有关防雷接地中的冲击接地电阻探讨

摘要：文章分析了防雷接地中的冲击接地电阻。以人工垂直接地为例，基于相关计算可以分析对冲击接地电阻产生影响的因素，并找出防雷接地中冲击电阻与其他电阻之间的联系。进而使防雷接地中冲击接地电阻的认识更为深入全面，使相关人员对于冲击接地电阻的认识更为系统。经过多个有效长度计算公式的对比，能够获得相关计算参考，从而更好的对防雷检测及接地电阻提供帮助。

关键词：防雷接地；冲击接地；电阻

对于防雷接地电阻中冲击接地电阻来说，冲击接地电阻与工频接地电阻存在较大差异。目前，相关防雷检测部门可以通过对建筑物防雷接地情况进行分析和探究得出相应的接地电阻数据，但是目前大部分接地电阻数据都是工频接地电阻。因为防雷建筑物之间存在一定差异，这时对于防雷接地的要求也各不相同，相关人员在实际操作过程中需要将检测所得的工频接地电阻作为冲击接地电阻，从而将其编入检测报告内。这一情况会对冲击接地电阻的数据产生误导，因此当下需要深入研究冲击接地电阻数值，加速防雷接地工作的实施。

1. 冲击接地电阻概述及构成

1.1冲击接地电阻概述

在一般情况下工频接地电阻为接地电阻。接地电阻属于电流流经接地极流入大地时，接地极和无穷远处的零电位面之间存在的电位差V与I的比值。接地电阻的构成可以分为接地引线电阻，接地引线和接地装置之间的接触电阻，接地体自身电阻及接地体，土壤散流电阻和土壤之间存在的接地电阻。冲击接地电阻指的是当前冲击电压幅值与冲击电流幅值之间的比值，因为接地体自身存在电感和电容的效果，所以冲击电压幅值与冲击电流幅值不会在同一时间出现，所以可以将冲击电阻作为人为概念，在雷电流过接地装置的时候才会将其体现出来。

1.2接地电阻构成

接地电阻绝大多数情况下是由接地体与大地之间的接地电阻，接地体与接地线之间的电阻构成。接地体与大地之间的接地电阻会因为接地体自身存在较大的电导率，这时大地电导率低于接地体电导率。在实施接地计算的过程中，相关人员可以将接地体表面作为等电位，而降低对接地体压降的重视。接地体和大地之间存在的电阻属于接触电阻，接触电阻实际大小与建筑施工过程中的施工方法有着紧密联系，特别是和回填土的回填紧实程度有关。接地体与接地线的电阻会因为接地体自身内部存在电阻，因此这时会因为其实际电阻值较小，导致一般情况下可以直接忽视接地体自身电阻。接地体与接地线的电阻与其自身尺寸有着直接联系，因为其二者都是由金属导电材质制作，因此这时会导致其电阻率降低[1]。只有接地体与接地线之间的尺寸符合标准的时候，会导致二者接地电阻不断缩小，无法起到其应有的作用，所以对于流散电阻来说，其与接触电阻有着决定性作用。

2. 冲击接地电阻的散流特征

①结合当下冲击接地电阻的概述可以得知，在冲击电流的影响下，接地体会表现出波动，随后出现感应和电导，在结束电导后就会存在电阻过程。所以，冲击接地电阻组织与雷电流波头时间和雷电流幅值等数值有着紧密联系。在冲击接地电阻经过接地体的时候，其存在的散流特性可以将冲击电流转化为高频电流，所以这时冲击电流在经过接地体的时候不仅会受到接地体电阻和电导，还会与接地体电感及其电容产生阻抗，这时冲击电流的大小就可以直接决定接地体形状，冲击电流波形和土壤内部电阻率。雷电流在泄放的时候， 若电场实际强度超出了土壤临界场强，那么就会使土壤内部与接地体相邻的部分出现局部放电，进一步促使电阻阻值降低。在这种情况下无形中增加了接地体直径，影响了土壤实际电阻率，面对这一现象可以将其称为火花效应。因为冲击电阻其电流频谱相对较高，所以这时接地体实际电感会影响电流的流动方向，导致接地体无法将其实际效果充分发挥出来。这时就会造成冲击接地电阻超出工频接地电阻的现象，这一现象可以将其称为电感效应，这也表示了引入接地体后就出现了长度概念的因素[2]。

②冲击系数α为电阻Rch和工频接地电阻R的比值。在分析集中接地体的时候，α数值始终小于1，但是一些长度较长的延伸体会因为其电感效应，导致α数值大于1。作为规范接地装置冲击接地电阻和工频接地电阻的倒数，B属于R-=Bri中的换算系数。可以将接地装置实际冲击特性充分反映出来，并为其提供参考，同时还能够为防雷接地工程的实施提供便捷。只有获得接地装置的工频接地电阻，才能够结合实际冲击系数进行冲击接地电阻的计算。由于火花效应和电感效应的干扰，当前α数值无法确定，在雷电流泄放至大地后，α数值会在1上下波动，因此这时火花效应和电感效应便可以发挥其作用。所以，借助电阻设备测出工频接地电阻有一定概率大于冲击接地电阻，也有一定概率小于冲击接地电阻。若接地电阻实际阻值符合标准面那么这时α<1，可以将测量值确定为冲击接地电阻，在α>1的时候，则需要基于冲击系数进行冲击接地电阻的计算，并对冲击接地电阻能否满足建筑物防雷设计规范进行验证

[3]。

3.分析接地电阻产生影响的因素

首先，应对人工垂直接地体工频接地电阻进行计算。在工程设计过程中，相关人员会将角钢作为垂直接地极，因此文章以角钢为例对其展开接地电阻计算。该角钢实际截面面积为50*50*5mm，由此可知单根垂直接地极接地电阻数值为：R= ，在上述公式中，可以得知R（Ω）属于接地体电阻，而L则属于角钢长度，属于角钢土壤电阻率，d就是角钢等效直径，h 作为角钢上部距离地面的长度。可以采取下述公式对角钢等效直径进行计算，在角钢等边的时候，其等效直径为0.84b，角钢等效直径为d，b则表示角钢等边界面长度。在角钢不等边的时候，其等效直径d=0.71 。在上式中，b1和b2表示角钢界面长度。对于冲击系数和冲击接地电阻之间的联系进行分析，其二者不但和接地装置几何数值有着较为紧密的联系，还和冲击电流幅值，土壤内部电阻率有着一定联系。通过相关实验和数据可以得知，从中能够找出垂直接地冲击系数的计算公式，从而掌握冲击系数，电流幅值，几何数值，电阻率及冲击接地电阻之间的联系。

其次，垂直接地冲击系统公式为α=2.75 （1.8+ ）0.75-exp（-1.50 ）上式中，几何尺寸为L，为土壤电阻率，而IM为冲击电流幅值。冲击系数，电流幅值，几何数值，电阻率及冲击接地电阻之间的关系在分析后可以得知，随着冲击电流幅值的不断增加，这时冲击系数不断减小，最后趋于平稳，在这时冲击接地电阻呈现出火花效应，降低土壤电阻率，加速冲击系数的减小。因为冲击系数其电流频率相对较高，因此会随着电流的不断增大而增大，在数值达到一定范围后，便会影响到电流流动，出现电感效应。

结语

综上所述，冲击接地电阻和工频接地电阻之间的数值换算较为复杂，因此这时可以通过计算机系统的使用获得有效数据，为冲击接地电阻与工频接地电阻之间的数据转换提供帮助，使冲击接地电阻数值符合规范。尤其是针对一些建筑物内部防雷处理公用的现象，可以通过对冲击接地电阻的准确计算，为其做出相应的保证，进一步降低由于冲击接地电阻过大产生的影响。

参考文献

[1] 张昌, 甘艳, 邹建明,等. 高土壤电阻率地区柔性石墨复合接地材料与圆钢接地材料的有效长度对比研究[J]. 电瓷避雷器, 2018, No.281(01):64-69.

[2] 甘艳, 顾德文, 张昌,等. 500 kV架空线路雷电过电压与冲击接地电阻关系[J]. 中国电力, 2018, 51(09):118-125.

[3] 曹晓斌, 杜俊乐, 田明明,等. 雷电冲击波形对接地极冲击接地电阻的影响实验研究[J]. 高电压技术, 2018, 044(005):1564-1571.