两种防雷降阻材料的接地模块效果对比

雷国庆 胡伟 涂永盛

摘  要：长效物理降阻剂是一种较理想的防雷降阻材料，在防雷接地装置中应用非常广泛。铁精粉的理化性能与长效物理降阻剂相似，是由强导电材料、防腐材料、固化材料及填充材料组成，有良好的吸水性和保水性，无散流、自然或挥发现象，不污染土壤、水源、空气和环境，无毒害、抗腐蚀，价格仅是长效物理降阻剂的1/3。如果铁精粉能替代长效物理降阻剂做降阻材料，那将大大减少降阻材料的成本和提高使用效益。我们将长效物理降阻剂、铁精粉分别挤压做成大小、形状相同的防雷接地模块，在同一土壤电阻率中进行对比分析，结果表明：铁精粉在土壤中的降阻效果与长效物理降阻剂的使用效果相当，可以使用铁精粉代替长效物理降阻剂。

关键词：防雷接地;长效物理降阻剂;铁精粉材料

中图分类号：TM862        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2019）05-0058-02

引言

防雷与接地是一个统一的整体。无论是对直击雷的防护，还是对雷电过电压和雷电电涌的防护，总是要把雷电流传入大地。因此，没有良好的接地装置，各种防雷措施就不能发挥令人满意的保护作用，接地装置的性能将直接决定着防雷保护措施的实际效果。而接地电阻是表征接地体向大地泄散电流的一个基本物理参数，在接地设计中占有十分重要的地位。

接地模块是改善接地装置附近土壤电导性能，降低接地电阻，适应接地装置的专用产品[1]。接地模块在制作接地装置中应用的非常广泛。而常规的防雷接地模块使用材料是长效物理降阻剂挤压成型，我们依据这一思路利用理化性能相似，有良好的吸水性和保水性，无散流、自然或挥发现象，不污染土壤、水源、空气和环境、无毒害、抗腐蚀，价格便宜的铁精粉来替代长效物理降阻剂，其目的是减少成本和提高经济效益。

1 接地、接地电阻在防雷中的作用

综合防雷系统中，不管是接闪针、接闪网、接闪带、接闪线，还是各种防雷电感应的SPD，能起到防雷作用最重要的环节之一，需要有良好的防雷接地。在一定的土质、气候情况下，良好的防雷接地取决于防雷接地装置的形状，接地体的材料、规格和采取有效的降阻措施。合理利用防雷接地装置既可节省人力、物力、财力，又能减少接地装置占地面积。富兰克林避雷原理的基本精神就是接闪、引雷入地。接闪器把雷电引来，能迅速泄放入地，达到防雷减灾的目的。否则，虽有好的接闪装置，没有较好的防雷接地，也不能起到良好的避雷效果。把雷引来不能迅速放入大地，必然遭受雷击，其后果就是“引狼入室”。此种比喻恰恰说明了防雷接地的重要性。

接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流入另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻，接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了接地装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地装置的规模。

2 防雷接地模块简介

常规的接地装置多为金属导体，最常见的有圆钢、角钢、钢管、扁钢、铜棒、铜板等[2]。其缺点是用料多、耗资大、稳定性差、占地面积大、使用寿命相对较短、不宜在高土壤电阻率地区使用。防雷接地模块是一种以导电非金属材料为主的接地体，它由导电性、化学稳定性好的非金属材料、金属接地体、电解质和吸湿剂组成。防雷接地模块内置镀锌接地扁钢、角钢或圆钢，将其与被保护的地线连接时，金属接地体与大地的有效接触面积将大大增加，而且与大地构成一个接触良好的整体，接地模块具有很强的保湿性和稳定的导电性。因此，金属接地体与大地的接触电阻大大减小，从而充分发挥接地模块的降阻作用，并且大大减少接地装置使用面积，特别适用于周边空地小无法建地网和高电阻率土壤地区使用，而且防雷接地模块具有无污染、无毒害、抗腐蚀、使用十分方便等优点。

3 制作防雷接地模块的技术要点

（1）长效物理降阻剂制作防雷接地模块的主要材料包括三种，一是长效物理降阻剂;二是金属导体，包括扁钢、角钢或圆钢;三是凝固剂。

（2）铁精粉制作防雷接地模块的主要材料包括三种，

一是铁精粉;二是金属导体，包括扁钢、角钢或圆钢;三是凝固剂。

（3）铁屑制作防雷接地模块的主要材料包括三种，一

是铁屑;二是金属导体，包括扁钢、角钢或圆钢;三是凝固剂。

为便于使用，也方便制作，防雷接地模块制作成圆柱体形（如图1）。圆柱体形模块的尺寸规格为高800mm，直径150mm，重量约为50kg。

4 防雷接地模块的使用安装方法

依据国家防雷技术规范和标准对接地装置的技术要求[3～4]，安装防雷接地模块时应注意按照以下方法进行操作。

防雷接地模块采用垂直埋置，埋置深度不小于0.8m。模块间距离不小于4m。模块极芯连接线用4×40mm的扁钢。模块极芯相互连接或与地线连接时，必须焊接，焊接长度应不少于100mm，不允许虛焊、漏焊。焊接处应清除焊渣，涂上防腐导电漆。回填土时应适量洒水，分层夯实，待模块充分吸湿（24小时）后测量接地电阻。

5 不同材料制作的防雷接地模块在同一土壤电阻率使用效果检验

为了比较不同材料制作的接地模块的使用效果，作者在土壤电阻率ρ=650Ω.m的土壤环境中进行接地效果对比实验。其中，常规接地装置选用了规格为5×50×50mm的长2000mm角钢（在实际工作中用2500mm角钢施工很不方便，故用2000mm角钢）;接地模块数量使用了1～8个;实验结果见表1，各材料价格见表2。由于夏季、冬季实验检测的数据差异很小，本文对季节性因素导致的接地电阻值的差异忽略不计。从表1中可以得出随着模块数量增多，接地电阻值也随着减小。降阻剂、铁精粉、铁屑三种降阻材料经比较筛选，降阻剂和铁精粉降阻效果接近，价格铁精粉优于降阻剂。

6 结束语

（1）长效物理降阻剂和铁精粉的降阻效果远比角钢和铁屑降阻效果好。

（2）长效物理降阻剂降阻效果稍优于铁精粉降阻效果。

（3）长效物理降阻剂采购不方便（少部份省、市有此材料），价格又是铁精粉的3倍。

因此，可以明确得出如下结论：铁精粉的降阻效果与长效物理降阻剂效果相当，价格仅是它的1/3。铁精粉可以替代长效物理降阻剂作防雷降阻材料。所以，应当推广使用铁精粉作防雷降阻材料。

参考文献：

[1]雷雨云，雷国庆.对防雷接地模块制作参数及使用效果的探讨[J].气象与减灾研究，2009，32：181-182.

[2]GB50057-94（2000年版）.建筑物防雷装置设计规范[S].

[3]GB/T21714.4-2008.雷电防护 第1部分：总则[S].

[4]GB/T21431-2008.建筑物防雷装置检测技术规范[S].