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第七章第七章 避雷接地避雷接地1 1、接地的分类、接地的分类2 2、接地电阻、冲击接地电阻、土壤电阻率、接地电阻、冲击接地电阻、土壤电阻率3 3、降低接地电阻方法、降低接地电阻方法4 4、土壤电阻率、接地电阻的测量方法、土壤电阻率、接地电阻的测量方法要求掌握的知识点：要求掌握的知识点：4.1 概述概述1 1、富兰克林、富兰克林17541754年发明了避雷针，如图，其下端年发明了避雷针，如图，其下端埋入地中，恰好相当于现在的所谓接地电极（接地埋入地中，恰好相当于现在的所谓接地电极（接地体）。由于避雷针是把雷电的能量安全释放入地的体）。由于避雷针是把雷电的能量安全释放入地的设备设备,它的接地体与大地稳妥连接这就产生了接地它的接地体与大地稳妥连接这就产生了接地技术。技术。2 2、莫尔斯于、莫尔斯于18351835年把接地年把接地技术用于有线电信系统。技术用于有线电信系统。3 3、随着社会科技的发展，现、随着社会科技的发展，现在把电力、通信、电脑、避在把电力、通信、电脑、避雷等设备通过接地线与接地雷等设备通过接地线与接地体连接起来的技术叫接地。体连接起来的技术叫接地。4、按接地系统属性分类、按接地系统属性分类（1）电力网接地）电力网接地（2）信号系统接地）信号系统接地（3）防静电接地）防静电接地（4）避雷接地）避雷接地（1）工作接地：保证电路和设备正常和事故）工作接地：保证电路和设备正常和事故情况下可靠地工作而进行的接地。具体如大地情况下可靠地工作而进行的接地。具体如大地作导线，电力网接地，电子设备及逻辑电路的作导线，电力网接地，电子设备及逻辑电路的零电位点。零电位点。5、按作用分类、按作用分类（3）避雷接地：将雷击时所产生的雷电流通过埋在）避雷接地：将雷击时所产生的雷电流通过埋在地下的导体向大地泄放，以避免雷电能量集中造成的地下的导体向大地泄放，以避免雷电能量集中造成的各种破坏。实际上避雷接地仍要涉及工作接地和安全各种破坏。实际上避雷接地仍要涉及工作接地和安全接地。接地。（2）安全接地：把故障情况下可能出现的危险（对）安全接地：把故障情况下可能出现的危险（对地电压）的导电部分同大地紧密地连接在一起。具体地电压）的导电部分同大地紧密地连接在一起。具体如保护接地，防静电接地如保护接地，防静电接地 在信息技术飞速发展的今天，在信息技术飞速发展的今天，智能化大厦内有智能化大厦内有各种各样的电子设备各种各样的电子设备,其间电力、电话、数据通讯的其间电力、电话、数据通讯的配线纵横交错，这必然发生电磁感应干扰（配线纵横交错，这必然发生电磁感应干扰（EMIEMI）和和电磁环境问题（电磁环境问题（EMCEMC），），为了防止这些干扰需要进行为了防止这些干扰需要进行接地连接。雷电流对电子设备的电磁干扰是不容质疑接地连接。雷电流对电子设备的电磁干扰是不容质疑的。因此，接地技术从富兰克林的。因此，接地技术从富兰克林现在仍然是防雷现在仍然是防雷工作的重要内容。工作的重要内容。安全接地保护原理安全接地保护原理 如图例，在三相三线制中性点不接地的电网中，如图例，在三相三线制中性点不接地的电网中，假设设备没有进行接地假设设备没有进行接地，或者是图中，或者是图中A点断开，这点断开，这时如果设备某相绝缘损坏或绝缘严重降低，该相便时如果设备某相绝缘损坏或绝缘严重降低，该相便与机壳相碰形成一与机壳相碰形成一 个接地电流个接地电流IE，这时当人这时当人 体与机壳接触后便形成这体与机壳接触后便形成这 样的回路，电流样的回路，电流IE从电源从电源 经人体和电源对地的绝缘经人体和电源对地的绝缘 阻抗后回到电源。阻抗后回到电源。设备外壳对地的电压可算出：设备外壳对地的电压可算出：（1）当当Z正常时，也就是电网对地绝缘良好时，正常时，也就是电网对地绝缘良好时，Z可以看作无限大，则设备外壳对地电阻很小，对人体可以看作无限大，则设备外壳对地电阻很小，对人体不足以构成伤害。不足以构成伤害。（2）当）当Z不正常时，也就是电网对地绝缘遭破坏时，不正常时，也就是电网对地绝缘遭破坏时，设备外壳对地电压则上升到危险的程度并趋于电源电设备外壳对地电压则上升到危险的程度并趋于电源电压，这样对人体是极其危险的。压，这样对人体是极其危险的。（3）如果进行了可靠的接地，并且接地电阻又很小，如果进行了可靠的接地，并且接地电阻又很小，这个电阻对人体电阻是并联的，因为人体电阻远远大这个电阻对人体电阻是并联的，因为人体电阻远远大于接地电阻，那么当电网对地绝缘遭破坏时，或者是于接地电阻，那么当电网对地绝缘遭破坏时，或者是设备绝缘漏电时，设备外壳对地电压变到危险程度的设备绝缘漏电时，设备外壳对地电压变到危险程度的过程中，流过接地电阻的电流很大，实际上是将设备过程中，流过接地电阻的电流很大，实际上是将设备外壳与大地零电位接到一起，而流过人体的电流由于外壳与大地零电位接到一起，而流过人体的电流由于并联电路的分并联电路的分 流作用，则使其很小不足构流作用，则使其很小不足构 成对人体成对人体的危害，而且将设的危害，而且将设 备外壳对地电压很快降至零备外壳对地电压很快降至零 电位，电位，使人体得到安全保障。使人体得到安全保障。4.2 接地原理接地原理1、大地的实际模型、大地的实际模型 大地是一个静电容量很大的导体，具有一定电大地是一个静电容量很大的导体，具有一定电阻率，无电流流过时，可视为等电位体（常规定为阻率，无电流流过时，可视为等电位体（常规定为零电位）。零电位）。2、大地的实际零电位、大地的实际零电位（1）散射电流：从埋在地下的）散射电流：从埋在地下的导体强制注入电流，电流将通过导体强制注入电流，电流将通过大地作近似半球状散开。大地作近似半球状散开。（2）实际零电位：在离接地体较远半径）实际零电位：在离接地体较远半径 r 的位置电的位置电流密度已趋于零，则此半径位置对应电位可视为实流密度已趋于零，则此半径位置对应电位可视为实际零电位，也称为电气上的际零电位，也称为电气上的“地地”。r 一般取约一般取约20米。米。3、接地体对、接地体对“地地”的电位（以接地体为半埋在的电位（以接地体为半埋在地下的球体为例）地下的球体为例）ro为接地体的半径，为接地体的半径，Id为散射电流，为散射电流，为均匀土为均匀土壤电阻率（壤电阻率（大地电阻率的变化范围很大，在接地工大地电阻率的变化范围很大，在接地工大地电阻率的变化范围很大，在接地工大地电阻率的变化范围很大，在接地工程中常常遇到电阻率有小于程中常常遇到电阻率有小于程中常常遇到电阻率有小于程中常常遇到电阻率有小于500500500500mmmm也有到大于也有到大于也有到大于也有到大于5000500050005000mmmm的地层）的地层）的地层）的地层）。任意半径对任意半径对“地地”的电位的电位当当即可视为实际大地的零电位点。即可视为实际大地的零电位点。4.3 接地电阻接地电阻1、接地电阻、接地电阻 （1 1 1 1）接地电阻：接地电阻：指接地指接地指接地指接地电流电流电流电流 I I 流入接地电极，接地流入接地电极，接地流入接地电极，接地流入接地电极，接地电极的电位就比接地电流流电极的电位就比接地电流流电极的电位就比接地电流流电极的电位就比接地电流流入前升高入前升高入前升高入前升高U U，把把把把 U U/I I 定义为定义为定义为定义为接地电极的接地电阻接地电极的接地电阻接地电极的接地电阻接地电极的接地电阻 。（2 2 2 2）接接接接地地地地极极极极：为为为为达达达达到到到到与与与与地地地地连连连连接接接接的的的的目目目目的的的的，一一一一根根根根或或或或一一一一组组组组与与与与土土土土壤壤壤壤（大大大大地地地地）密密密密切切切切接接接接触触触触并并并并提提提提供供供供与与与与土土土土壤壤壤壤（土土土土壤壤壤壤）之之之之间间间间的的的的电电电电气气气气连连连连接接接接的的的的导导导导体体体体。如如如如直直直直接接接接将将将将与与与与大大大大地地地地接接接接触触触触的的的的各各各各种种种种金金金金属属属属构构构构件件件件、金金金金属属属属井井井井管管管管、钢钢钢钢筋筋筋筋混混混混凝凝凝凝土土土土建建建建（构构构构）筑筑筑筑物物物物的的的的基基基基础础础础金金金金属属属属管管管管道道道道和和和和设设设设备备备备等等等等作作作作为为为为接接接接地地地地极极极极，这这这这些些些些接接接接地地地地极极极极被被被被称称称称为为为为自自自自然然然然接接接接地地地地极极极极。如如如如专专专专门门门门用用用用作作作作接接接接地地地地的的的的金金金金属属属属线线线线材材材材、金属网等称为金属网等称为金属网等称为金属网等称为人工接地极人工接地极人工接地极人工接地极。2 2、接地电阻的三个组成要素：、接地电阻的三个组成要素：、接地电阻的三个组成要素：、接地电阻的三个组成要素：（1 1 1 1）接地线的电阻及接地电极自身的电阻。）接地线的电阻及接地电极自身的电阻。）接地线的电阻及接地电极自身的电阻。）接地线的电阻及接地电极自身的电阻。（2 2 2 2）接接接接地地地地电电电电极极极极的的的的表表表表面面面面及及及及其其其其与与与与其其其其接接接接触触触触的的的的大大大大地地地地之之之之间间间间的接触电阻。的接触电阻。的接触电阻。的接触电阻。（3 3 3 3）电电电电极极极极周周周周围围围围大大大大地地地地的的的的电电电电阻阻阻阻，即即散散流流电电流流在在土土壤壤中遇到的全部电阻，中遇到的全部电阻，称称称称散流电阻散流电阻。其中（其中（其中（其中（3 3 3 3）是最重要的，）是最重要的，）是最重要的，）是最重要的，由于接地体采用金属导由于接地体采用金属导体，体，自身自身自身自身电阻很小；而接触电阻与接地体几何尺电阻很小；而接触电阻与接地体几何尺寸及施工方式有关，正常情况下电阻也很小；寸及施工方式有关，正常情况下电阻也很小；接接接接地电阻的主要部分是包围电极的大地地电阻的主要部分是包围电极的大地地电阻的主要部分是包围电极的大地地电阻的主要部分是包围电极的大地散流电阻。散流电阻。工程上常用散流电阻取代接地电阻。工程上常用散流电阻取代接地电阻。3、工频接地电阻、工频接地电阻指工作接地和安全接地时，土壤的散流电阻。指工作接地和安全接地时，土壤的散流电阻。3、冲击接地电阻、冲击接地电阻 （1）冲击接地电阻：避雷接地时，由于雷电流）冲击接地电阻：避雷接地时，由于雷电流的波头陡度很大，会出现电感效应，接地火花效应，的波头陡度很大，会出现电感效应，接地火花效应，把冲击电位降的峰值把冲击电位降的峰值U Umm与电流的峰值与电流的峰值I Imm之比之比U Umm/I Imm ，称为冲击阻抗，工程上忽略相位差，也称为冲击，称为冲击阻抗，工程上忽略相位差，也称为冲击电阻。电阻。（2）接地体有效长度的规定：）接地体有效长度的规定：对长波头（对长波头（10us）对短波头（对短波头（0.25us）有效长度平均值有效长度平均值 为均匀土壤电阻率。例为均匀土壤电阻率。例 =100 mmmm则则则则有效长度有效长度为为为为20 20 20 20 m m m m。4、冲击系数、冲击系数 冲击系数与接地体的几何尺寸、雷电流的幅冲击系数与接地体的几何尺寸、雷电流的幅值和波形、以及土壤电阻率有关。值和波形、以及土壤电阻率有关。4.4 接地电阻的计算接地电阻的计算4.4.1接地电阻计算模型接地电阻计算模型1、接地体为半埋在地下的球体接地电阻、接地体为半埋在地下的球体接地电阻ro为接地体的半径，为接地体的半径，为均匀土壤电阻率为均匀土壤电阻率工程上常用冲击换算系数工程上常用冲击换算系数2、接地体为深埋在地下的球体接地电阻、接地体为深埋在地下的球体接地电阻 接地电阻随深度增加而减少。接地电阻随深度增加而减少。当当 h ro时，相当于两个半埋在地时，相当于两个半埋在地下的球体接地电阻的并联。下的球体接地电阻的并联。影响接地电阻的最重要因素是接地电极周围大影响接地电阻的最重要因素是接地电极周围大地的电阻率，次要因子是接地电极的形状和尺寸，地的电阻率，次要因子是接地电极的形状和尺寸，当其形状和尺寸确定后，电极的接地电阻可用下式当其形状和尺寸确定后，电极的接地电阻可用下式表示：表示：3、接地电阻的一般式、接地电阻的一般式R=f f 为接地电阻的形状、尺寸、埋设深浅因子。为接地电阻的形状、尺寸、埋设深浅因子。不同接地体，不同埋地深度，具体计算的公式不同接地体，不同埋地深度，具体计算的公式见教材表。见教材表。说明：说明：（1 1）电极周围的大地至无限远方的电阻率是一定的。）电极周围的大地至无限远方的电阻率是一定的。（2 2）接地电阻与大地电阻率成正比，即在同一形状、）接地电阻与大地电阻率成正比，即在同一形状、同一尺寸的电极，大地电阻率越低，接地电阻就越小。同一尺寸的电极，大地电阻率越低，接地电阻就越小。(3)(3)在电极形状不能确定时，函数在电极形状不能确定时，函数 f 不能确定，不能确定，R也也不能确定。不能确定。（1 1）圆钢）圆钢4.4.2 常见人工接地体的接地电阻常见人工接地体的接地电阻1、单根垂直接地体、单根垂直接地体（2 2）钢管）钢管（3 3）扁钢）扁钢（4 4）等边角钢）等边角钢（5 5）不等边角钢）不等边角钢各式中：各式中：L为垂直接地体的长度（为垂直接地体的长度（m），），h为埋设为埋设接地体上端到地面的深度（接地体上端到地面的深度（m），），为土壤电阻为土壤电阻率，率，d为圆钢或钢管直径（为圆钢或钢管直径（m），），b为扁钢或角钢为扁钢或角钢的边长（的边长（m），），b1为为不等边角钢的另一不等边角钢的另一边长（边长（m）。）。说明：接地电阻随接地体的长度增加而下降，但说明：接地电阻随接地体的长度增加而下降，但超过超过 3 3m m后，下降就不明显。实际工程中常用接地后，下降就不明显。实际工程中常用接地体长度：体长度：1.51.5m m、2m2m、2.5m2.5m三种。普通地区用三种。普通地区用2m2m，土质较松地的地区用土质较松地的地区用2.5m2.5m。2、多根垂直接地体、多根垂直接地体（1）多根垂直接地体的屏蔽效应：指电流从一接）多根垂直接地体的屏蔽效应：指电流从一接地体流出时，将会受到其它接地体的制约，影响电地体流出时，将会受到其它接地体的制约，影响电流散流，即相当于加大各单一接地体的电阻。流散流，即相当于加大各单一接地体的电阻。（2）等效总电阻）等效总电阻R为单一垂直接地体的电阻，为单一垂直接地体的电阻，n为单一垂直接地体为单一垂直接地体的根数，的根数，为单一垂直接地体的利用系数。为单一垂直接地体的利用系数。3、复合接地体、复合接地体 在多根垂直接地体的基础上，再用多根水平在多根垂直接地体的基础上，再用多根水平接地体互相连接组成的接地体，也称地网。小于接地体互相连接组成的接地体，也称地网。小于10000m称中小型地网（垂直接地体占主导）；称中小型地网（垂直接地体占主导）；大于大于10000m称大型地网（水平接地体占主导）。称大型地网（水平接地体占主导）。（1）垂直接地体占主导的接地电阻）垂直接地体占主导的接地电阻R1为单一垂直接地体的电阻，为单一垂直接地体的电阻，n为单一垂直接地体为单一垂直接地体的根数，的根数，1为单一垂直接地体的利用系数，为单一垂直接地体的利用系数，2为为水平连接带的利用系数，水平连接带的利用系数，R2为水平连接带的电阻。为水平连接带的电阻。工程近似计算接地电阻工程近似计算接地电阻（2）水平接地体占主导的接地电阻）水平接地体占主导的接地电阻L为垂直接地体和水平接地体的长度总和为垂直接地体和水平接地体的长度总和，h为为水平接地体埋设的深度水平接地体埋设的深度，为土壤电阻率，为土壤电阻率，d为为水平接地体的直径水平接地体的直径，S为地网的总面积。为地网的总面积。说明：在土壤电阻率相同情况下，接地电阻主说明：在土壤电阻率相同情况下，接地电阻主要取决于地网的面积要取决于地网的面积S，增大面积是减小接地电增大面积是减小接地电阻的主要途径。而公式中的第二项对接地电阻阻的主要途径。而公式中的第二项对接地电阻的影响较小，一般仅占的影响较小，一般仅占8%。4.4.3 自然接地体的接地电阻自然接地体的接地电阻 指已敷设于地下的金属水管，非可燃的输液、指已敷设于地下的金属水管，非可燃的输液、输气管，建筑物的地下金属结构作为接地体。输气管，建筑物的地下金属结构作为接地体。例钢筋混凝土电杆的接地电阻例钢筋混凝土电杆的接地电阻H为电杆埋设的深度为电杆埋设的深度，为土壤电阻率，为土壤电阻率，D为电杆为电杆埋地部分的直径埋地部分的直径。现在防雷接地基本上不采用自然接地体。现在防雷接地基本上不采用自然接地体。4.4.4 冲击接地电阻的计算冲击接地电阻的计算1、冲击系数与接地体几何尺寸和土壤电阻、冲击系数与接地体几何尺寸和土壤电阻率的关系率的关系接地体接地点接地体接地点接地体接地点接地体接地点至最远端的长至最远端的长至最远端的长至最远端的长度（度（度（度（mm）土壤电阻率（土壤电阻率（土壤电阻率（土壤电阻率（mm）100100 500 500 1000 1000 2000200020204040606080801.01.0/1.51.51.251.25/2 21.91.91.61.6/3 32.92.92.62.62.32.3工程上常用冲击换算系数工程上常用冲击换算系数2、单一接地体的冲击接地电阻、单一接地体的冲击接地电阻3、辐射形水平接地网的总的冲击接地电阻、辐射形水平接地网的总的冲击接地电阻Rchf为单一射线为单一射线的冲击接地电的冲击接地电阻，阻，n为射线的为射线的根数，根数，A为辐射为辐射形水平接地网形水平接地网的冲击换算系的冲击换算系数。数。R 为工频接地电阻，为工频接地电阻，A为冲击换算系数。为冲击换算系数。辐射形水平接地网的冲击换算系数辐射形水平接地网的冲击换算系数0.800.800.750.750.700.700.650.65 L 0.900.9040400.850.8530300.800.80202010100.750.75辐射线长度辐射线长度 L（m）L接地装置简图接地装置简图接地装置简图接地装置简图4、两根平行圆钢或扁钢组成的接地体的冲击、两根平行圆钢或扁钢组成的接地体的冲击接地电阻接地电阻Rchb为一根圆钢或扁钢的冲击接地电阻，为一根圆钢或扁钢的冲击接地电阻，h为为埋地深度，埋地深度，A为冲击换算系数。为冲击换算系数。aL0.650.650.700.70708070800.700.700.800.8040604060203020300.750.750.850.85单根长度单根长度单根长度单根长度L L（m m）4 48 8间距间距间距间距a a（mm）两根平行圆钢条组成的两根平行圆钢条组成的接地体的冲击换算系数接地体的冲击换算系数4、由圆钢或扁钢连接在一起的多根垂直接地体的、由圆钢或扁钢连接在一起的多根垂直接地体的地网的总冲击接地电阻地网的总冲击接地电阻Rchb为水平连接圆钢或扁钢的冲击接地电阻，为水平连接圆钢或扁钢的冲击接地电阻，Rchg为一根垂直接地体的冲击接地电阻，为一根垂直接地体的冲击接地电阻，h为为垂直接地体的根数，垂直接地体的根数，A为冲击换算系数。为冲击换算系数。4.5 土壤电阻率及其测量土壤电阻率及其测量4.5.1 4.5.1 大地（土壤）电阻率大地（土壤）电阻率大地（土壤）电阻率大地（土壤）电阻率 电阻率是物质的基本属性，它非常明确地表电阻率是物质的基本属性，它非常明确地表电阻率是物质的基本属性，它非常明确地表电阻率是物质的基本属性，它非常明确地表征物质的导电性能。物质的电阻率是该物质单位征物质的导电性能。物质的电阻率是该物质单位征物质的导电性能。物质的电阻率是该物质单位征物质的导电性能。物质的电阻率是该物质单位立方体的电阻，用立方体的电阻，用立方体的电阻，用立方体的电阻，用表示，单位为（表示，单位为（表示，单位为（表示，单位为（mmmm）。）。）。）。1、土壤的电阻率变化范围、土壤的电阻率变化范围 大地电阻率的变化范围很大，在接地工程中常常大地电阻率的变化范围很大，在接地工程中常常遇到电阻率小于遇到电阻率小于500500mm到大于到大于50005000mm的地层。的地层。（1 1）常温下各种物质电阻率的排位比较）常温下各种物质电阻率的排位比较铜和土壤之间有铜和土壤之间有1010G G的距离。的距离。（2 2）常见地下物质的电阻率参考值）常见地下物质的电阻率参考值 （1 1）完全干燥土地，不导电，它是绝缘物，但是，）完全干燥土地，不导电，它是绝缘物，但是，自然界的土地很少完全是干燥的，一定会有一定含量自然界的土地很少完全是干燥的，一定会有一定含量的水分。在自然界的岩石、矿石及土壤中，或多或少的水分。在自然界的岩石、矿石及土壤中，或多或少地含有溶解盐的间隙水，电解溶液的性质及浓度，具地含有溶解盐的间隙水，电解溶液的性质及浓度，具有离子导电性能。因此，岩石、矿石、土壤的电阻率有离子导电性能。因此，岩石、矿石、土壤的电阻率受到其中含水量的影响。一般含水量大的岩石和土壤受到其中含水量的影响。一般含水量大的岩石和土壤电阻率较低，而含水量少的干燥岩石和土壤的电阻率电阻率较低，而含水量少的干燥岩石和土壤的电阻率则较高。则较高。2 2、大地电阻率与地中所含水分的关系、大地电阻率与地中所含水分的关系、大地电阻率与地中所含水分的关系、大地电阻率与地中所含水分的关系 （2 2）岩石含水量的大小主要取决于岩石和土壤本）岩石含水量的大小主要取决于岩石和土壤本身的空隙度及当地水文地质条件。若在地下水位面以身的空隙度及当地水文地质条件。若在地下水位面以下，岩石、土壤孔隙中几乎充满了地下水，此时岩石下，岩石、土壤孔隙中几乎充满了地下水，此时岩石含水量便等于岩石孔隙度。含水量便等于岩石孔隙度。几种岩石的孔隙度的测定值。几种岩石的孔隙度的测定值。若若处处于于地地下下水水位位以以上上的的岩岩石石，通通常常也也不不是是完完全全干干燥燥的的。因因为为大大气气中中的的水水分分通通过过降降雨雨渗渗入入地地下下，在在渗渗透透过过程程中中由由于于岩岩石石颗颗粒粒对对水水的的吸吸收收作作用用，岩岩石石孔孔隙中能保持一部分水。一般孔隙直径愈小，吸水性隙中能保持一部分水。一般孔隙直径愈小，吸水性愈强，岩石的含水量便越大，则电阻率低。愈强，岩石的含水量便越大，则电阻率低。3、土壤、岩石电阻率与温度的关系土壤、岩石电阻率与温度的关系 对土壤和岩石来说，对土壤和岩石来说，土壤、岩石的温度及环土壤、岩石的温度及环境温度对其也有较大的境温度对其也有较大的影响。由表中可以看到影响。由表中可以看到温度从温度从20-1520-15的的变化。同一土壤电阻率变化。同一土壤电阻率随温度可增加随温度可增加459459倍。倍。图图图图6-126-126-126-12为一块砂岩样本的电阻率随温度变化的实验观测为一块砂岩样本的电阻率随温度变化的实验观测为一块砂岩样本的电阻率随温度变化的实验观测为一块砂岩样本的电阻率随温度变化的实验观测曲线。曲线。曲线。曲线。总的来说，自然界土壤、岩石的电阻率因受含水、总的来说，自然界土壤、岩石的电阻率因受含水、总的来说，自然界土壤、岩石的电阻率因受含水、总的来说，自然界土壤、岩石的电阻率因受含水、温度等各种各样的因素支配，而且在不断变化；另外温度等各种各样的因素支配，而且在不断变化；另外温度等各种各样的因素支配，而且在不断变化；另外温度等各种各样的因素支配，而且在不断变化；另外也受天气、季节、环境等的变化的影响，一般是夏季也受天气、季节、环境等的变化的影响，一般是夏季也受天气、季节、环境等的变化的影响，一般是夏季也受天气、季节、环境等的变化的影响，一般是夏季低，冬季高。因此，工程上以实测值低，冬季高。因此，工程上以实测值低，冬季高。因此，工程上以实测值低，冬季高。因此，工程上以实测值o o o o乘以季节换算乘以季节换算乘以季节换算乘以季节换算系数系数系数系数 进行修正，即进行修正，即进行修正，即进行修正，即常见季节换算系数常见季节换算系数常见季节换算系数常见季节换算系数 见教材表见教材表见教材表见教材表4.164.164.164.16土壤性质土壤性质土壤性质土壤性质深度深度深度深度（mm）1 1 2 2 3 3粘土粘土粘土粘土0.58 0.80.58 0.83.03.02.02.01.51.5粘土粘土粘土粘土 0.8 2.0 0.8 2.02.02.01.51.51.41.45、土壤的电阻率的经验公式、土壤的电阻率的经验公式土壤中水份的电阻率土壤中水份的电阻率土壤中水份的电阻率土壤中水份的电阻率土壤中水份占的相对体积土壤中水份占的相对体积土壤中水份占的相对体积土壤中水份占的相对体积（1 1）当）当）当）当 P P 0 0，则，则，则，则 说明完全干燥的土壤电阻率说明完全干燥的土壤电阻率说明完全干燥的土壤电阻率说明完全干燥的土壤电阻率很大。很大。很大。很大。讨论：讨论：讨论：讨论：（2 2）当）当）当）当 P P 1 1，则则则则 V V土壤电阻率完全由水质决定。土壤电阻率完全由水质决定。土壤电阻率完全由水质决定。土壤电阻率完全由水质决定。4.5.1 4.5.1 大地（土壤）电阻率的测量大地（土壤）电阻率的测量大地（土壤）电阻率的测量大地（土壤）电阻率的测量1 1、钻芯取样法、钻芯取样法、钻芯取样法、钻芯取样法 实地钻取多点泥芯，分别实地钻取多点泥芯，分别实地钻取多点泥芯，分别实地钻取多点泥芯，分别将被测物做成横截面将被测物做成横截面将被测物做成横截面将被测物做成横截面积为积为积为积为S S，长度为长度为长度为长度为L L的几何体，夹在两电极之间，并通的几何体，夹在两电极之间，并通的几何体，夹在两电极之间，并通的几何体，夹在两电极之间，并通以电流，分别用电流表、电压表测出回路中的电流以电流，分别用电流表、电压表测出回路中的电流以电流，分别用电流表、电压表测出回路中的电流以电流，分别用电流表、电压表测出回路中的电流I I和电极两和电极两和电极两和电极两端的端的端的端的电压电压电压电压U U，则电则电则电则电极极极极间间间间物物物物质质质质的的的的电阻率电阻率电阻率电阻率为为为为 电阻率一般可采用如图所电阻率一般可采用如图所电阻率一般可采用如图所电阻率一般可采用如图所示的方法来测量。示的方法来测量。示的方法来测量。示的方法来测量。然后求平均电阻率，即然后求平均电阻率，即然后求平均电阻率，即然后求平均电阻率，即2 2、四极测量法、四极测量法、四极测量法、四极测量法 将四根大小相同的接地体（将四根大小相同的接地体（将四根大小相同的接地体（将四根大小相同的接地体（2020的圆钢），在一条的圆钢），在一条的圆钢），在一条的圆钢），在一条直线上按等间距直线上按等间距直线上按等间距直线上按等间距a a打入地下（要求打入地下（要求打入地下（要求打入地下（要求 h h a a/20/20），），），），外侧两外侧两外侧两外侧两个电极（接地体个电极（接地体个电极（接地体个电极（接地体C C1 1、C C2 2）接交流或直流电源并串接一接交流或直流电源并串接一接交流或直流电源并串接一接交流或直流电源并串接一电流表，内侧两个电极（接地体电流表，内侧两个电极（接地体电流表，内侧两个电极（接地体电流表，内侧两个电极（接地体P P1 1、P P2 2）接电压表。接电压表。接电压表。接电压表。等效电路等效电路等效电路等效电路则则则则电阻率电阻率电阻率电阻率 对均匀电阻率对均匀电阻率对均匀电阻率对均匀电阻率的土壤，测量结果的土壤，测量结果的土壤，测量结果的土壤，测量结果与与与与间距间距间距间距a a无关；对不均匀电阻率的土壤，则无关；对不均匀电阻率的土壤，则无关；对不均匀电阻率的土壤，则无关；对不均匀电阻率的土壤，则与与与与间距间距间距间距a a有关。此时，应尽量加大有关。此时，应尽量加大有关。此时，应尽量加大有关。此时，应尽量加大间距间距间距间距a a。a a常取常取常取常取2.52.5mm，5m5m，10m10m，20m20m，40m40m。4.6 高阻率土壤的改造高阻率土壤的改造 指土壤电阻率较大，达不到接地电阻要求，指土壤电阻率较大，达不到接地电阻要求，指土壤电阻率较大，达不到接地电阻要求，指土壤电阻率较大，达不到接地电阻要求，应对土壤进行降阻改造。具体方法应对土壤进行降阻改造。具体方法应对土壤进行降阻改造。具体方法应对土壤进行降阻改造。具体方法1 1 1 1、深埋法、深埋法、深埋法、深埋法 适用于接地电阻随接地体埋在地下的深度增加适用于接地电阻随接地体埋在地下的深度增加适用于接地电阻随接地体埋在地下的深度增加适用于接地电阻随接地体埋在地下的深度增加而减小的土层，如含砂土壤区而减小的土层，如含砂土壤区而减小的土层，如含砂土壤区而减小的土层，如含砂土壤区 。不足点就是施工。不足点就是施工。不足点就是施工。不足点就是施工较麻烦。较麻烦。较麻烦。较麻烦。2 2 2 2、深井接地法、深井接地法、深井接地法、深井接地法 使用钻机钻孔，将钢管埋入井内后，再向管使用钻机钻孔，将钢管埋入井内后，再向管使用钻机钻孔，将钢管埋入井内后，再向管使用钻机钻孔，将钢管埋入井内后，再向管内和井内注入泥浆后。内和井内注入泥浆后。内和井内注入泥浆后。内和井内注入泥浆后。适用于深埋法都达不到接地电阻要求的土壤，适用于深埋法都达不到接地电阻要求的土壤，适用于深埋法都达不到接地电阻要求的土壤，适用于深埋法都达不到接地电阻要求的土壤，由于避雷接地体受有效长度限制，一般不用此法由于避雷接地体受有效长度限制，一般不用此法由于避雷接地体受有效长度限制，一般不用此法由于避雷接地体受有效长度限制，一般不用此法作避雷接地。作避雷接地。作避雷接地。作避雷接地。3 3 3 3、外引接地法、外引接地法、外引接地法、外引接地法 利用接地装置附近有导电良好（电阻率较小）的利用接地装置附近有导电良好（电阻率较小）的利用接地装置附近有导电良好（电阻率较小）的利用接地装置附近有导电良好（电阻率较小）的土壤，采用外引接地。土壤，采用外引接地。土壤，采用外引接地。土壤，采用外引接地。避雷外引接地由于雷电流的电感效应，即有效长避雷外引接地由于雷电流的电感效应，即有效长避雷外引接地由于雷电流的电感效应，即有效长避雷外引接地由于雷电流的电感效应，即有效长度必须满足如下规定度必须满足如下规定度必须满足如下规定度必须满足如下规定 为均匀土壤电阻率，为均匀土壤电阻率，t为雷电流的波头时间。为雷电流的波头时间。4 4 4 4、污水引入法、污水引入法、污水引入法、污水引入法 利用钢管作为接地体，在钢管中每隔利用钢管作为接地体，在钢管中每隔利用钢管作为接地体，在钢管中每隔利用钢管作为接地体，在钢管中每隔20202020cmcmcmcm钻以小钻以小钻以小钻以小孔，将无腐蚀的污水引至土壤中达到降低土壤电阻率。孔，将无腐蚀的污水引至土壤中达到降低土壤电阻率。孔，将无腐蚀的污水引至土壤中达到降低土壤电阻率。孔，将无腐蚀的污水引至土壤中达到降低土壤电阻率。5 5 5 5、置换土壤法、置换土壤法、置换土壤法、置换土壤法 利用电阻率较低的土壤置换高电阻率的土壤。利用电阻率较低的土壤置换高电阻率的土壤。利用电阻率较低的土壤置换高电阻率的土壤。利用电阻率较低的土壤置换高电阻率的土壤。置换至少应满足在接地体周围置换至少应满足在接地体周围置换至少应满足在接地体周围置换至少应满足在接地体周围0.50.50.50.5米以内及接地体米以内及接地体米以内及接地体米以内及接地体长度的三分之一的范围。如条件允许，接地体的土长度的三分之一的范围。如条件允许，接地体的土长度的三分之一的范围。如条件允许，接地体的土长度的三分之一的范围。如条件允许，接地体的土壤最好全部置换。壤最好全部置换。壤最好全部置换。壤最好全部置换。6 6 6 6、人工处理法、人工处理法、人工处理法、人工处理法 在接地体周围的土壤中加入煤渣、木炭、炉在接地体周围的土壤中加入煤渣、木炭、炉在接地体周围的土壤中加入煤渣、木炭、炉在接地体周围的土壤中加入煤渣、木炭、炉渣、碳黑以及盐类等，达到降低土壤电阻率。选渣、碳黑以及盐类等，达到降低土壤电阻率。选渣、碳黑以及盐类等，达到降低土壤电阻率。选渣、碳黑以及盐类等，达到降低土壤电阻率。选用材料应满足如下要求：电阻率低、不易流失、用材料应满足如下要求：电阻率低、不易流失、用材料应满足如下要求：电阻率低、不易流失、用材料应满足如下要求：电阻率低、不易流失、性能稳定、易于吸收和保持水分，无强烈腐蚀、性能稳定、易于吸收和保持水分，无强烈腐蚀、性能稳定、易于吸收和保持水分，无强烈腐蚀、性能稳定、易于吸收和保持水分，无强烈腐蚀、经济合理。经济合理。经济合理。经济合理。由于上述条件很难兼顾，只要能用其它方法由于上述条件很难兼顾，只要能用其它方法由于上述条件很难兼顾，只要能用其它方法由于上述条件很难兼顾，只要能用其它方法达到降低接地电阻时，一般不采用人工处理法。达到降低接地电阻时，一般不采用人工处理法。达到降低接地电阻时，一般不采用人工处理法。达到降低接地电阻时，一般不采用人工处理法。7 7 7 7、降阻剂法、降阻剂法、降阻剂法、降阻剂法 （2 2 2 2）降阻剂的主要特性：极低电阻率（可达零点）降阻剂的主要特性：极低电阻率（可达零点）降阻剂的主要特性：极低电阻率（可达零点）降阻剂的主要特性：极低电阻率（可达零点几欧姆几欧姆几欧姆几欧姆 米）、较强渗透性、良好吸水保湿性。米）、较强渗透性、良好吸水保湿性。米）、较强渗透性、良好吸水保湿性。米）、较强渗透性、良好吸水保湿性。（1 1 1 1）将降阻剂裹在接地体周围（厚度约）将降阻剂裹在接地体周围（厚度约）将降阻剂裹在接地体周围（厚度约）将降阻剂裹在接地体周围（厚度约2 2 2 2 5 5 5 5cmcmcmcm），），），），由于降阻剂向接地体周围土壤的渗透，使接地体周围由于降阻剂向接地体周围土壤的渗透，使接地体周围由于降阻剂向接地体周围土壤的渗透，使接地体周围由于降阻剂向接地体周围土壤的渗透，使接地体周围土壤形成一个低电阻率区域。土壤形成一个低电阻率区域。土壤形成一个低电阻率区域。土壤形成一个低电阻率区域。（3 3 3 3）降阻剂的种类分物理和化学两类。物理类性）降阻剂的种类分物理和化学两类。物理类性）降阻剂的种类分物理和化学两类。物理类性）降阻剂的种类分物理和化学两类。物理类性能稳定，无腐蚀，但电阻率稍大；而化学类有腐蚀，能稳定，无腐蚀，但电阻率稍大；而化学类有腐蚀，能稳定，无腐蚀，但电阻率稍大；而化学类有腐蚀，能稳定，无腐蚀，但电阻率稍大；而化学类有腐蚀，难做到长效稳定，但电阻率低。难做到长效稳定，但电阻率低。难做到长效稳定，但电阻率低。难做到长效稳定，但电阻率低。（4 4 4 4）适用于高电阻率地区，特别是接地体较小的）适用于高电阻率地区，特别是接地体较小的）适用于高电阻率地区，特别是接地体较小的）适用于高电阻率地区，特别是接地体较小的地网。地网。地网。地网。4.7 避雷接地装置的设计避雷接地装置的设计4.7.1 接地电阻极限值的确定接地电阻极限值的确定1、确定允许最大接地电阻、确定允许最大接地电阻 接地电阻极限值的确定，要从实际和经济上考虑。一般接地电阻极限值的确定，要从实际和经济上考虑。一般范围范围530欧姆，在土壤电阻率高的山区可接近上限欧姆，在土壤电阻率高的山区可接近上限30欧姆。欧姆。建筑物防雷保护级别建筑物防雷保护级别建筑物防雷保护级别建筑物防雷保护级别第第第第 级级级级第第第第 级级级级第第第第 级级级级烟囱、水塔烟囱、水塔烟囱、水塔烟囱、水塔防直接雷防直接雷防直接雷防直接雷1010 10 10 30 30 30 30 防间接雷防间接雷防间接雷防间接雷5 5 10 10 /电力系统防雷接地电力系统防雷接地电力系统防雷接地电力系统防雷接地最大允许接地电阻最大允许接地电阻最大允许接地电阻最大允许接地电阻变电所室外避雷针变电所室外避雷针变电所室外避雷针变电所室外避雷针25 25 变电所进线杆上的避雷针变电所进线杆上的避雷针变电所进线杆上的避雷针变电所进线