重庆市地震局 重庆 渝北 401147
摘要：随着国家经济的不断发展，有关安全的设计措施越来越受到了人们的广泛关注，防雷地网设计措施正是其中一种。防雷地网的设计与实施一直都是一个重点项目，因为它与人们的生命安全以及仪器设备安全联系非常紧密。但是防雷地网的设计与实施，却存在着一定的差异，这种差异主要表现为场地条件不同。有些地方覆盖层厚、土壤电阻率低，应该选择相对简单且经济实惠的地网设计，既能满足阻值要求也能减少投入节约成本；有些地方覆盖层少、土壤电阻率高，地网投入较高，应采用水平、垂直、深井钻孔相结合的设计模式，既要考虑满足要求，又要考虑节约成本。所以针对不同场地条件，要采取有针对性的方案进行实施，才能有效的保障防雷地网设计满足要求，并节约成本。
关键词：不同场地；防雷地网；设计；实施
雷电灾害一直都是对人类威胁最为严重的自然灾害之一，因雷击造成事故的事件不断发生，地震台站也不例外，每年台站因雷击损坏仪器设备的事故多在8-20台次左右，严重影响台站正常观测。从2008年开始随着行业内实施地震台站综合防雷改造，重庆先后经历了试点改造、示范改造、推广改造三个阶段，截止2015年底共完成22个台站改造，其中对16个地震台站的接地地网进行完善，地网布设环境包括各种类型环境，有土壤电阻率低的平原土层地区，有土壤少的石山地区，有喀斯特地貌土壤电阻率高的高山地区，针对不同环境条件下避雷地网布设的设计与实施，每个台站避雷地网接地电阻均在4欧姆以内，使台站配电、通讯、信号等设备泄放雷电流提供了很好通道，改造后台站雷击事故大幅降低，每年雷击事故在2台次以内，有效保护了台站仪器设备安全运行。基于多次改造经验，现对重庆辖区地震台站避雷地网设计与实施情况进行分析总结，提出各种类型条件下避雷地网布设的技术思路、布设方式和实施技术要点。
一、以覆盖层较厚、土壤电阻率较低长寿地震台为例
台站地处雷击严重地区，且原接地地网电阻值超标（R=7?），需重新布设接地地网。台站采用共用接地方式，即:仪器设备地、电源地共用一个地网。 经前期勘测，该台站为缓坡地势，周边为荒地较开阔，土壤为田园土，地面粘土深度大约1m--3m,较为湿润,底层多岩石。实测该处土壤电阻率实测值120 Ω?m。接地体估算公式:
（1）使用混合接地体连接为一个闭合接地网，简单估算公式为：R=0.5ρ/ ,ρ-土壤电阻率取120??m；R=4?;计算结果S地网面积应大于225 ㎡。
（2）单个垂直接地体，简单估算公式为：R=ρ/L；R-接地电阻?；ρ-土壤电阻率取120??m；L-接地体长度取1.5m；N垂直接地体数量取40只。单只计算结果R=80?；垂直接地极并联后Rm=2?
（3）单个水平接地体（接地模块），简单估算公式为：R=2ρ/L；R-接地电阻?；ρ-土壤电阻率取（??m）120；L-接地体长度取2.5m。计算结果R=96?
（4）使用接地模块做接地体，其工频接地电阻并联后总接地电阻：Rm=R/N
N：接地模块数量取16块；计算结果Rm=6?
（5）结论：全部接地装置（地网）的接地体由水平接地体、垂直接地体构成。经估算，由水平接地体、垂直接地体、接地模块构成的整个接地装置（地网）的工频接地电阻为：1.96Ω；根据估算结果，加之该台站可供施工的场地面积足够大。施工公司根据上述情况确定的施工方案为：接地地网为A、B复合型接地系统。
A型地网，在台房后侧沿围墙开挖宽0.6m，深0.8m长约38m地沟，埋设20根 L50*5*1500mm垂直接地极，8个接地模块。用50*5镀锌扁钢链接，后对其进行两次测试，未回填土壤时阻值为5.8Ω，将降阻剂覆盖在地沟底部后再将土壤回填夯实后阻值为4.6Ω。
B型地网，在台房右侧15m处开挖长13m宽8m环形地网沟，地网沟宽0.6m，深0.8m，埋设20根L50*5*1500mm垂直接地极，8个接地模块，对其进行两次测试，未回填土壤时阻值为5.3Ω，将降阻剂覆盖在地沟底部后再将土壤回填夯实后阻值为4.2Ω。
将以上A、B地网用50×5的镀锌扁钢焊接连接，覆盖降阻剂并用土壤夯实后，实测电阻值为3.1Ω。
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二、以场地多山石、覆盖层少的黔江台为例
台站地处重庆市黔江区仰头山，属于雷击高发区，原有防雷设施及接地系统基本失效，经实地测试原接地地网接地电阻R=28.2Ω，接地电阻值严重超标，需重新布设接地地网。台站采用共用接地方式，即：仪器设备地、电源地共用一个地网。经实地勘测，该台站位于黔江仰头山风景区内，海拔高度1050m，地势较高，台房接近山顶，周边为灌木林，土壤为砂性土壤，地面粘土深度大约0.3m -0.8m ，粘土层下为喀斯特地貌岩石特征，有众多腔穴和空洞。经现场土壤表层测试，土壤电阻率为(Ω?m)350。根据勘测数据及现场具体情况，施工单位进场后作了以下施工工艺对比试验，即：
（1）对深井与离子流接地极进行两次测试，埋设深度8m，未灌注降阻剂接地电阻值为58Ω，灌注降阻剂后阻值为21Ω；
（2）对角钢垂直接地极进行两次测试，埋设深度1.5m，未回填土壤时阻值为230Ω，填土夯实后阻值为170Ω；
（3）接地模块进行两次测试，埋设深度0.8m，未回填土壤时阻值为510Ω，填土夯实后阻值为260Ω。
（4）将以上三种接地极用50×5的镀锌扁钢焊接连接，覆盖降阻剂并用土壤夯实后，实测电阻值为15Ω。然而该方案仍未达到接地电阻4Ω的要求，因此施工方决定采用新增深井接地，其深度达到13m，增加单只接地极深度即增加该接地极球面积，使其散流效果更佳、更快，从而减小接地电阻值。
实测该处土壤电阻率实测值(Ω?cm) 350接地体估算公式：
①单个深井垂直接地体，简单估算公式为：R=ρ/L；R-接地电阻?；ρ-土壤电阻率取（??m）350；L-接地体长度取11m；N垂直接地体数量取4只。单只计算结果R=32?；深井接地极并联后Rm=8?。
②单个角钢垂直接地体，简单估算公式为：R=ρ/L；R-接地电阻?；ρ-土壤电阻率取（??m）350；L-接地体长度取0.8m；N垂直接地体数量取40只。单只计算结果R=438?；单只角钢垂直接地极并联后Rm=11?。
③单个水平接地体（接地模块+50*5扁钢），简单估算公式为：R=2ρ/L；R-接地电阻?；ρ-土壤电阻率取350（??m）；L-接地体长度取2m。计算结果R=350 ?；使用接地模块做接地体，其工频接地电阻并联后总接地电阻：Rm=R/N；N：接地模块数量取16块；计算结果Rm=22?。
④结论：全部接地装置（地网）的接地体由水平接地体、垂直接地体构成。由水平接地体、垂直接地体、接地模块构成的整个接地装置（地网），根据估算的工频接地电阻为：3.83Ω≤4Ω；根据估算结果，加之该台站可供施工的场地有限，施工公司根据上述情况确定的施工方案为：接地地网为A型接地系统。
A型接地：与引下线连接的单独的人工水平接地体和（或）人工垂直接地体，即：在台房每根引下线终端的接地。根据计算的接地电阻值：台房防雷接地要求不大于4Ω，由于土壤电阻率350(Ω?m)，按照传统施工无法实现冲击接地电阻值的要求时，可通过增加深井接地从而增大接地极球面积的半径的方法来解决。本工程降低接地电阻的方法采用：a增加深井接地极；b水平敷设接地模块；c加降阻剂。在台房周围三面1.5—2m开挖宽0.6m，深0.6m长约50m地沟，埋设25根L50*5*1000mm垂直接地极、接地模块。用-50*5镀锌扁钢连接，后对其进行两次测试，未回填土壤时阻值为3.9Ω，将降阻剂覆盖在地沟底部后再将土壤回填夯实后阻值为3.6Ω；将地网用50×5的镀锌扁钢将办公楼原接地焊接连接后，实测电阻值为3.4Ω。该接地系统最终接地电阻为3.4Ω。采用该方案施工的接地系统完全能够达到台房及设备防雷接地的要求。
结束语
文章通过两种不同的场地条件，分析了防雷地网设计的措施手法，当然场地条件的情况仍然是较多的，在实际的防雷地网设计工作开展过程中，最为主要的便是根据当地的实际情况展开科学有效的处理，这样一来才能真正有效的实现防雷地网设计的工作，从而更好的使得不同的场地受到雷电灾害的概率降低。
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作者简介
郑许东（1978年1月-），男，汉族，山西洪洞人，本科，高级工程师，从事地震监测工作。
论文作者:郑许东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第28期
论文发表时间:2018/12/28
标签：土壤论文; 地网论文; 电阻论文; 防雷论文; 电阻率论文; 阻值论文; 台站论文; 《防护工程》2018年第28期论文;