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解决高电阻率土壤接地电阻偏大问题的探讨

文档作者：乐佳文档来源：浙江省水利水电科学研究院		点击数：	更新时间： 2024年11月24日
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浙江建筑第22卷第3期2005年6月
解决高电阻率土壤接地电阻偏大问题的探讨
乐 佳
(浙江省水利水电科学研究院，浙江杭州310004)
摘要：接地装置是建筑物中保护设备和人身安全的重要设施之一。决定接地装置是否满足设计要求的主要技术指标是它
的接地电阻值。文章对建筑物的接地电阻偏大问题从产生原因：危害性、采取的措施等方面进行论述。
关键词：接地电阻；接地装置；土壤电阻；降阻剂；低电阻接地模块
中图分类号：TU895 文献标识码：B 文章编号：1008—3707(2005)03—0067—02
目前建筑物配电系统通常采用TN—s或TN—C—S系
统，其接地装置的作用是将配电线路中的故障电流、雷电流
及电气设备外壳因绝缘损坏而产生的故障电流引入大地，从
而保护设备和人身安全，因此它是建筑物重要设施之一。决
定接地装置是否满足设计要求的主要技术指标是它的接地
电阻值。笔者在几年的建筑电气设计实践中，发现许多建筑
物的接地电阻值大大超过设计要求，对建筑物防雷及电气系
统正常使用造成一定危害。
1 接地电阻偏大的危害性
接地装置的接地电阻是接地装置上的电阻和接地电极
与土壤接触的电阻以及土壤电阻的总和，因接地装置本身电
阻q~／l,，一般可忽略，故接地电阻即为电流导入土壤中的散
流电阻。因土壤电阻存在，当电流经接地装置流人大地时，
电流在地中呈半球形散流(如附图)。
由于球面积与球半径平方成正比，所以半球形面积随离
／’
二==
／ ，
附图 流入大地电流的分布图
接地装置的距离增加而迅速增大，导致电流通过的截面就越
大，地中的电流密度也就愈小，所形成的电压降也愈小。如
附图中曲线所示，从这条曲线可以看出，接地体处的电位最
高。从理论上看，距接地装置无穷远处，电位接近零，工程上
以距接地装置20 m处视零电位处。故相对于无穷远处的零
电位来说，接地装置上就产生了一个对地电压ud。因接地装
置本身的电阻不计，与之相连的电气设备外壳上也产生了一
个等僵的对地电压。此时人若触及蒲电设备，人体也产生同
样的对地电压，其值为 ：乏÷瓮，。Rr-人体电阻； d一
接地电阻；卜一故障电流，则流过人体的电流， =瓦Ud=
d，，由于 ≥月 ，则， 瓦Rd，，当，为定值时，流过人体
的电流， 与接地电阻Rd成正比，Rd越大， 也越大，对人身
安全就越不利．因此必须降低接地电阳
2 导致接地电阻偏大的原因
接地装置的接地电阻主要决定于接地体周围土壤导电
性，在接地装置形状尺寸确定后，接地电阻与土壤电阻率成
正比。
大地表层的土壤有多种类型，各种土壤的电阻率差别很
大。我省中西南部地区土壤类型多以砂砾土、岩石为主，因
此电阻率往往都偏大，导致接地电阻也偏大。几种典型土壤
的电阻率如表1所示。
裹1 不同土壤的电阻率
土壤类型 电阻率范围(Q·m)
泥土、粘土
沙土
砂砾土
岩石
20～200
l00～600
4OO～l0【)o
5 000～2，000，000
其次。土壤中溶于水的电解质含量对土壤电阻率变化有
很大影响。表2为在含水量占重量的15％ 、温度为17℃ 条
件下砂粘土的土壤电阻率与含盐量的关系。
实验表明：土壤中含盐量对土壤导电性影响很大，含盐
量越高。电阻率越小，只是电阻率下降幅度随土壤中含盐量
的增加逐渐趋于缓慢。此外，土壤电阻率还受土壤湿度、温
度的影响。在给定土层内，含水量只要增加百分之几，都会
收稿日期：2005—03一l5’
作者简介：乐佳(1968～)，女，浙江宁波人，工程师，主要从事工程电气、计算机监控系统的设计及施工。
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乐佳：解决高电阻率土壤接地电阻偏大问题的探讨
表2 一定条件下砂粘土的电阻率与含盐量的关系
含盐量按重量的百分比
0
0．1
1．0
5．0
l0
20
电阻率(n·m)
loo～2oo
l8
4．6
1．9
1．3
1．0
使土壤电阻率明显下降。一般旱季土壤含水量约为10％ 。雨
季为35％ ，因此一年中不同季节接地电阻各不相同。实地测
量接地电阻时，应选择土壤干燥时进行，以便实测值为最大。
工作中发现有的工程在测试条件不具备情况下，测量接地电
阻，影响实测值的准确性。
3 降低接地电阻的方法
目前建筑物接地装置首选的方式是采用自然接地体，即
利用建筑物基础主筋，可作为接地用的地下金属管网等。当
实测值不满足设计要求时，需采用增加人工接地装置方法，
以降低接地电阻值。通常人工接地装置根据工程周围的地
质情况因地制宜地选择一些便于施工、效果明显的方法。如
工程附近有较低电阻率的土壤，采用外引接地体；或在地下
较深处有电阻率较小的土壤、地下水、矿物体等可采用深埋
接地体。再用不少于两根干线与主接地网相连。
若工程周围土壤电阻率特别高，上述方法又不能采用
时，可采用如下人工改善土壤电阻率的方法：(1)采用低电阻
率的土壤进行换土：将低电阻率的土壤如粘土、黑土填入在
垂直接地体的倒锥形人工接地坑和水平接地体的梯形截面
人工接地坑内，以改善接地装置周围的土壤电阻率。(2)利
用长效降阻剂：在接地体周围埋置长效固化型降阻剂能改善
接地体周围土壤或岩石的导电性能，使接地体通过降阻剂的
分子和离子作用形成高渗透区，以便与大地紧密结合降低土
壤电阻，同时还能改善接地网的均压效果，降低电位梯度。且
使接地体不被氧化腐蚀，达到长效目的。(3)使用低电阻接
地模块：低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地
体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物质和电解物质组
成，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤之
间的接触电阻。同时，它具有强吸湿保湿能力，使其周围附
近的土壤电阻率降低，介电常数增大，层间接触电阻减小，耐
腐蚀性增强，因而能获得较小的接地电阻和较长的使用寿
命。目前，在通信、广电等接地要求较高部门广泛应用。
4 结 语
由于接地装置敷设在建筑物基础中，属隐蔽设备，一旦
施工完后不能返工。因此，施工单位必须严格按规范、设计
要求敷设。接地装置的接地电阻测试必须选择土壤干燥时
进行，否则将影响实测值的准确性。当接地电阻偏大，不符
合设计要求时，必须采取措施降低接地电阻值，以免给今后
电气设备的安全留下事故隐患。
参考文献
[1] 尹厚丰，应明耕．水电站电气设备[M]．北京：中国水利水电出版
社，2001．
[2] GB 50169-92电气装置安装工程、接地装置施工及验收规范
[S]．
(上接第59页)
对一厨两卫或多卫户型，当各厨卫之间相隔较远时，可
将各相邻的厨卫组团划为一个热水子系统，每个子系统共享
一个热水器供水。靠近厨房子系统用燃气热水器或容积式
电热水器供热水，远离厨房的卫生间用容积式电热水器供
水。一般最多不超过3个热水器便可以满足就近供水要求。
这样设计可解决每户只设一个热水器带来的户内热水支管
无法实现循环、远端用水点使用时放管道内冷水过久的弊
端。卫生间电热水器可以方便地放在洗脸台下的柜内，其容
积可以根据卫生间装修标准及洗脸台规格在30～80 L之间
不等。
方法2： 户内集中供水加循环管供水
对于别墅住宅(包括联排别墅)，一般为两层、三层，卫生
间较分散，热水用水点多，供水管路过长。此种住宅绝不能
按常规单管布置枝状热水管的设计，可以各户独立的小型中
央热水系统(燃气或电加热)集中供应整套户内热水用水，并
设置循环管路，循环管应全管路循环，至少循环到每个厨卫
主要用水器具附近。若热水器没有原厂内置的循环泵，设计
可采用DN15的微型离心水泵作为循环泵。
方法3： 在住宅使用太阳能热水器较多的情况下，要
考虑太阳能及常规热水器的配合使用。较为简便可靠的办
· 68 ·
法是将太阳能热水器作为辅助热源：太阳能热水器出水进入
常规电热水器，这样可充分利用能源并且只要不冰冻时，无
论天气阴晴或低温，不用在太阳能及常规热水器之间频繁转
换。因太阳能热水器的压头一般不高，这种方法不太适合太
阳能与燃气热水器的串连配合。
5．2 住宅集中热水供应系统推荐的方法
方法1： 每户设置多组热水管就近洪水
在高级住宅或公寓，还有部分别墅住宅，都由小区集中热
水供应。此时，虽然每户设有多个厨卫，随着远传式水表的推
广应用，使给排水工程师可以在设计时给每个厨卫组团设置
一对冷热水管道，并在吊顶内设一对远传式水表分别计量冷
热水用量。这种做法一是彻底消除了穿越房间的管道，二是
用水点紧邻热水干管，解决了热水支管循环困难的问题。
方法2：住宅内热水供应采用供回水双管制
此设计摈弃了上供下回的单立管供水方式，每户的热水
立管系统为下供下回双管制。这时每户即使只设一个热水
供水点，也可以从双立管上接出一对供回水支管及一对供回
水水表(通过计算供回水水表读数差值计量实际热水用水
量)。此时户内的热水支管可以设置为供回水双管制，可以
保证支管内形成循环水流，从而保证用水点水温。

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