兩種防雷降阻材料的接地模塊效果對比

雷國慶 胡偉 涂永盛

摘? 要：長效物理降阻劑是一種較理想的防雷降阻材料，在防雷接地裝置中應用非常廣泛。鐵精粉的理化性能與長效物理降阻劑相似，是由強導電材料、防腐材料、固化材料及填充材料組成，有良好的吸水性和保水性，無散流、自然或揮發現象，不污染土壤、水源、空氣和環境，無毒害、抗腐蝕，價格僅是長效物理降阻劑的1/3。如果鐵精粉能替代長效物理降阻劑做降阻材料，那將大大減少降阻材料的成本和提高使用效益。我們將長效物理降阻劑、鐵精粉分別擠壓做成大小、形狀相同的防雷接地模塊，在同一土壤電阻率中進行對比分析，結果表明：鐵精粉在土壤中的降阻效果與長效物理降阻劑的使用效果相當，可以使用鐵精粉代替長效物理降阻劑。

關鍵詞：防雷接地;長效物理降阻劑;鐵精粉材料

中圖分類號：TM862? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0058-02

引言

防雷與接地是一個統一的整體。無論是對直擊雷的防護，還是對雷電過電壓和雷電電涌的防護，總是要把雷電流傳入大地。因此，沒有良好的接地裝置，各種防雷措施就不能發揮令人滿意的保護作用，接地裝置的性能將直接決定著防雷保護措施的實際效果。而接地電阻是表征接地體向大地泄散電流的一個基本物理參數，在接地設計中占有十分重要的地位。

接地模塊是改善接地裝置附近土壤電導性能，降低接地電阻，適應接地裝置的專用產品[1]。接地模塊在制作接地裝置中應用的非常廣泛。而常規的防雷接地模塊使用材料是長效物理降阻劑擠壓成型，我們依據這一思路利用理化性能相似，有良好的吸水性和保水性，無散流、自然或揮發現象，不污染土壤、水源、空氣和環境、無毒害、抗腐蝕，價格便宜的鐵精粉來替代長效物理降阻劑，其目的是減少成本和提高經濟效益。

1 接地、接地電阻在防雷中的作用

綜合防雷系統中，不管是接閃針、接閃網、接閃帶、接閃線，還是各種防雷電感應的SPD，能起到防雷作用最重要的環節之一，需要有良好的防雷接地。在一定的土質、氣候情況下，良好的防雷接地取決于防雷接地裝置的形狀，接地體的材料、規格和采取有效的降阻措施。合理利用防雷接地裝置既可節省人力、物力、財力，又能減少接地裝置占地面積。富蘭克林避雷原理的基本精神就是接閃、引雷入地。接閃器把雷電引來，能迅速泄放入地，達到防雷減災的目的。否則，雖有好的接閃裝置，沒有較好的防雷接地，也不能起到良好的避雷效果。把雷引來不能迅速放入大地，必然遭受雷擊，其后果就是“引狼入室”。此種比喻恰恰說明了防雷接地的重要性。

接地電阻就是電流由接地裝置流入大地再經大地流入另一接地體或向遠處擴散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻，接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無限遠處的大地電阻。接地電阻大小直接體現了接地裝置與“地”接觸的良好程度，也反映了接地裝置的規模。

2 防雷接地模塊簡介

常規的接地裝置多為金屬導體，最常見的有圓鋼、角鋼、鋼管、扁鋼、銅棒、銅板等[2]。其缺點是用料多、耗資大、穩定性差、占地面積大、使用壽命相對較短、不宜在高土壤電阻率地區使用。防雷接地模塊是一種以導電非金屬材料為主的接地體，它由導電性、化學穩定性好的非金屬材料、金屬接地體、電解質和吸濕劑組成。防雷接地模塊內置鍍鋅接地扁鋼、角鋼或圓鋼，將其與被保護的地線連接時，金屬接地體與大地的有效接觸面積將大大增加，而且與大地構成一個接觸良好的整體，接地模塊具有很強的保濕性和穩定的導電性。因此，金屬接地體與大地的接觸電阻大大減小，從而充分發揮接地模塊的降阻作用，并且大大減少接地裝置使用面積，特別適用于周邊空地小無法建地網和高電阻率土壤地區使用，而且防雷接地模塊具有無污染、無毒害、抗腐蝕、使用十分方便等優點。

3 制作防雷接地模塊的技術要點

（1）長效物理降阻劑制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，一是長效物理降阻劑;二是金屬導體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

（2）鐵精粉制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，

一是鐵精粉;二是金屬導體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

（3）鐵屑制作防雷接地模塊的主要材料包括三種，一

是鐵屑;二是金屬導體，包括扁鋼、角鋼或圓鋼;三是凝固劑。

為便于使用，也方便制作，防雷接地模塊制作成圓柱體形（如圖1）。圓柱體形模塊的尺寸規格為高800mm，直徑150mm，重量約為50kg。

4 防雷接地模塊的使用安裝方法

依據國家防雷技術規范和標準對接地裝置的技術要求[3～4]，安裝防雷接地模塊時應注意按照以下方法進行操作。

防雷接地模塊采用垂直埋置，埋置深度不小于0.8m。模塊間距離不小于4m。模塊極芯連接線用4×40mm的扁鋼。模塊極芯相互連接或與地線連接時，必須焊接，焊接長度應不少于100mm，不允許虛焊、漏焊。焊接處應清除焊渣，涂上防腐導電漆。回填土時應適量灑水，分層夯實，待模塊充分吸濕（24小時）后測量接地電阻。

5 不同材料制作的防雷接地模塊在同一土壤電阻率使用效果檢驗

為了比較不同材料制作的接地模塊的使用效果，作者在土壤電阻率ρ=650Ω.m的土壤環境中進行接地效果對比實驗。其中，常規接地裝置選用了規格為5×50×50mm的長2000mm角鋼（在實際工作中用2500mm角鋼施工很不方便，故用2000mm角鋼）;接地模塊數量使用了1～8個;實驗結果見表1，各材料價格見表2。由于夏季、冬季實驗檢測的數據差異很小，本文對季節性因素導致的接地電阻值的差異忽略不計。從表1中可以得出隨著模塊數量增多，接地電阻值也隨著減小。降阻劑、鐵精粉、鐵屑三種降阻材料經比較篩選，降阻劑和鐵精粉降阻效果接近，價格鐵精粉優于降阻劑。

6 結束語

（1）長效物理降阻劑和鐵精粉的降阻效果遠比角鋼和鐵屑降阻效果好。

（2）長效物理降阻劑降阻效果稍優于鐵精粉降阻效果。

（3）長效物理降阻劑采購不方便（少部份省、市有此材料），價格又是鐵精粉的3倍。

因此，可以明確得出如下結論：鐵精粉的降阻效果與長效物理降阻劑效果相當，價格僅是它的1/3。鐵精粉可以替代長效物理降阻劑作防雷降阻材料。所以，應當推廣使用鐵精粉作防雷降阻材料。

參考文獻：

[1]雷雨云，雷國慶.對防雷接地模塊制作參數及使用效果的探討[J].氣象與減災研究，2009，32：181-182.

[2]GB50057-94（2000年版）.建筑物防雷裝置設計規范[S].

[3]GB/T21714.4-2008.雷電防護 第1部分：總則[S].

[4]GB/T21431-2008.建筑物防雷裝置檢測技術規范[S].