一、产品介绍

 雷电是一种极具破坏力的自然现象，其电压可高达数百万伏，瞬间电流更可高达数十万安培。千百年来，雷电所造成的破坏可谓不计其数。落雷后在雷击中心1.5-2Km半径的范围内都可能产生危险过电压损害线路上的设备。雷电灾害如同暴雨、飓风一样都属于气象（自然）灾害，它与水、旱、刑事犯罪、交通事故统称为影响社会安全和经济发展的六大灾害。

1.2 一般而言，雷电灾害具有突发性、多样性、复杂性、破坏性和选择性等特点。随着现代化高新技术产品基础---电子技术的迅速发展和广泛运用，雷电灾害跟踪而至，还呈现出新的特点：受灾面大大扩展，特别容易侵入与高新技术最密切的领域，损失和危害程度大大增加。在雷电灾害防御方面，纵观人类防雷历史，已有两个多世纪，从建筑物防雷发展到供电防雷、电气和电子设备防雷，现在已进入第四个阶段即现代微电子设备防雷。防雷技术和产品，也随着现代高新技术发展得到显著发展，除传统的避雷针引雷拦截技术外，已拥有消散消减、屏蔽隔离、抑制分流、疏导均衡等电位、优化接地泄放和雷电控测定位预警等技术，并相应研制出多种高科技的隔离装置、电涌保护器、高效防腐降阻剂等设备、器件和产品，出现了火箭与激光等人工影响雷电的装置和雷电探测预警系统设备，这都为有效防御治理雷电灾害奠定了技术和物质基础。

1.3 工业化和科技的进步使得各种高层建筑和特殊用途建筑如雨后春笋般的拔地而起，这也为雷电防护提出了大量新的问题。“静电抵抗”、“电磁干扰”、“热岛效应”等等的问题都有待进一步去研究和结局。近十多年来围绕这些问题人们进行了不懈的努力，提出了许多新的防雷理论，研制出一大批新的防雷器件、设备和材料，开发出许多全新的雷电防护技术。我国于1994年颁布了新的《建筑物防雷设计规范》GB50057-1994，该规范参考了大量国际标准，对原有的规范做了大量的修改，无论从指导思想、技术要求还是技术措施上讲都处在国际领先地位，这也标志着我们国家对雷害的重视。

2、现场勘察

2.1 施工现场实景拍摄

2.2 通过察看现场，现需要为输电线路做两组1欧姆的独立防雷接地，与输电线路地网可靠连接，与现有的两组接地最终形成四个独立地网并联接地。

2.3 经技术人员现场勘验，基本情况如下：

两组接地分别位于矿场东、西位置，场地较为平整，两处空地尺寸都长约45米，宽约40米左右。据地质勘查报告显示，现场土地主要是由石灰岩组成，土壤电阻率为1.366KΩ·m，施工难度大，所以现需采用深井接地配合离子接地、水平接地体、高效物理降阻剂配合使用，使接地阻值达到要求小于1欧姆。

3、设计依据

3.0《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-2011

3.1《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150－2012

3.2《交流电气装置的接地》DL/T-621-2011

3.3《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》DL/T620-2012

3.4《雷电电磁脉冲的防护》 IEC 6I312

3.5《过电压保护器》 IEC 61643

3.6《低压配电设计规范》 GB 50054-95

3.7《工业与民用电力装置的过电压保护设计规范》 GBJ 64-83

3.8《电子设备雷击保护导则》 GB 7450-87

3.9《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》 GB 50169-92

4、设计方案

4.1 参照GB50169-2006《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》3.2.10说明：“在高土壤电阻率地区，接地装置的接地电阻很难达到要求时，采用外扩接地网、深井接地极、多层接地或电解离子接地极等措施来降低接地电阻。”

4.2 降阻方案分析：

我们采用回填降阻剂和打深井的方法来降低土壤电阻率和接地电阻。所以选用一种离子接地棒。

4.3 离子棒数量计算：

设N为要达到的接地电阻设计值R所需的防腐电解地极的数量，由公式：

其中：R0为原地网的接地电阻；

R为地网设计接地电阻；

ρ为土壤电阻率；

N为离子棒数量；

k为系数

当：

 ρ＜200Ω•m，k取3

200≤ρ＜500Ω•m，k取4

500≤ρ＜1000Ω•m，k取4.5

 ρ≥1000Ω•m，k取5

土壤电阻率ρ=1366Ω•m，k取5,R0=70Ω，设计接地电阻R=1Ω。

共计离子棒套数 =56（根）

4.4 接地网长度计算：

根据现场勘察情况，现场接地环境不是很好，难以达到应有接地效果，考虑实际采用离子接地棒和降阻剂，降阻剂每袋为25KG。

4.5 现通过牛顿迭代法计算接地网长度：

土壤电阻率ρ为1366Ω•m，埋设深度H=9米，形状系数A=-0.18，接地电阻设计要求R=1Ω

计算得出L=200米

4.6 最终设计方案为：接地网采用长度为200米的环型独立接地，共两组。其中使用钻井法将离子接地棒放置深9米的钻孔中，作为垂直接地极，配合高效降阻剂，水平接地极采用-40×4镀铜扁钢，在接地坑内将垂直埋入的离子接地棒通过放热焊接进行连接，将降阻剂铺撒至接地坑，进行回埋，再与现场已有的两组地网进行可靠连接，最终形成为四个独立地网并联接地。

5、材料说明

5.1.垂直接地体

离子接地棒是一种高效、价优的复合超导防雷接地产品，其复合超导的防腐蚀率，从而保证地网稳定高效的运作。该离子棒总长9m，特点如下：

5.1.1 降阻高效：采用多层降阻结构，在有限区域达到最佳综合降阻效果；

5.1.2 接地电阻稳定：内置长效缓释剂，主要物质是导电离子，靠导电离子导电，电极单元还将不断的向周围土壤中释放导电离子，改善接地体周围的土壤，接地电阻随季节变化影响较小；

5.1.3 使用寿命长：电极单元内外均做防腐处理，外置离子导电剂能紧密包裹，同时对电极单元有缓释作用；

5.1.4 安全性高：本接地装置设计有泄流环结构，能有效降低大电流，保障地面人员安全；

5.1.5 安装不需要水：特别适合于野外、高山、戈壁滩等缺水的施工现场；

5.1.6 安装非常方便：纳米碳电极单元可竖直安装，开挖量少;

5.1.7 绿色环保：本接地装置所用的一切材料均无毒无污染。

5.2水平接地体

镀铜扁钢是由电镀技术在低碳钢上电镀纯度为99.9%以上的电解铜而成，镀铜层各点厚度为0.254mm以上。特点如下：

5.2.1 耐腐蚀性强，使用寿命长达50年以上;

5.2.2 具有优良的导电性能，自身电阻远远低于常规材料;

5.2.3 适用于不同湿度、温度及PH值的土壤条件;

5.2.4 对比传统上采用纯铜材料接地，成本大幅度下降。

5.3土壤改良剂

土壤改良剂致力于接地降阻的整体方案。尤其适用于戈壁滩、岩石等复杂地质条件下的接地。特点如下：

5.3.1 速效降阻：埋入地下后，该产品释放到土壤中，可以很快发生作用，特别是在高土壤电阻率地区，降阻效果尤其明显。使用本降阻剂，可使原接地极降阻60%～90%；

5.3.2 潜深接地：释放到土壤中，可以逐渐深入到土壤的深处，达到电极长度的十到几十倍，达到潜深接地降阻的效果；

5.3.3导电防腐：本改良剂的pH值为8，中性略微偏碱，对接地体有钝性保护、缓蚀保护和覆盖层保护作用；其次，本改良剂含锌及其化合物，对接地钢材还具有阴极保护作用。因而采用本改良剂包裹接地极，不仅能够降阻，而且还能有效地防止地网腐败。

5.3.4 接地稳定：土壤改良剂改良土壤性能，保证了接地电阻无论气候条件、无论季节变化或者降雨变化等，均可保证接地电阻稳定。本改良剂导电性不受酸、碱、盐及温度、湿度条件影响，不会因地下水位下降或天气干旱而降低导电性；采用本改良剂包裹的接地极（体、线）制作的地网，受气象、季节、环境、土壤等因数影响较小，Rmax/R≤1.36，接地阻值稳定。

5.4 放热焊接：

是利用化学反应（燃烧）时产生的超高热来完成的焊接法。由于化学反应速度非常快，产生的热量极高，且可以集中有效的传导至熔接部位使导体连接起来；更无需其它任何外加热能，因此是用于连接金属导线的最佳的方法。放热反应的一般公式是：3Cu2O+2Al→Al2O3+3Cu+热量（2735˚C）是利用活性较强的铝把氧化铜还原，整个过程需时很短（仅数秒），反应所放出的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。

5.5放热焊接工艺作业的优点：

5.5.1焊接点的载流能力（熔点）与导线的载流能力相等。

5.5.2 因为焊接点是焊接而成的，所以是永久性的，不会老化。

5.5.3 焊接是一种永久性的分子结合，不会松脱。

5.5.4焊接点象铜一样不受腐蚀性产物的影响。

5.5.5 焊接点能经受反复次的大浪涌（故障）电流而不退化。

5.5.6 焊接方法简单，培训容易。

5.5.7 供焊接用的材料很轻，携带方便。

5.5.8进行焊接时，无需外接电源或热源。

5.5.9 从外观便能检验焊接的质量。

5.5.10可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢

6、施工工艺

6.1 深井及接地极施工工艺流程：

   施工准备→测量放点→钻孔机钻孔→垂直接地体安装→高效降阻剂回填→并入主接地网→接地网接地电阻测试

6.2 水平接地体安装：

施工准备→沟槽土石方开挖→水平接地体安装（防腐处理）→垂直接地体安装→中间验收→高效降阻剂回填→沟槽回填

6.3 根据深井接地法和水平接地体配合使用的情况，准备主要材料、工器具如下：

6.4 作业条件

  6.4.1 施工场地符合施工要求。

  6.4.2 施工前对施工人员进行技术交底，让施工人员了解和熟悉设计及施工规范要求。

  6.4.3 检查好施工机械和施工工具，保证满足施工要求。

  6.4.4 做好施工人员安排计划，合理配置劳动力。 

  6.4.5 测量人员根据深井接地施工平面布置图，放出接地的施工和位置，以标记记号明确。

6.5 钻井技术指标

设计深井9米，直径90mm,深井之间间距9m。施工员必须提前做好下杆准备，以备钻孔结束能够立即安装深井专用接地极，在深孔底部放入4-6cm厚的泥土 再铺垫1cm专用低阻回填料。在安装接地极时每下放3m时用专用卡具卡住接地棒，将连接管套入接地棒端部螺纹并旋紧 ，再将一根接地棒与连接管对接旋紧后继续向下沉放，直到规定深度。在安装连接管之前，每个连接螺纹抺一层导电胶，当连接管及接地棒旋紧后再喷涂一层银粉漆于连接管及螺纹部位。

将成型的环形接地深井采用40*4的水平接地体进行可靠连接，接地线在沟内安装敷设时需伸直，禁止小角度折弯，如需弯折，角度应保持圆弧状。接地网，所有焊接口均要求清理焊碴后，涂上防腐油漆。

6.6 水平接地体敷设及连接

将所有垂直接地极用40*4镀铜扁钢可靠连接起来。所有40*4镀铜扁钢经过岩石地段开挖成断面为0.4×0.4米的沟槽。槽底铺垫0.2米深泥土并夯实，然后敷设镀铜扁钢。40*4镀铜扁钢连接方式采用热熔焊。焊接完毕后在绞线上方铺放大于30mm厚的石墨降阻剂，最后用泥土将沟槽填平夯实。如遇到上方有砼浇筑时，将沟槽顶部铺放砂砾石再浇筑。

6.6.1 接地体部分或全部焊接完，焊接部分经防腐处理后，由技术员、质检员、监理工程师等共同检査验收，合格后敷设降阻剂，最后进行回填隐蔽。

6.6.2 如验收中存在问题，则需进行处理：对质量检查中没有满足设计要求或者施工规定的，要进行返工处理，直到符合要求重新验收合格后方可进行下道工序施工。

6.7 实例分析  

实例简介：

新疆新能电建检测中心，地理位置属于乌鲁木齐西山农场，厂房地处河滩石，砂石为主。根据对厂房及安装间土壤1-4米的电阻率的测量土壤电阻率达到4500Ω.m。因此根据设计共安装了5根20米深井接地极，水平接地体连接长度达230米，并相互连接。

测试原理图：

试验分析

  RJD=U/I  

U2=(U12+U22-2U02)/2  

式中U为测量电流产生的实际电压 

U1为接通电源后产生的电压 

U2为电源极性调换测得的电压 

U0为未加电源前测得的干扰电压。

 公式引于《电力设备接地技术规程》。哪一年经计算实测接地电阻为0.42Ω。  

结论：试验时考虑了各种干扰因素从试验数据判断接地电阻合格小于规范0.5Ω。

7.地网测试

接地电阻测试原理及方法:测试接地装置的接地阻抗时电流极要布置的尽量远,通常电流极与被试接地装置边缘的距离dcG应为被试接地装置最大对角线长度D的4~5倍(平行布线法),在土壤电阻率均匀的地区可取2倍及以上(三角形布线法),电压引线长度为电流引线长度0.618倍(平线布线法)或等于电流线(三角形布线法)。1、电位降法电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路,且符合测试回路的布置的要求。

G—被试接地装置;C—电流极;P—电位极;D—被试接地装置最大对角线长度;dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离;x—电位极与被试接地装置边缘的距离;d—测试距离间隔;流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化,电位极P从G的边缘开始沿与电流回路呈30°~45°的方向向外移动,每间隔d(50m或100m或200m)测试一次P与G之间的电位差U,绘出U与x的变化曲线。曲线平坦处即为电位零点,与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高U,接地装置的接地阻抗为:

Z=Um/I 如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难,可与之同路径放设,但要保持尽量远的距离。如果电位将曲线的平坦点难以确定,则可能是受被试接地装置或电流极C 的影响,考虑延长电流回路;或者是地下情况复杂,考虑以其他方法来测试和校验。2、电流—电压表三极法a)直线法电流线和电位线同方向(同路径)防设称为三极法中的直线法,示意图2;dcG符合测试回路的布置的要求,dPG通常为(0.5~0.6)dcG.电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次,每次移动的距离为dcG的5%左右,当三次测试的结果误差在5%以内即可。大型接地装置一般不宜采用直线法测试。如果条件所限而必须采用时,应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离,以减小互感耦合对测试结果的影响。

G—被试接地装置;C—电流极;P—电位极;D—被试接地装置最大对角线长度dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离;dPG—电位极与被试接地装置边缘的距离;b)夹角法

只要条件允许,大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流——电位线夹角布置的方式。dcG符合测试回路的布置的要求,一般为4D~5D,对超大型接地装置则尽量远;dPG 的长度与dcG相近。接地阻抗可用公式(2)修正.

(2)式中

θ---电流线和电位线的夹角;

Z''---接地阻抗的测试值。如果土壤电阻率均匀,可采用dcG和dpG相等的等腰三角形布线,此时使θ约为30°,dcG=dpG=2D接地修正公式2。3、接地电阻测试仪法。图3是接地电阻测试仪测试接地网接地电阻的接线方法;测试原理、布线、要求与三极法类似。1、E极在使用三极法测量时必须与P1短接起来,但当地网接地电阻很小,当地网接地电阻较小时(≤0.5Ω),为了提高测量精度,减小仪器与地网测量引线电阻及接触电阻对测量结果的影响,可将E.P短路片解开;减小接触电阻引起的误差,需单独引线与地网测试点相连。注:1、E――接被测量地网;2、P1――接被测量地网;3、P2――接测量电压线(其长度取电流线长度的0.618倍);4、C――接测量电流线(其长度取地网对角线长度的4~5倍)。

测试注意事项及意义接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关,因此接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行进行,不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。通过实际的测量,为我们整改提供可靠的依据。对变电站接地网接地状况,提出整改优化方案,使接地网的接地电阻符合要求,从而有效的防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证电气设备的安全运行,为工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。

8.质量控制目标及要求

8.1 钻孔深度大于设计深度50cm以上，垂直度在2%以内  

8.2 扁钢搭接长度大于宽度的2倍（至少3个棱边焊接）  

8.3 水平接地体在跨越建筑物伸缩缝、沉降缝处时应设置补偿器。补偿器可用接地体本身弯成Ω状代替。 

8.4 接地体、线的连接应采用焊接，焊接必须牢固无虚焊，焊接部位应刷防锈漆。 

8.5 开工前进行技术交底。  

8.6 所有操作人员持证上岗、严禁无证作业。  

8.7 施工中实行“三检”制度

8.8 接地装置所采用的的材料符合标准要求及设计要求，并且质量控制资料齐全完整。

8.9 接地体焊接部位应清掉焊渣，清掉干净后做防腐处理。

9.环境、职业健康安全措施

9.1 在全体员工中进行安全教育提高全员安全意识。   

9.2 开工前全体施工人员必须学习安全生产规程，考试合格后才允许进入现场施工。 

9.3 进入施工现场人员必须佩戴安全帽和安全规程所要求的防护用品。  

9.4 移动照明电压不高于36v。  

9.5 施工现场配备消防设备，防止火灾的发生。  

9.6 文明施工与环境保护  

9.7 对所有施工人员进行文明施工教育。  

9.8 严格遵循安装措施的工序要求严禁野蛮施工和违章作业。  

9.9 接地材料运到现场开箱检查后，其包装材料及时清理并按合同要求进行回收。  

9.10 随时做到当班垃圾当班清理、集中。

9.11 要求由专业人员操作机械。

9.12 施工用电，有专业电工进行接电和拆电，严禁乱搭乱接。

9.13 所用电缆要求经常检查，避免漏电现场发生。

10.验收

接地测试由防雷检测资质第三方检测，按GB/T 21431-2015标准检测；接地建造过程接受业主方的监督监造，并按提供的整改意见进行修正；甲乙双方共同组织整体验收。