建筑接地电阻暨降低接地电阻的方法

　　摘要：文章阐述了接地电阻值对建筑电气安全性的影响，提出了有效降低接地电阻的若干方法
　　关键词：建筑物安全，接地电阻，降低方法
　　建筑接地电阻的大小直接关系到建筑物及建筑物内人身和设备的安全，是一个至关重要的指标。近年来，随着社会的发展，科技的进步，各种电气设备的应用更加普遍，建筑接地安全的重要性尤为突出，因此，建筑接地受到了人们的高度重视和认真对待，相关规范把接地电阻检测合格作为建筑工程竣工验收的重要条件之一。本文根据个人多年接触大地电阻率的经验和认识，简要分析了建筑接地的导电机理和降低建筑接地电阻的方法，希望对从事有关工作的人员起到借鉴作用。
　　一、建筑接地电阻
　　1、建筑接地电阻概念
　　所谓建筑接地电阻，就是电流经建筑接地装置分散流向大地这个大导体所受到的阻力，也就是接地体表面到无穷远之间的大地电阻。
　　2、建筑接地装置
　　建筑接地装置是由梁、板钢筋或多个接地体相互连接形成闭合环形的装置。该装置与梁、柱钢筋连接再与接闪装置连接成一个完整的接地装置。
　　3、建筑接地体材料与形状
　　建筑接地体就是埋于基础底向大地传导电流的物体。一般采用导电性能良好的柱形圆钢或角钢，或直接用基础梁板钢筋作为接地体。
　　4、接地体接地电阻
　　用求点电源电位公式的方法（），可求出柱形接地体向电阻率为的地层通电时的接地电阻。
　　
　　式中：－柱形接地体（接地圆钢式角钢）入土深度；
　　柱形接地体半径；
　　＝柱形接地体周围岩土电阻率
　　但实际接地电阻要比计算值大，原因是公式计算是在理想条件下，即接地体与岩土紧密接触，完全没有空隙的条件下的理论计算，而接地体与岩土接触实际上不可能绝对紧密。
　　由柱形接地体接地电阻的计算公式可知，接地电阻与接地体半径（）和接地体的入土深度（）及接地体周围的岩土电阻率（）有关，即接地体半径和入土深度增大时，接地电阻减小，且与接地体周围岩土电阻率成正比。
　　二、岩土电阻率
　　1、岩土电阻率概念
　　岩土电阻率是指边长为1米的立方体岩土，垂直任意截面（各向同性时）通电时所产生的电阻大小。据物理学电阻的定义，则，因电阻（R）单位为欧姆，面积（S）为平方米、长度（）为米，故电阻率（）的单位为欧姆•米（Ω－M）。
　　2、常见岩土电阻率
　　自然界中不同的岩土电阻率变化较大，主要是与其所含矿物成份和结构有关，但同类的岩土电阻率都在一定范围内变化，下表（表1）是常见岩土电阻率变化范围。水的电阻变化较大，咸水（苦水）为10－1~10（Ω－M），地表河水、浅层水电阻率为（Ω－M）,地下热水电阻率小于10Ω－M。
　　
　　常见岩土电阻率表1
　　岩性 电阻率（Ω－M） 岩性 电阻率：（Ω－M）
　　粘土 10－1－101 泥质页岩 102－103
　　泥岩 101－102 花岗岩 102－105
　　粉砂 101－102 玄武岩 102－105
　　砂岩 101－103 大理岩 102－105
　　砾岩 101－104 片麻岩 102－104
　　石灰岩 102－104 石英岩 103－105
　　
　　三、影响岩土电阻率的因素
　　影响岩土电阻率的因素较多，但从物理本质分析，自然界中只有两类性质不同的导体——电子导体和离子导体（溶液）。而岩土主要靠其水溶液中的离子导电，矿物则靠自由电子导电。因而归结起来影响岩土电阻率的因素主要有以下四种：
　　1、与岩土所含矿物成份和矿物的多少有关
　　不同的矿物有不同的导电性，一般情况下，金属矿物导电性好，电阻率低；非金属矿物导电性差，电阻率高。
　　2、与组成岩土的颗粒大小、结构和通电方向有关
　　岩土颗粒愈细小，电阻率相对愈低，组成岩土的颗粒成有规则（定向）排列，且沿层理方向通电时所呈现的电阻率低，反之，组成岩土的颗粒较大，且无序排列或垂直层理方向通电时，所呈现的电阻率高。如粘土电阻率低，砾石电阻率高。
　　3、与湿度有关
　　不同的岩土具有不同的孔隙度（单位体积岩土中孔隙所占的体积），孔隙中或多或少含有水份，因而湿度（单位体积孔隙中水所占的体积）不同。一般情况下，湿度越高（水溶液越多），电阻率越低，湿度为零，说明孔隙中全是空气（如干砂），电阻率就很大。
　　4、与温度有关
　　温度的改变会引起水的溶解度和离子运动速度。温度升高时，水的溶解度增加，离子迁移率增高，水的导电性增强，电阻率低。如在贮藏有地下热水的地段，电阻率较低。
　　四、降低建筑接地电阻的方法
　　降低建筑接地电阻，关键是降低接地体周围的电阻，可采用以下方法：
　　1、 增大接地体的入土深度和半径
　　可将接地桩打深一些，并增加接地桩数目，即采用复合接地桩法。N根接地桩并联后，总接地电阻降低为单根的。但是，接地桩并非越多越好，所并联的接地桩间距应大于接地桩入土深度的3倍（见图1－a），如果各接地桩相距太近，则电流不向等位的其它接地桩方向流出（见图1－b），相当于有效面积减小，总接地电阻减小不多。
　　
　　2、充分利用自然接地体降阻
　　在建筑施工中，充分利用地下埋设的金属结构物，是有效减小接地电阻，节约材料及达到均衡电位接地的有效措施，如可利用各类砼基桩、地下连续墙、筏板及金属管道等自然接地体。
　　3、置换接地桩周围岩土
　　在山坡地带施工时常遇风化岩石及干燥砾石地层，因其电阻率较高，在用常规的施工方法难以满足要求时，可采用人工改善接地桩周围土壤电阻率的方法。因为在接地桩周围的土壤对接地电阻起着关键作用。故可在施工接地桩部位开挖深约桩长、直径约20倍桩径的坑，在地下水流速流向小的地段，用10%左右食盐与低电阻率粘土混合填充于坑内并密实后打入接地桩；在地下水流速流向大的地带，可用降阻剂或木炭、石墨、金属屑等填充。
　　4、并联建筑接地
　　在岩土电阻率相对高的地带，单独一幢建筑接地电阻不能满足要求时，可将在建和已建的几幢建筑接地用镀锌扁铁相互牢固并联，使之形成较大的接地网，可有效降低接地电阻。
　　5、外引接地
　　在天然地层岩石电阻率较高的地带，采用加深和增加接地桩及置换法都不能满足要求时，可在外围低电阻率的地方铺设专门用于降阻的接地装置，然后引入建筑柱筋，并与之可靠连接。如果一个外引接地装置不能满足要求时可再增设外接地装置，直至符合为止。
　　接地电阻偏大，实测值达不到规范要求的情况，我们曾经遇到过不少，比较典型的如大理学院住宅区、大理机场航站区等，都是分别采取了上述措施后，有效地把电阻值降低到了规范规定值以下，达到了验收标准。通过多年的工作实践，我体会到，只要我们以积极、科学、客观的态度去探索自然规律，就可以解决工作中碰到的难题。
　　参考文献：（1）李景禄胡毅刘春生•实用电力接地技术•北京：中国电力出版社•20001•
　　（2）西安地质学院长春地质学院•电法勘探•北京：地质出版社•1979•