山地地形降阻方案优化设计与实施要点

 防雷知识    |      2025-05-16 12:30:51

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山地地形由于土壤电阻率高、地质条件复杂,防雷接地系统设计面临特殊挑战。传统水平接地网在岩石地区难以施工,降阻效果差。针对花岗岩、砂岩等硬质岩层,推荐采用深井垂直接地极与离子接地系统相结合的混合模式。具体操作时,先使用地质雷达探测地下20米范围内的裂隙带和含水层,选择电阻率相对较低的区域作为施工点。

钻孔施工前需准备专用岩石钻机,建议选用金刚石钻头配合高压注水系统。钻孔直径不小于150mm,深度根据地质勘测结果确定,通常15-25米为宜。遇到完整基岩层时,可在孔内预埋PVC套管防止塌孔。成孔后立即安装镀铜钢接地极,直径50mm的接地极配合降阻剂使用效果更佳。降阻剂推荐选用膨润土基复合型,按1:0.8的比例与水混合后注入孔内,注浆过程要保持连续性,避免产生气隙。

离子接地系统在山地应用中要注意电解质的缓释控制。采用镁合金阳极棒配合盐井结构的布置方式,每间隔5-8米设置一个盐井,深度2-3米。盐井内填充比例为3:1的石膏与岩盐混合物,顶部用透水土工布覆盖防止雨水快速溶解。这种设计可保证电解质持续释放5-8年,定期检测土壤电阻率变化,当上升超过30%时应补充电解质。

接地引下线敷设要避开岩石裸露区,优先选择土层较厚的冲沟地带。采用50mm×5mm镀锌扁钢作为水平接地体时,开挖深度不应小于0.8米,回填土要掺入10%的降阻剂。在坡度大于30°的斜坡上,接地体应沿等高线布置成环形,每隔10米设置一个垂直打入的2米长接地极。所有焊接点必须做防腐处理,先涂两道环氧沥青漆,再用热缩套管密封。

对于表层为风化岩的山地,爆破换土法是经济有效的降阻措施。爆破深度控制在1.5-2米,爆破后用电阻率低于100Ω·m的黏土回填,掺入5%的木质素磺酸钙改善土壤性能。爆破作业要分段进行,每段长度不超过20米,爆破孔间距取1.2倍爆破深度。注意爆破产生的碎石要彻底清除,避免形成高电阻接触面。

高土壤电阻率地区可采用电解地床技术。选择地势低洼处开挖2m×2m×2m的坑体,内衬HDPE防渗膜。阳极采用MMO涂层钛网,阴极使用镀铜钢棒,电解液用10%的硫酸铜溶液。系统运行电压控制在12-24V,电流密度保持0.5-1A/m²。每月检测电解液pH值,维持在6-8之间,定期补充蒸馏水和硫酸铜。这种系统可将局部土壤电阻率降至50Ω·m以下。

施工过程要特别注意季节影响。干旱季节施工需增加降阻剂用量20%,雨季则要做好临时排水措施避免接地沟积水。冻土地区应在解冻深度以下施工,北方山地建议接地体埋深不小于1.5米。所有接地连接点必须采用放热焊接,焊接完成后用万用表检测接触电阻,要求不大于0.05Ω。

接地网拓扑结构直接影响散流效果。山地环境推荐采用星形-网状复合结构,主干线用50mm²铜缆,支线用35mm²铜缆。节点处设置检查井,井内预留测试端子。对于重要的通信基站,应设计双层接地网,上层位于风化层,下层深入基岩裂隙带,两层间距不小于3米。测试表明这种结构可比单层接地网降低冲击阻抗40%以上。

实际施工中常遇到岩石裂隙发育不均匀的情况。此时可采用"探灌结合"的方法:先用高压水枪冲洗裂隙,再注入导电水泥浆。浆料配比为525号硅酸盐水泥:石墨粉:水=1:0.3:0.45,添加0.5%的减水剂改善流动性。注浆压力控制在0.3-0.5MPa,注浆量根据裂隙吸浆情况调整,一般每延米接地极需浆料0.2-0.3m³。

检测验收要执行多点测量法。使用接地电阻测试仪时,电流极与电压极的布置方向要垂直于山地等高线,测试线长度取接地网对角线长度的3-5倍。对于大型接地系统,建议采用变频法测量,测试频率选择128Hz可有效消除电磁干扰。测量结果要换算到季节系数,干燥季节测得值需乘以1.3-1.5的修正系数。