3接地材料的選擇及其應(yīng)用
(1)接地材料對接地電阻的影響。決定接地電阻R大小的因素很多,我們以接地環(huán)作接地主體的情形來分析傳統(tǒng)地網(wǎng)的接地公式:
式中ρ--土壤電阻率,Ω·m
d--鋼材等效直徑,m
S--地網(wǎng)面積,m2
H--埋設(shè)深度,m
L--接地極長度,m
A--形狀系數(shù)。
式(1)表明,傳統(tǒng)的接地方式在土壤電阻率已經(jīng)確定的情況下,要想達到設(shè)計要求的電阻必須有足夠的接地面積,要降低接地電阻只有擴大接地面積,每擴大4倍的接地面積,接地電阻會降低一倍。式(2)、(3)表明,要降低接地電阻的另一個方法是加大接地材料的尺寸,但耗材太大,效果并不理想,因此需要運用更好的接地材料和施工設(shè)計方法。
(2)接地材料的選擇。廣泛使用的接地工程材料有各種金屬材料、接地體、降阻劑和離子接地系統(tǒng)等。金屬材料如扁鋼,也常用銅材替代,主要用于接地環(huán)的建設(shè),這是大多接地工程都選用的。接地體有金屬接地體(角鋼、銅棒和銅板)這類接地體壽命較短,接地電阻上升快,地網(wǎng)改造頻繁,維護費用比較高。從傳統(tǒng)金屬接地極(體)中派生出的特殊結(jié)構(gòu)的接地體(帶電解質(zhì)材料),使用效果比較好,一般稱為離子或中空接地系統(tǒng)。另外就是非金屬接地體,使用比較方便,幾乎沒有壽命的約束,各方面比較認可。
(3)接地材料應(yīng)用。通常防雷接地的接地電阻是10Ω,實際上有弱電設(shè)備的感應(yīng)防雷都要求4Ω或1Ω的接地電阻。常常有個誤區(qū),認為作到10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻就滿足了設(shè)計要求,而沒有考慮季節(jié)因數(shù)。因為,土壤電阻率是隨季節(jié)變化的,規(guī)范所要求的接地電阻實際是接地電阻的最大許可值,為了滿足這個要求,地網(wǎng)的接地電阻要求達到:
式中Rmax--接地電阻最大值,就是我們說的10Ω、4Ω或1Ω的接地電阻
ω--是季節(jié)因數(shù),根據(jù)地區(qū)和工程性質(zhì)取值,常用值為1.45。所以,我們所說的接地電阻實際是
R=6.9Ω(Rmax=10Ω),R=2.75Ω(Rmax=4Ω),R=0.65Ω(Rmax=1Ω)
這樣,地網(wǎng)才是合乎規(guī)范要求的,在土壤電阻率最高的時候(常為冬季)也滿足設(shè)計要求。
(4)各種接地材料性能比較。接地材料是接地的工作主體,材料的選擇很重要。不同的接地材料各有優(yōu)勢和局限。工程實踐中要因地制宜地合理選用接地材料,用較低的代價達到工程設(shè)計要求。幾種接地材料(方式)的比較,見表1所示。
表1 幾種接地材料(方式)的比較
? | 傳統(tǒng)接地 | 降阻劑 | 非金屬接地 | 中空接地棒 |
類型 | 接地網(wǎng)與接地極 | 接地極 | ||
地網(wǎng)建設(shè) | ? | 簡單 | ? | 較簡單 |
適用環(huán)境 | 通用 | 普通地網(wǎng)通用 | 惡劣地質(zhì)條件,腐蝕環(huán)境 | 地網(wǎng)面積小的城市或復(fù)雜山巖環(huán)境 |
價格比較 | 視土壤而定 | 低 | 較高 | 較高 |
抗腐蝕 | 低 | 有防腐作用 | 不被腐蝕 | 較好抗腐能力 |
耐候性 | 不好 | 普通 | 優(yōu)異 | 較好 |
使用壽命 | 短 | 較長 | 最長 | 最長 |