低電阻地網(wǎng)的設(shè)計(jì)

張爭(zhēng) 徐立君

摘要：本文主要針對(duì)某些有特殊要求的低電阻地網(wǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并提出了解決方案。

關(guān)鍵詞：低電阻地網(wǎng)

煙臺(tái)某科研所實(shí)驗(yàn)室購(gòu)進(jìn)一臺(tái)實(shí)驗(yàn)設(shè)備。該設(shè)備對(duì)接地電阻的要求極高，須在工頻接地電阻必不大于0.5歐姆的前提下才能正常運(yùn)行。如何科學(xué)合理、經(jīng)濟(jì)有效的設(shè)計(jì)設(shè)備接地網(wǎng)就成了一個(gè)問(wèn)題。

一、現(xiàn)場(chǎng)勘查記錄

實(shí)驗(yàn)室新進(jìn)設(shè)備放置在該科研所研發(fā)大樓一層?xùn)|北角，并設(shè)有預(yù)留的接地排。實(shí)驗(yàn)室周邊環(huán)境大致如下：

1、科研所所處位置地勢(shì)平坦，研發(fā)大樓附近地勢(shì)開(kāi)闊，北側(cè)為草坪停車(chē)場(chǎng)，長(zhǎng)度約120米，寬度約28米。東側(cè)為過(guò)道和綠化景觀。

2、該地土壤電阻率經(jīng)測(cè)量，為約為75.0-80.0歐·米。

3、煙臺(tái)地區(qū)的雷暴日為23.2 d/a。

二、地網(wǎng)面積分析

根據(jù)《交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì)》GB 50065-2011、《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB 50169-2006規(guī)范，并結(jié)合大樓及附近的特性，設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的形狀和均壓帶的布置方式、地網(wǎng)的面積（自然接地體和人工接地網(wǎng)的大小），來(lái)計(jì)算工頻接地電阻值。

工頻接地電阻依據(jù)公式可計(jì)算：

（ρ為土壤電阻率，S為地網(wǎng)面積）

如果接地電阻要求不大于0.5歐姆，土壤電阻率為80.0歐·米，根據(jù)計(jì)算可得出設(shè)計(jì)地網(wǎng)的接地面積要求：

→ 0.5=0.5× → S = 2

S=80.02=6400.00M2

根據(jù)計(jì)算可得，如果要做到接地電阻不大于0.5歐姆的接地電阻要求，要建設(shè)一個(gè)地網(wǎng)面積不小于6400.00 m2的要求，而可用的大樓后面綠化草坪面積約3360 m2不能滿足要求。

地網(wǎng)建設(shè)面積不能滿足要求，考慮大樓本身的自然接地電阻不大于1歐姆，采用大樓自然接地與人工接地聯(lián)合的方式，聯(lián)合接地時(shí)采用如下計(jì)算：

（R1為自然接地體接地電阻，R2為人工地網(wǎng)接地電阻， 為利用系數(shù)，一般小于0.75）

→ 0.5=0.75× → R2= 2 =0.5×

S=400 m2 （考慮冗余，S選取800 m2）

由計(jì)算可得，在原地建設(shè)一個(gè)800 m2的地網(wǎng)是可行的，并且也減少了施工的難度，不僅解決了建設(shè)地網(wǎng)建設(shè)面積的要求，也大大減少了建設(shè)地網(wǎng)的成本。

三、接地型式分析

地網(wǎng)面積初步確定后，根據(jù)接地的規(guī)范要求，地網(wǎng)可以采用方孔地網(wǎng)，也可用長(zhǎng)孔地網(wǎng)，長(zhǎng)孔地網(wǎng)和方孔地網(wǎng)的工頻接地電阻與跨步電勢(shì)相差很少，而鋼材幾乎少了一半。但是方孔地網(wǎng)的沖擊接地電阻比長(zhǎng)孔地網(wǎng)小很多，平行導(dǎo)體之間的間距一般為5米，如下圖：

接地網(wǎng)的埋深還應(yīng)考慮其它方面的用途，以不低于0.8m為宜；在經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面，距離不小于2.0米，局部不小于1.0米。水平接地體宜選用40×4 mm或50×5 mm熱鍍鋅扁鋼，垂直接地體考慮使用非金屬接地模塊（石墨地極）或銅接地極，這樣既有助于降低接地電阻又可以延緩腐蝕延長(zhǎng)接地的年限保持接地電阻阻值穩(wěn)定，確定實(shí)驗(yàn)設(shè)備正常工作。

為了減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長(zhǎng)度的兩倍，水平接地體間距不宜小于5m，接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m，敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)，各局部地網(wǎng)之間的連接不應(yīng)小于兩根干線，地網(wǎng)邊緣宜敷設(shè)成閉合。

四、結(jié)論

通過(guò)上述分析與計(jì)算得出如下結(jié)論：

1.人工地網(wǎng)的敷設(shè)采用外延法，大樓自然接地與人工接地相結(jié)合；

2.經(jīng)過(guò)計(jì)算聯(lián)合接地新建（土壤電阻率按80歐·米計(jì)算，）最小的地網(wǎng)建設(shè)面積應(yīng)考慮不小于800 m2；

3.考慮到自然接地體的應(yīng)用，外延地網(wǎng)的面積可縮小，但考慮土壤電阻率不完全均勻，綠地新建地網(wǎng)面積按40.0m×20.0m長(zhǎng)孔地網(wǎng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)，因?yàn)樵摻拥仉娮?.5歐姆要求是工頻接地電阻，長(zhǎng)孔與方孔工頻接地電阻效果相當(dāng)，并長(zhǎng)孔地網(wǎng)節(jié)省材料約半；

4.水平接地體可用50×5mm熱鍍鋅扁鋼，在腐蝕場(chǎng)所，可配合高效膨潤(rùn)降阻防腐劑，接地極采用石墨或銅地極；

5.新地網(wǎng)埋深不小于0.8米，在經(jīng)常有人出入的走道處，應(yīng)鋪設(shè)礫石、瀝青路面，距離不小于2.0米，局部不小于1.0米；

6.為了減少相鄰接地體的屏蔽作用，垂直接地體的間距不宜小于其長(zhǎng)度的兩倍，水平接地體間距不宜小于5m，接地體與建筑物的距離不宜小于1.5m，敷設(shè)環(huán)形接地網(wǎng)，各局部地網(wǎng)之間的連接不應(yīng)小于兩根干線，地網(wǎng)邊緣宜敷設(shè)成閉合。

7.為了減少接地線到設(shè)備的電阻大小，連接地網(wǎng)與設(shè)備的接地采用50×5的扁鋼，并采用熔接技術(shù)。

參考文獻(xiàn)：

[1] GB 50057-2010.建筑物防雷技術(shù)規(guī)范.[S]

[2] GB 50065-2011.交流電氣裝置的接地設(shè)計(jì).[S]

[3] GB 50169-2006.電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》.[S]