共用接地系统作为现代防雷工程的核心组成部分,其设计质量直接关系到建筑物电气安全和防雷效果。实际工程中经常遇到接地电阻不达标、电位差超标等问题,这些问题往往源于设计阶段对关键要点的把握不足。接地系统设计必须同时考虑防雷接地、工作接地和保护接地的需求,确保在雷击或故障情况下各系统能协调工作。
土壤电阻率测量是设计的基础环节,但很多检测人员仅采用单一季节的测量数据。正确的做法是在干旱季和雨季分别测量,取全年更高值作为设计依据。测量时应采用四极法,电极间距选择1.5倍埋设深度,测试点间距不超过20米。对于不均匀土壤,需要在不同地质区域增加测试点。某数据中心项目曾因忽略季节性变化,导致旱季接地电阻超标42%,不得不追加接地极补救。
接地体材料选择直接影响使用寿命和连接可靠性。热镀锌扁钢的锌层厚度必须达到85μm以上,在腐蚀性土壤中应选用铜包钢材料。水平接地体优先采用40×4mm镀锌扁钢,垂直接地极推荐使用50×50×5mm角钢,长度不小于2.5米。铜材连接必须采用放热焊接,钢质材料可采用搭接焊,搭接长度不小于扁钢宽度的2倍。某化工厂因使用普通镀锌材料,接地网三年后腐蚀率达60%,不得不全面更换。
接地网拓扑结构决定电位分布均匀性。对于大型建筑应采用网格型接地网,网格间距建议5-10米;小型建筑可采用环形接地体,距基础不小于1米。重要设备接地点应设置在地网对角线交点处,这些位置电位梯度最小。变电站等关键设施需要设置均压环,环径不小于接地网更大对角线长度的1/5。某医院MRI室因接地点位置不当,导致设备外壳存在0.3V危险电位差。
接地电阻计算需要结合实际土壤条件。单根垂直接地极电阻可采用公式R=ρ/(2πL)·ln(4L/d),水平接地体电阻R=ρ/(2πL)·ln(L²/(dh)),其中ρ为土壤电阻率,L为接地体长度,d为等效直径,h为埋深。多根接地极并联时利用系数取0.7-0.85。当计算电阻不达标时,应优先考虑增加接地极长度而非数量,长度增加对降阻效果更显著。某通信基站原设计20根3米接地极,改为10根6米接地极后电阻降低37%。
等电位连接是消除危险电位差的关键措施。所有进出建筑物的金属管道应在入口处做等电位连接,连接线截面积不小于16mm²铜线。电梯轨道、金属桥架每30米需做一次等电位连接。信息系统设备应设置SPD保护,其接地线长度不超过0.5米。某办公楼因未对空调金属管道做等电位连接,雷击时导致机房设备损坏。
过渡电阻测试是验收的重要环节。使用接地电阻测试仪测量时,电流极与电压极布置方向应垂直地网走向,间距分别不小于地网更大对角线的4倍和2.5倍。测试前需断开所有外部连接,雨后24小时内不宜测试。对于共用接地系统,工频接地电阻应不大于4Ω,独立防雷接地不大于10Ω。某项目验收时未按要求布置测试电极,导致测量误差达35%。
防腐蚀措施直接影响系统寿命。在pH值小于5或大于9的土壤中,必须采用阴极保护或牺牲阳极保护。接地体埋设深度不应小于0.8米,在冻土区要低于冻土层。回填土应混入降阻剂,但要注意降阻剂对金属的腐蚀性。某海滨项目使用普通降阻剂,两年后接地体腐蚀断裂。
施工过程控制决定最终质量。水平接地沟槽开挖后需清除石块等尖锐物,回填应分层夯实。焊接部位必须做防腐处理,先涂沥青漆再包覆玻璃丝布。所有连接点应设置检测断接卡,采用不锈钢螺栓紧固。某项目因回填土含建筑垃圾,导致接地体与土壤接触不良,电阻增大20%。
定期检测维护保证系统持续有效。每年雷雨季节前应检测接地电阻值变化,三年进行一次全面开挖检查。重点关注连接点腐蚀状况、土壤沉降情况和周边施工影响。当电阻值增加20%以上或发现严重腐蚀时,必须进行整改。某变电站因五年未检测,雷击时接地网多处断裂,造成重大事故。
特殊场所需要特别处理。加油站接地系统必须采用铜材,所有法兰盘需跨接,卸油口设置防静电接地桩。数据中心应采用网格+垂直接地极组合,机柜接地排独立引至地网。高山基站需考虑土壤电阻率随海拔升高而增大的特性,适当增加接地极长度。某高山气象站按平地标准设计,接地电阻超标3倍。
设计文件必须包含可执行的具体参数。施工图应标注接地体规格型号、埋设深度、连接方式等详细信息,列出材料清单和验收标准。提供不同土壤条件下的应急方案,明确各环节质量控制要点。某项目因设计文件只写"按规范施工",导致施工方错误采用焊接方式。