長期保持良好的導(dǎo)電作用。而降低阻劑的主要作用是降低與地網(wǎng)接觸的局部土壤電阻率,換句話說,是降低地網(wǎng)與土壤的接觸電阻,而不是降低地網(wǎng)本身的接地電阻。這是目前采用的一種較新和積極推廣普及的方法。降阻劑已有超過二十年的工程運用歷史，經(jīng)過不斷的實踐和改進，現(xiàn)在無論是性能還是使用施工工藝都已經(jīng)是相當成熟的產(chǎn)品了。電解離子接地系統(tǒng)（Ionic Earthing Array，簡稱IEA）。IEA近幾年在新建變電所中得到廣泛的應(yīng)用，并取得一定的效果。有研究和實踐證明：土壤電阻率過高的直接原因是因為缺乏自由離子在土壤中的輔助導(dǎo)電作用，IEA能在土壤中提供大量的自由離子，從而有效的解決接地問題。IEA由先進的陶瓷復(fù)合材料、合金電極、中性離子化合物組成，以確保能提供穩(wěn)定的、可靠的接地保護。IEA的主體是銅合金管，以確保較高的導(dǎo)電性能及較長的使用壽命，其內(nèi)部含有特制的、無毒的電解離子化合物，能夠吸收空氣中的水分，通過潮解作用，將活性電解離子有效釋放到周圍土壤中，正是因為IEA不斷的自動釋放活性電解離子使得周圍土壤的導(dǎo)電性能能始終保持在較高水平，于是故障電流能順暢的擴散到周圍的土壤中，從而充分發(fā)揮接地系統(tǒng)的保護作用。另外，IEA所包含的特制回填料具有非常好的膨脹性、吸水性及離子滲透性，使IEA與周圍的土壤保持良好的接觸界面，無論天氣或周圍環(huán)境如何變化，都能使IEA保持最佳的接地保護效果。但投資相對也是比較大的。如何降低接地電阻目前已成為工程建設(shè)的難點之一，除了以上方法外，增加地網(wǎng)的埋設(shè)深度、利用深孔爆破接地技術(shù)、自然接地體、局部換土、深井接地、擴大接地面積和采用兩層水平接地網(wǎng)等等也都有一定的可行性。根據(jù)各個工程的不同情況可以選擇適合的降阻措施，而各種方法也不是孤立的，可以相互配合，以取得更好的實際效果。 在高土壤電阻率地區(qū)，當在發(fā)電廠、變電所2000m以內(nèi)有較低電阻率的土壤時，可敷設(shè)引外接地極；這就要求在確定降阻方案時要對發(fā)電廠、變電所周圍進行認真的勘探、測量，測量出發(fā)電廠、變電所四周土壤電阻率沿水平方向上的分布，找出土壤電阻率較低和適合做引外接地的地方。因為在山區(qū)、丘玲地區(qū)土壤電阻率在水平方向上大都呈不均勻分布，即總有一些地方的土壤電阻率相對較低，可以的引外接地。在降阻措施中外延接地是最簡單有效的，也是在接地工程中最常應(yīng)用的措施。在設(shè)計外延接地時，應(yīng)首先考慮降阻的需要決定外延地網(wǎng)的大?。涸倏紤]安全的需要決定外延地網(wǎng)的網(wǎng)格布置、埋深和形狀：還要考慮外延地網(wǎng)不被破壞和妨礙以后的建設(shè)等綜合因素。同時在設(shè)計外延接地時還要盡量的考慮減少接地體之間的相互屏蔽，使之發(fā)揮最大的降阻效果，節(jié)約投資。 深井式接地及其應(yīng)用當?shù)叵律顚佑休^低土壤電阻率的地質(zhì)結(jié)構(gòu)時可采用深井式接地極進行降阻或構(gòu)成立體地網(wǎng)。采用深井式接地極時要求對接地裝置及其四周測出垂直方向上的土壤電阻率分布。現(xiàn)場可采周等距四極法測量土壤電阻率，用等距四極法測量土壤電阻率時，改變間距離a時，可測出不同深度的土壤電阻率。，所以改變不同的極間距離可測出不同深度的土壤電阻率。單個深井式接地極接地電阻可按下式計算 （）式中ρ—平均視在土壤電阻率（Ωm）；l—垂直接地極的長度（m）；a—垂直接地極的半徑（m）；R—接地電阻（Ω）。采用深井式接地極可減少占地，接地裝置的接地電阻受氣候影響較小，接地問題在廠、站內(nèi)解決不與周圍農(nóng)民發(fā)生關(guān)系，因而受到電力系統(tǒng)的偏愛。但采用深井式接地極同樣要考慮屏蔽問題，深井式接地極一般應(yīng)設(shè)在水平地網(wǎng)的邊緣，深井式接地極之間的間距應(yīng)達到接地極長度的2~3倍，才能取得較好的降阻效果。現(xiàn)場適合于采用深井式接地極的場所較少，只有在地下有金屬礦，或北方地表土壤干燥，而地下水豐富的場所才適用；而一般的地區(qū)往往都是深層土壤的土壤電阻率高于表層的土壤電阻率，特別是深層為巖石的山區(qū)和坵嶺地區(qū)，深層土壤電阻率往往運高于上層土壤的電阻率，這時是不適合于采用深井式接地極的。再則深井式接地極的施工費用往往大于水平接地體施工費用的若干倍，就是均勻土壤采用深井式接地極也是不經(jīng)濟的。對于線路桿塔接地、避雷針接地等以防雷為主要目的的接地裝置就更不宜采用深井式接地極，而應(yīng)以有效降低沖擊接地電阻為主，因為雷電流是高頻電流，有很強的趨膚性，一般沿地表散流，深層土壤散流作用很差，所以深井式接地極對以防雷為主的接地效果不大。化學(xué)降阻劑在土壤中有一定的滲透能力和擴散能力,能降低土壤電阻率,從而能降低變電站地網(wǎng)的接地電阻。其缺點是容易隨雨水流失,很難保持長效。此外,一些化學(xué)降阻劑或礦碴降阻劑由于含有毒性重金屬,對接地極腐蝕嚴重,降低了地極的使用壽命。更重要的是,化學(xué)降阻劑埋于地下,會污染地下水,對周圍造成安全威脅,特別是附近有飲水井時,會對人畜的健康造成危害。近年來,發(fā)明了1種新的降阻技術(shù),國外叫做“電解離子接地列陣”(Ionic Earthing Array),簡稱IEA技術(shù)。該項專利技術(shù)是將某種陶瓷合金化合物(固體)裝入有孔的銅管或銅合金管中,由于管內(nèi)含有電解離子化合物,每根銅管就變成一個電解離子接地極。銅管的作用有:(1)保證地極有較高的導(dǎo)電性能。(2)保護管內(nèi)電解離子化合物有較長的使用壽命(減緩管內(nèi)電解離子化合物隨雨水流失的速度)當銅管埋入地下時,通過銅管呼吸孔,電解離子化合物吸收水分,發(fā)生潮解,將活性電解離子通過管孔有效地釋放到周圍土壤中。由于銅管不斷釋放活性電解離子,不但能降低周圍土壤的電阻率,還可以較長時間的保持土壤的電阻率,起到長效的作用。由于電解離子銅管在使用時總是多根、直線排列或交叉垂直排列,形成了一個電解地極列陣,因此,電解離子接地列陣技術(shù)由此得名。這項新技術(shù)已先后在廣西、云南、四川、貴州、北京、湖南各省市推廣應(yīng)用,收到了較好的降低接地電阻的效果。 降阻劑降阻 采用降阻劑降阻降阻劑由電解質(zhì)、防腐劑、固化劑、潤滑劑及填充材料組成，通常可分為2大類:化學(xué)降阻劑和物理降阻劑。化學(xué)降阻劑原理是借助化合物的離子改善土壤的導(dǎo)電特性從而降低地網(wǎng)的接地電阻，有較強的時效性。物理降阻劑工作原理是借助其本身的低電阻率成份(主要材料為碳粉)在土壤中的滲透，降低接地體與土壤間的接觸電阻，效果比較穩(wěn)定。降阻材料品種很多，一般為粉末狀，可分為通用型、灌樁型、復(fù)合型、輔助滲透型及導(dǎo)電防腐涂料(液體)等。粉末狀降阻劑主要用于變電所、升壓開關(guān)站的接地系統(tǒng)，導(dǎo)電防腐涂料主要用于金屬接地體的焊接接頭及U形伸縮過縫。粉末降阻劑是物理型降阻劑，使用導(dǎo)電型無機硅酸鹽類材料，采用水硬化技術(shù)，加水固化后具有很高的力學(xué)強度和穩(wěn)定的物理性，能對包覆在其中的金屬導(dǎo)電體有永久的防銹保護作用并可增加接地面積。m ~m，具有良好的接地降阻性能。普通型、復(fù)合型降阻劑主要用于包覆金屬導(dǎo)體或桿塔的基礎(chǔ)外層、墊層。灌樁型主要用于深層接地樁用(管型接地樁)，輔助滲透型主要撒在接地體表面的回填土周圍，能增加導(dǎo)電滲透功能，減少接觸電阻，在其滲透范圍內(nèi)與土壤共同形成穩(wěn)定的低電阻層，最大限度地降低接地電阻。降阻劑的降阻效果是不可置疑的，因為降阻劑己在實際的接地工程中得到大量的，長期的應(yīng)用，并被寫進國家標準和相關(guān)行業(yè)標準，降阻劑的降阻機理主要體現(xiàn)在以下幾方面：（1）由于降阻劑的擴散和滲透作用，降低接地體周圍的土壤電阻率，關(guān)于擴散和滲透作用，一般化學(xué)降阻劑強于其他型式的降阻劑，膨潤土類的降阻劑擴散和滲透作用較差，但降阻劑的穩(wěn)定性和長效性與擴散和滲透作用是矛盾的。擴散和滲透好的降阻劑其穩(wěn)定性和長效性都比較差，因為擴散和滲透性強的降阻劑容易隨雨水的流失而流失。（2）接地體同周圍施加降阻劑后，相當于擴大了接地體的有效截面，這機理對固體降阻劑和膨潤土類降阻劑最為明顯，而化學(xué)降阻劑和樹指狀的降阻劑隨著時間的流失有效截面的增大則不太明顯，會越來越小。（3）消除接觸電阻，接地體的接地電阻R可以分為兩部分，一是接地體與周圍的大地所呈現(xiàn)的電阻Rd；二是接地體與周圍土壤的接觸電阻Rj，R=Rd+Rj，Rj的大小與接地極周圍的土壤有關(guān)，一般土質(zhì)越密實，接觸電阻越小，土壤越松散，接觸電阻越大；接觸電阻還與電極表面狀況有關(guān)，接地極表面越光滑，接觸電阻越小，接地極表面越粗糙，接觸電阻越大。接地極生銹后，接觸電阻會逐漸增大。接地體施加降阻劑后，會減少或消除接觸電阻，但只有某些物理降阻劑和膨潤土類降阻劑才具有這方面的功能，而化學(xué)降阻劑和流質(zhì)降阻劑則不具有這方面的功能，有些降阻劑由于腐蝕還會使接觸電阻變大。（4）降阻劑的吸水性和保水性改善并保持土壤導(dǎo)電性能，土壤的導(dǎo)電性能除了與土壤所含金屬導(dǎo)電離了的濃度有關(guān)外，還與土壤的含水量有關(guān)。某些降阻劑具有較強的吸水性和保水性，如膨潤土類降阻劑，具有較強的吸水性，吸水后體積膨脹并能長期保持水分成為漿糊狀，使接地電阻一直保持穩(wěn)定不受氣候的影響。降阻劑施于金屬接地體周圍后，緊緊地包裹在接地體周圍并與土壤層緊密連接，形成一個直徑較