接地裝置通常是指接地體和接地線的總稱。因?yàn)橐呀?jīng)把引下線單獨(dú)作為防雷裝置的一個(gè)組成部分,所以,防雷接地裝置主要是指接地體而言。接地裝置是防雷裝置的重要組成部分,用以向大地泄放雷電流,限制防雷裝置的對(duì)地電壓不致過高。
由于直擊雷是雷云和大地間的直接放電,突出地面的高聳建筑物,最易首先接觸先驅(qū)放電而遭到破壞。因此,在許多需要保護(hù)的構(gòu)筑物或建筑物附近都安裝有避雷針。避雷針的避雷原理是:利用避雷針的接閃器高出被保護(hù)物的突出地位,把雷電引向自身,然后通過引下線的接地裝置,把雷電流泄入大地,以使被保護(hù)物免遭雷擊。
接地體應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕性、熱穩(wěn)定性和接地電阻的要求。為了滿足接地體的上述要求,接地體的選材、布置、埋人深度及土壤性質(zhì)等都必須合理選擇。接地體太短了增加接地電阻,太長(zhǎng)了施工困難,增加鋼材的消耗量,而且對(duì)接地電阻的減小甚微。接地體的表面積和截面積過小,通過雷電流時(shí),將使周圍過熱或本身溫度過高,土壤電阻變大。
接地體通常采用圓鋼、角鋼、鋼管等鋼質(zhì)材料制成人工接地體,所用鋼材的尺寸要求是:圓鋼直徑≥10mm,扁鋼厚度≥4mm,截面積≥100mm2,角鋼厚度≥4mm,鋼管壁厚≥3.5mm。在土壤腐蝕性較大的地方,接地體應(yīng)熱鍍鋅或加大截面積。
接地體的結(jié)構(gòu)布置,通常有垂直布置和水平布置兩種形式。
①垂直接地體。用于土壤電阻率較高或接地體易打入地下的情況。垂直埋設(shè)的接地體,通常采用直徑40~ 50mm的鋼管或(40×40×5)~(50×50×5)mm的角鋼,長(zhǎng)度以2.5m左右為宜。垂直接地體一般由兩根以上的鋼管或角鋼組成,可成排一字形布置或環(huán)形布置。為了減小接地體的屏蔽效應(yīng),相鄰鋼管或角鋼之間的距離以5m為宜,多根鋼管或角鋼上端用扁鋼或圓鋼焊接成一個(gè)整體。
垂直接地體的幾種典型布置如圖1所示。圖中箭頭所指之處連接接地線。
圖1 垂直接地體的布置
②水平接地體。適于土壤電阻率較低,不用打入垂直接地體就能滿足接地電阻值要求,或地質(zhì)堅(jiān)硬、很難打入垂直接地體的情況采用。水平埋入的接地體,通常采用40mm×40mm的扁鋼或直徑為16mm的圓鋼。水平接地體通常采用放射形布置或封閉形布置,相鄰扁鋼或圓鋼間的距離以5m為宜,各連接點(diǎn)焊接成一個(gè)整體。水平接地體的幾種典型布置如圖2所示。
圖2 水平接地體的布置
當(dāng)建筑物附近沒有良好導(dǎo)電地質(zhì)時(shí),為了降低接地電阻,可采用外引接地裝置。即將接地體引伸到土壤電阻較小的地點(diǎn),但外引長(zhǎng)度不應(yīng)大于2√ρ。ρ為埋設(shè)外引線處的土壤電阻率(ω·m)。
接地體在滿足接地電阻要求的前提下,防雷裝置的接地體可以和其他接地裝置共用(獨(dú)立避雷針除外),也可以采用鋼筋混凝土基礎(chǔ)等自然導(dǎo)體作為防雷裝置的接地體。
為了避免接地體受到機(jī)械損傷,以及減少氣象條件對(duì)接地電阻的影響,接地體通常應(yīng)埋入地下0.5~0.8m。。為了降低跨步電壓,安裝防直擊雷接地裝置時(shí),距建筑物出入口和人行道的距離不小于3m。