探讨防雷地网接地电阻值计算的程序设计

罗聪　贺与晖

摘 要：防雷地网对生命财产安全有保护作用，本文将探讨、设计一套可准确算出材质不同的原料，大小不同的地网，在各类土地电阻率的相应电阻值的程序，帮助从业者明确防雷地网占地面积需要、施工所需建材量。

关键词：防雷地网；接地电阻值；计算；程序设计

中图分类号：TM862

雷电破坏力很大，应进行防护。从三个层次来防护：外围层面、内里层面及过渡层面，可令连接地面的电阻值最大程度降低，令传感电流快速释放。雷电袭击多因感应过电压，在多种紧密配合、相互影响中传感到金属性质的接地线及管道线路而引起瞬态过电，导致装备受到损伤，或通过金属性质的接地线路和管道线的单纯传导雷电使装备被破坏。

1 感应过电压防护工作的基本理论

感应过电压防护工作是释放，以及平衡。感应过电压会入侵与袭击电子化装置的体系，故感应过电压防护是一项系统工作。

平衡是指：防止系统的各结构组织出现损坏系统的电势差，指当处于瞬态条件时，系统自己及周围金属性质导电体电位能够达到大致平衡。释放是指：经由大地使雷电自身及其电磁脉冲所具备的能量释放出来，此过程具有层次型特征，在连接通讯系统前，把不必要的能量释放到大地中，越多越好、越远越好、越彻底越好，而层次即为在削减防雷保护范围的雷电能量时，要按层次依次进行。需要注意的是释放、平衡速度快慢由防雷地网的电阻数值决定。

2 防雷地网与相关设计

因所处环境不同，故连接地面的网络设计有各自的特点。在防雷项目的实施里，连接地面的系统创建是最为复杂且高难度的，它也是最关键的工作之一。在接地项目中，接地装置即为连接地面的网络。连接地面的土地电阻率、建材和载体的预防腐蚀，经过恰当设计的连接地面网络会给连接地面的效果带来很大影响，故设计接地网络、后续的项目跟进是值得深入探讨的重点内容。

因雷的电流通过连接地面的网络，故接地网的电压会减弱，从而导致地电位增大。连接地面的电阻不能达到标准，是因为受到接地网络大小以及土地的电阻率等的制约。若要使接地电阻小于标准值，需通过连接地面、外部引入接地以及利用降低土壤电阻的制剂来完成，目的是：令机房装置和预防雷电的装备的连接地面能够存在于一个较为平稳的人造接地网络之中。需增加分散电流的范围、用更长的外部引入地面的连接线、使用电阻更小的土壤、更多以及埋得更深的与大地连接的电极，还需以土壤的电阻率大小为基准，将土壤降阻制剂应用于与大地连接的电极周边。预防雷电成效大小与接地电阻值大小成反比，接地电阻值越大，被袭击者就越危险，故优良的连接地面设备应对接地电阻值有准确的测算功能。

3 接地电阻数值的关联要素

当x个一样的接地极的接地电阻，一直比大小相同且装置方式一样的接地电阻大x倍时，说明分散电流的能力变小。因为一些金属性质的物体被放入大地，为令电流分散，当电流被分散时，金属导体所造成的电场之间会互相屏障，从而令其分散电流能力减弱。被缩小的数值被称为屏蔽系数，其数值高低与接地极的长短、间隔比例相关。而在纵向接地极和横向接地极相对接之时，横向接地极对电流的分散会受到纵向接地极制约，它的利用系数是0.9。

4 为接地电阻值的计算设计

防雷接地网的设计：在表格的边线设置相同间隔距离的纵向接地极，再将纵向接地极与横向接地极相接，将它整个埋置在土地下半米的位置，可将40*4规格的热镀锌扁钢应用于横向接地极的制造中。

首先，系统流程：在计算机程序的页面敲入防雷地网的有关数據，再通过程序来算出防雷地网的连接地面电阻数值，具体如下：

输入地网相关条件来计算出如下参数：垂直接地体的建材、土地电阻率、垂直接地体的大小、连接地面的网络长与宽、垂直接地体的间距。

要计算建设地网得准备的垂直接地极的数量以及垂直接地体的长与距离之间的比率，需以连接地面网络的长度和宽度，垂直接地体之间的距离为依据。

通过公式计算唯一解的垂直接地极的电阻数值Rv，Rv=ρ÷2π×1n（8ι÷d-1），其中Rv表示的是单根的垂直接地极的电阻值Ω、l是垂直的接地极长m、d是指垂直的接地极的直径长度m、ρ为土地的电阻率数值，Ω×m。而等边角钢相对普通角钢来说，其等效直径是角钢边长的0.84倍。在水平方向上的接地极的电阻是RH，Rv=ρ/2πl·ln﹙L2/hd+A），在这个公式中，RH是指水平方向的接地极的总长m、h是指水平方向接地极的掩埋深度值m、d是指水平接地极的直径m、A是指水平接地极形状的系数。

热镀锌扁钢的宽度是其直径的2倍，形状系数于水平接地极。其中，本文防雷接地网络的系数等于1。

在垂直方向的接地极之间的距离和长度之比<2的情况下，

在垂直的接地极之间的距离和长度之比≥2的时候，

从而可以得出防雷地网的连接地面电阻数值Rg，

上面提到的n是指接地极的数量，S是指接地极之间的距离等于0.9，计算流程据下图1可知。

其次，操作系统程序，按照界面提示选取垂直接地极的建材，敲入其大小、长短、防雷地网的大小、垂直接地极间的距离和土地的电阻率的相关参数，点击“开始计算”，得防雷地网连接地面的电阻。

最后，测验系统程序，经由敲入的n组防雷地网参数，把防雷地网的真实数值和电阻数值进行比照，据此测验系统程序得出结果的准确性。

对照后较为相近，误差值不超过百分之5，故通过操作系统程序，可得相对准确的参考数据。

5 结束语

本系统程序易操作、快捷、准确，由它得出的防雷地网电阻值，可用于实际设计工作，参考价值高。从业者可对防雷地网的质量和投资做出全面评价与估算，提高收益。

参考文献：

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[4]杨德伦.山区微波站防雷与接地技术研究[D].长沙理工大学，2011.

作者单位：辽宁省防雷技术服务中心，沈阳 100016；辽宁雷电防护工程有限责任公司，沈阳 110016