深井接地極是指首先通過深井鉆孔,然后將設計深度等長的垂直接地極置入孔中,采用低電阻率材料填充空隙,最后達到高效降低接地電阻目的一種垂直接地體。主要有通過常規深井接地、深井爆破接地、深水井接地三種深井的接地方式來降低接地電阻,這三種深井接地有著不同使用條件和適用范圍,常規深井接地適用于中、低電阻率土壤,深井爆破接地適用于高電阻率土壤,深水井接地適用于中、高電阻率土壤,三種深井接地有很強的互補性。任何一種接地方式受其工作原理的限制,不可能在任何使用環境下能發揮其正常功效。

常規深井接地

常規的深井接地極是一種最簡單的長垂直接地極,是短垂直接地極在長度方面的一種延伸。 根據垂直接地極接地電阻的計算公式

式中:R——-垂直接地極的接地電阻;

ρ——-土壤電阻率;

L——-垂直接地極的長度;

d——-接地極的等效直徑。

常規深井接地極主要利用下列因素提高接地電阻的降低效率:

a、增加接地極的長度L;

b、利用電阻率較低的深層土壤,降低土壤的平均視在電阻率ρ;

c、在接地極周圍形成低電阻率材料填充區,相當于增大了接地極的等效直徑d。

深井爆破接地

生一定數量的裂縫,貫通巖石中固有的裂隙,將所有與接地極連通的縫隙用低電阻率材料進行機械加壓填充,從而改善接地極周圍土壤的電阻率分布和散流性能。

深井爆破接地極不但可以利用常規深井接地極降阻的有利因素,如利用了電阻率較低的深層土壤和增加了接地極的長度,而且利用人工爆破使地下巖石產生的裂縫,通過填充低電阻率材料,在地下較大范圍的巖石內形成一個網狀、向外延伸的散流帶。從整體看產生了一個低電阻率區域,并加強了接地極與土壤(巖石)的接觸,從而大幅度增大接地極的等效直徑,改善接地極周圍土電阻率分布,以及接地極和土壤的散流性能。

深水井接地極

深水井接地極是利用自身的結構形成聚積地下水的空間和地下水運動通道,從而改變了接地極周圍土壤的地下水分布,人為地增加接地極周圍土壤的濕度,降低這部分土壤的電阻率。深水井接地極的降阻作用主要在于充分利用土壤中的地下水,在深水井接地極周圍形成一個由遠到近、土壤的濕度逐漸增大、土壤電阻率逐漸降低的區域(降低幅度取決于土壤和地下水的類型);地下水使接地極導體與周圍土壤之間的空隙可以得到很好填充,從而降低了接地極與土壤的接觸電阻。另外,深水井接地極與常規深井接地極一樣,也可以利用電阻率較低的深層土壤、增加垂直接地極的長度等有利于降低接地電阻的因素,使深水井接地極的接地電阻在最不利的情況下也不低于常規深井接地極。

常規深井接地

常規的深井接地極形成前后并不改變深井以外土壤的結構、電阻率和地下水分布。也就是說,常規深井接地極對土壤的類型、地下水含量沒有特殊要求,當位置選定后它的接地電阻取決于接地極的規格和土壤的電阻率。顯而易見,當常規的深井接地極用于上層土壤的電阻率很大、土層厚度小于接地極長度、下層土壤的電阻率很小的地區時,它的降低接地電阻的效果很明顯。然而,常規的深井接地極在上層土壤的厚度小于接地極長度、下層土壤的電阻率較上層高的地區使用時,它的降低接地電阻的效果較差。因此,從降低接地電阻的效率的角度來說,常規的深井接地極適用于土壤均勻的地區,或上層土壤厚度小而且下層土壤電阻率很小的土壤結構分層的地區;它不適用于上層土壤厚度小于接地極長度、下層土壤電阻率高的地區。

常規的深井接地極對土壤的類型、地下水含量沒有特殊要求。它適用于土壤均勻的地區,或上層土壤厚度小、下層土壤電阻率很小的土壤結構分層的地區,不適用于上層土壤厚度小于接地極長度、下層土壤電阻率較高的地區。

常規深井接地極適用于中、低電阻率土壤,深井爆破接地適用于高電阻率土壤,深水井接地適用于中、高電阻率土壤,三種深井接地方式有很強的互補性。

深井爆破接地

深井爆破接地極與常規深井接地極的最大區別是:在深井爆破接地極周圍形成較大范圍的巖石內部裂縫網,填充低電阻率材料后形成一個低電阻率區域。如果爆破或填充后在接地極周圍形成的填充區極少甚至沒有,這時深井爆破接地極的降阻效果與常規深井接地極基本相同。由此可見,深井爆破接地極的成功與否,很大程度取決于爆破時形成的貫通性裂縫網的大小,因此深井爆破接地極要求土壤在爆破時能夠形成較好的裂縫,也就是說要求土壤有一定的硬度。在裂隙較多、土壤干燥或巖石地區,如固結堅硬的沉積巖、巖漿巖、變質巖地區,硬度稍差的各種砂巖、片巖地區,當土壤干燥時它們的電阻率極高,在進行深井爆破時容易形成較穩定的裂縫,所以這些裂縫網用低電阻率材料填充后,形成一個明顯的低電阻率區域的散流通道,使接地極有很好的接地降阻作用。因此深井爆破接地是這類地區最好的接地降阻方法,特別是在地下水 奇缺、土壤電阻率極高的巖石地區使用,更有其它方法無法比擬的優點。在硬度小的泥土或較松散的石礫土中進行地下爆破時,雖然可以產生較多裂隙,但是這些裂隙不夠穩定,形成貫通性裂縫較為困難,能夠被加壓填充低電阻率材料的比例較低,深井爆破接地極在這些地方的接地降阻率比在土壤硬度大的地方低得多。因而深井爆破接地極不適用于硬度小、松散的土壤。

另外,雖然在深井爆破接地極施工時產生較大的貫通性裂縫網,但是這些裂縫最終是被填充,不形成新的地下水通道,即在深井爆破接地極施工前后不改變周圍的地下水分布,所以深井爆破接地極對土壤的地下水特性沒有特殊要求。

深井爆破接地極適用于裂隙較多、土壤干燥或巖石地區,如固結堅硬的沉積巖、巖漿巖、變質巖地區,硬度稍差的各種砂巖、片巖地區,特別是在地下水奇缺、土壤電阻率極高的巖石地區有其它方法無法比擬的優點,但不適用于硬度小、松散的土壤。

深水井接地

聚集的井水水面越高,潮濕層越大;土壤的透水性越好,潮濕層越厚;潮濕層越大降阻效果越明顯;當土壤中的地下水含量極少時,深水井接地極產生的潮濕層很小,甚至沒有明顯的潮濕層,這時它的接地降阻能力與常規深井接地極基本相同,因此要求在深水井接地極周圍的土壤有一定含量的地下水和較好的透水性。

深水井接地極適合常年有地表水補充或在接地極到達的深度以內最低限度有少量地下水的地區,如我國南方地區、人口密集地區、周圍有河流或水塘的地區。從各類土壤特性可以看到,深水井接地極適用于透水能力強、空隙度特別是孔隙度大的土壤,如粘土、石礫土、松散巖石、砂巖和片巖的土壤。從土壤結構來看,深水井接地極更適用于土壤是分層結構的地區,特別是適用在各層土壤中有一層是明顯的含水層或隔水層的地區。如果深水井接地極用于含有承壓水層、其它各層的透水性強的地方,則它的接地降阻效果更好。從另一方面看,深水井接地極不適用于在接地極埋設深度以內基本沒有地下水或透水性極差的地區,如特別干旱區、密實巖石區等。

深水井接地極適用于有一定地下水含量、透水能力強、空隙度大的土壤,更適用于土壤分層結構、在各層土壤中有一層是明顯的含水層或隔水層的地區。