低电阻接地模块科研技术报告Word下载.docx
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3．1．4工作原理
3．1．5技术指标
3．1．6结构特征
3．1．7接地模块选型
3．2ZGD—II—1型低电阻接地模块推广
3.2．1ZGD—II—1型低电阻接地模块试用
3．2．1．1模块用量计算
3．2．1．2接地模块试用点的选择
3．2．1．3接地模块埋设方法
3．2．1．4试用效果
3．3低电阻接地模块推广
3．4经济分析比较
3．4．1推广前费用
3．4．2．推广后费用（预计）
3．4．3推广前后费用对比
3．5技术分析比较（见下表）
4．结论
1．前言
效能集团专用铁路防雷接地一直采用传统的接地方式，多年来，起到了一定的防雷接地作用。
但是随着科学技术的发展，先进的、精密的、贵重的设备广泛得到应用，设备对防雷的要求较高，传统的防雷接地方式不能满足需要，必须探索新的防雷接地方式，以加强对设备的保护。
2．专用铁路防雷接地系统现状
2．1防雷接地的作用及方法
防雷接地的作用：
保证发电、供电、用电安全，保证人身安全和建筑物的安全。
防雷的基本方法：
一方面因势利导，使用接地的避雷针、避雷线、避雷带和避雷器等设施，把雷电引向自身泄掉，以削弱其威力，起到保护作用。
另一方面各种电器设备应具有一定的绝缘水平，或采取其它补救措施，以提高其抵抗雷电的破坏能力。
两者如能恰当地结合，并根据被保护物的具体情况，灵活地采用各种措施，就可以防止或减少雷电危害，达到保证发电、供电、用电安全，保证人身安全和建筑物的安全的目的。
2．2专用铁路防雷接地现状
专用铁路防雷主要采用避雷针、避雷网、避雷器结合电器设备绝缘水平进行防治雷电危害，避雷针、避雷网都必须通过接地装置将雷电引向大地，以削弱其威力，起到保护作用。
专用铁路共有电器设备接地装置17处，房屋接地装置40处，防雷装置一直以来采用传统的方式，使用圆钢或钢轨埋入地下作为接地装置使用，如果一根达不到要求，就多焊接一根或多根做成网状，以达到降低接地电阻的目的。
在使用过程中，每年的雷雨季节都必须对防雷接地装置进行测试，以检验其是否符合规范。
由于天气的变化可能这个月测试符合规范，下个月测试就不符合规范，造成这种情况可能是天气与土壤的变化，也可能是接地的圆钢锈蚀断裂造成的，因此每当测试不合格时，就必须采用措施，降低接地电阻，如：
碳灰渣、水玻璃、工业盐巴、水或者降阻剂等。
圆钢锈断的必须重新焊接埋设并添加上述降低接地电阻的材料。
即使这样也可能当时合格，不可能长期保持合格。
仍然有可能危及设备及人身安全，因此必须探索新的防雷接地方式，以加强对设备和人身的保护。
3．1低电阻接地模块情况介绍
3．1．1低电阻接地模块生产厂家选择
目前，市场上低电阻接地模块型号及生产厂家较多，如长沙科友实业公司生产的KY型接地模块，深圳中金华洋防雷技术有限公司生产的FLUX系列低电阻接地模块，青岛安达防雷科技有限公司生产的ADF系列低电阻接地模块，深圳市中金华洋有限公司生产的FLUX系列低电阻接地模块，青岛防雷降阻材料有限公司生产的FL-01/FL-02接地模块，北京同为基业科技发展有限公司生产的TGS-M系列低电阻接地模块，四川中光高科产业发展集团生产的ZGD型低电阻接地模块等，这些模块都是由非金属材料做成的接地体。
这些低电阻接地模块都与土壤电阻率有一定关系，一些主要参数都用当地的电阻率进行计算。
专用铁路离成都较近，土壤电阻率与成都接近，根据产品介绍的参数选择比较准确，比较适合专用铁路使用，而且离成都较近，厂家技术指导，问题处理也较近，因此选用由四川中光高科产业发展集团生产的ZGD型低电阻接地模块替代专用铁路传统的接地装置。
ZGD型低电阻接地模块是一种以非金属材料为主的接地体，它由导电性、稳定性较好的非金属矿物和电解物质组成，可用作建筑物（构筑物）防雷接地、防静电接地、交流工作接地、直流工作接地、安全保护接地以及其他目的接地体。
ZGD型低电阻接地模块执行企业标准：
Q/20184261—8˙8—2006。
ZGD型低电阻接地模块通过部级生产定型鉴定。
ZGD型低电阻接地模块获国家专利，专利号：
94230002.5、97107543.3。
1、耐腐蚀、无毒害、使用寿命长、安装方便。
2、能吸湿保湿、接地电阻低，要比相同尺寸的钢管接地体低22%—40%。
3、大电流冲击后阻值不增大，也无变硬、发脆、断裂现象。
4、在高土壤电阻率地域接地，能有效地降低接地电阻。
5、接地电阻受季节影响小，阻值能保持长期稳定。
ZGD型低电阻接地模块内置有金属极芯，与被保护对象的地线相连，增大了接地体本身的散流面积，减小了接地体与土壤间的接触电阻，具有较强的吸湿保湿能力，充分发挥模块材料的导电作用，使入地电流迅速泄放到大地，从而获得低的接地电阻，起到保护作用。
3．1．5技术指标（见表一）
表一：
ZGD型低电阻接地模块技术指标表
型号
外形尺寸
mm
质量
kg
室温下电阻率Ω˙m
工频接地电阻Ω
工频接地电阻Rj估算式
ZGD—I—1
Φ100х500
6
≤1.0
12
Rj≈0.3ρ
ZGD—I—2
Φ150х800
23
7
Rj≈0.18ρ
ZGD—I—3
Φ260х1000
55
4
Rj≈0.11ρ
ZGD—II—1
500х400х60
20
Rj≈0.16ρ
a土壤电阻率ρ取成都地区典型值40Ω˙m
ZGD—II—1ZGD—I—1ZGD—I—2ZGD—I—3
ZGD—I—1、ZGD—I—2型接地电阻值较高，若要降低接地电阻需要多个接地模块并联，ZGD—I—1连房屋接地电阻值规范都不符合（房屋接地电阻值要求小于等于10Ω）；
ZGD—I—3型虽然接地电阻值较低，但总量太大，价格太高，作为设备接地电阻保护使用，其阻值不符合规范（设备防雷接地电阻要求小于等于4Ω）；
ZGD—II—1模块重量适中，其价格也适中，用两个接地模块并联就可以满足设备接地电阻的要求，用一个接地模块就可以满足房屋接地电阻的要求。
因此选择ZGD—II—1接地模块来替代专用铁路传统的接地装置。
3．2ZGD—II—1型低电阻接地模块推广
3．2．1．1模块用量计算
根据接地装置埋设地层的电阻率，采用下式计算低电阻接地模块的用量：
ZGD—II型，水平埋设，单个模块的接地电阻：
Rj=0.22×
×
MO………………
（1）
式中：
并联后的总接地电阻：
Rηj=
………………
（2）
ρ—埋设地层的电阻率（取ρ=40Ω˙m）；
a、b—II型模块的长、宽（取a=0.5m，b=0.4m）；
M0—模块调整系数ZGD—II—1型取0.33；
n—接地模块个数；
η—模块利用系数，可采用0.55～0.85；
也可以采用技术指标表备注栏所列估算式进行简易计算。
由
（1）式可以算出Rj=6.49Ω，电器设备接地电阻要求小于等于4欧因此
（2）式可改写为：
n=
根据上式可求出模块个数n≈2，只要将两个模块并联使用既可满足要求，对于房屋接地电阻值只需要一个接地模块就可满足要求。
3．2．1．2接地模块试用点的选择
根据我们的使用情况，油库是重点防雷区域，虽然原来安装有接地极，但是接地电阻经常检测不符合规范，经常进行整改。
因此我们选择了油库作为试用。
1、低电阻接地模块可进行垂直埋设或，其埋设深度不小于0.6m，一般为0.8m～1.0m水平埋设，我们选择水平埋设，埋设深度1m。
2、采用几个模块并联埋设时，模块间距不宜小于4m，条件允许可适当放宽，我们选用两个模块并联埋设，间距5m。
3、低电阻接地模块的极芯互相并联或与地线连接时，必须进行焊接。
必须用同一种金属材料焊接，确保连接的可靠性。
焊接长度不得小于100mm。
4、在焊接处清除焊渣，涂上一层沥青或防腐漆，以防极芯腐蚀。
5、运输和安装时，注意轻拿轻放，避免机械力损伤接地模块。
选择埋设位置时，应避开可能遭受化学腐蚀及高温影响地段。
6、回填土时，可适量洒水分层夯实，待低电阻接地模块吸湿72小时后方可测量接地电阻。
3．2．1．4试用效果
低电阻接地模块，吸湿72小时后，对其进行测试，接地电阻R=3.2Ω，符合规定，间隔10天后进行再测试，接地电阻R=3Ω，符合规定。
低电阻接地模块完全能够满足需要，符合专用铁路实际情况，可以在专用铁路进行推广。
3．3低电阻接地模块推广
根据专用铁路实际情况，我们对各车站电台接地装置全部使用低电阻接地模块，维修车间所有设备统一制作为公共接地极，其接地装置使用低电阻接地模块，油库接地装置使用低电阻接地模块，模块在使用中其接地电阻均符合要求（见表二），在2015年雷雨季节中确保了设备的安全。
表二：
推广接地模块前后接地电阻测试比较表
序号
地点
设备
推广前接地电阻（Ω）
推广后接地电阻（Ω）
备注
1
彩钢场
电台
4.8
3.3
2
俗影能
5.9
3.6
3
赢苦泉
4.9
3.85
维修车间
电器设备
8
3.45
5
新油库
加油机等
5.3
3.1
由于在研究之前不敢购买太多接地模块，因此未对其他设备及房屋建筑接地电阻推广使用ZGD—II—1型低电阻接地模块，待下一步购买低电阻接地模块后进行推广改进。
改造前一个接地装置每年测试不合格时，整改人工费200元、降阻剂200元、工业盐100元、水3元、圆钢100元，电焊条20元，防腐油漆30元，合计653元。
由于低电阻接地模块预计使用20年，因此20年共需要13060元。
3．4．2推广后费用（预计）
使用低电阻接地模块后不存在整改人工费及降低接地电阻的材料费，只需要一次投入低电阻接地模块费用5500元、定期的防腐油漆材料费人工费预计60元。
由于低电阻接地模块预计使用20年，20年共需要费用6700元。
3．4．3推广前后费用对比
低电阻接地模块预计使用20年，推广一个接地模块节约费用6360元。
按专用铁路57处接地装置20年可节约362520元。
3．5技术分析比较（见表三）
通过表三可以看出使用低电阻接地模块安全性较高，安装维修方便，费用较低，使用寿命长，使正在推广的新材料、新技术符合科技发展的方向，符合专用铁路的实际，能够确保设备及人身安全。
4．结论
随着先进的、精密的、贵重的设备广泛得到应用，设备对防雷的要求较高，传统的防雷接地方式不能满足需要，通过对专用铁路设备的接地装置，采用ZGD—II—1低电阻接地模块替代传统的圆钢接地装置，提高设备房屋防雷的可靠性。
本课题选定的材料先进，施工方案简单，维
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