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介紹煤礦防雷中應注意的幾個問題
為了達到降低接地網接地電阻之目的，首先需要從理論上研究降低接地電阻的方法。由公式R=ρε/C可以看出，降低接地電阻有以下兩種途徑，一是增大接地體幾何尺寸，以增大接地體的電容C；二是改善地質電學性質，減小地的電阻率 和介電系數ε。下面分別討論降低接地電阻的一些方法。
1、增大接地網面積
由接地電阻的物理概念，大地電阻率ρ和介電系數ε不容易改變，而接地電阻R與接地網電容C成反比：從理論上分析，接地網電容C主要由它的面積尺寸決定，與面積成正比，所以接地網面積與接地電阻成反比。減小接地網接地電阻，增大接地網面積是可行途徑。一個有多根水平接地體組成的接地網可以近似地看成一塊孤立的平板，當平板面積增大一倍時，接地電阻減小29.3%。
2、增加垂直接地體
依據電容概念，增加垂直接地體可以增大接地網電容。當增加的垂直接地體長度和接地網長、寬尺寸可比擬時，接地網由原來的近似于平板接地體趨近于一個半球接地體，電容會有較大增加，接地電阻會有較大減小。由埋深為零半徑為ｒ的圓盤和半徑為ｒ的半球電容之比４εr／２πεr可得，接地電阻減小３６％。但是對于大型接地網，其電容主要是由它的面積尺寸決定，附加于接地網上有限長度（２～３ｍ）的垂直接地體，不足以改變決定電容大小的幾何尺寸，因而電容增加不大，亦接地電阻減小不多。所以大型接地網不應加以增加垂直接地體作為減小接地電阻的主要方法，垂直接地體僅作為加強集中接地散泄雷電流之用。
3、人工改善地電阻率
在高電阻率地區采用人工改善地電阻率的方法，對減小接地電阻具有一定效果。例如，對于一個半徑為ｒ的半圓球接地體而言，其接地電阻的50%集中在自接地體表面至距球心2ｒ的半圓球內，如果將ｒ至2ｒ間的土壤電阻率降低，可使接地電阻大大減小。
設原地電阻率為ρ2，將ｒ至2ｒ范圍內的電阻率為ρ2的土壤用低電阻率的材料ρ1 置換，則半圓球接地體的接地電阻為： ＲX=(ρ1+ρ2)/4лr
置換前的接地電阻RX為： RX=ρ2/2πr
R與RX之比為： R/RX=(ρ1+ρ2)/2ρ2
當ρ1《ρ2，上式改寫為： R=RX/2=ρ2/4πr
故接地電阻減小的百分數為５０%。另外由５．１式可以看出，用低電阻率的材料置換半球附近高電阻率的土壤，相當于將半球接地體的半徑由Ｒ增大到２Ｒ，由于接地體幾何尺寸的增加，而使接地電阻減小。
4、深埋接地體
在地電阻率隨地層深度增加而減小較快的地方，可以采用深埋接地體的方法減小接地電阻。地的電阻率隨深度而減小的規律，往往在達到一定深度后，地電阻率會突然減小很多。因此利用大地性質，深埋接地體后，使接地體深入到地電阻率低的地層中，通過小的地電阻率來達到減小接地電阻的目的。
對于地電阻率隨地層深度的增加而減小不大的地方，由于地電阻率變化不大，增加接地網的埋深只是增大接地網的電容。利用電容的概念，電容具有儲藏電場能量的本領，它所儲藏的能量，不是儲藏在極板上，而是儲藏在整個介電質中，即整個電廠中：介電質中的能量密度，既與介電系數有關，又與電場的分布有關，因此，比起接地網的幾何尺寸小得多的有限埋深，所增加的儲藏能量的介質空間極為有限；在有限空間中的能量密度又小，儲藏的總能量也就增加不多，即電容增加不大，所以對減小接地電阻作用不大，不宜采用深埋接地體的方法減小接地電阻。深埋接地體和敷設水下接地網可以大大降低直流電阻，但對降低交流電阻作用不大，故國軍標不推薦使用該法。但結合基地航天測試實際情況，主要是低頻信號，此法簡單，效果明顯，可以使用。
5、敷設水下接地網
在有適宜水源的地方敷設水下接地網，由于水的電阻率比地電阻率小的多，可以取得比較明顯的減小接地電阻的效果。而且敷設水下接地網施工比較簡便，接地電阻比較穩定，運行可靠，但應注意水下接地網距接地對象的距離一般不大于１０００ｍ。
6、利用自然接地體
充分利用混凝土結構物中的鋼筋骨架、金屬結購物，以及上下水金屬管道等自然接地體，是減小接地電阻的有效措施，而且還可以起引流、分流、均壓作用，并使專門敷設的接地帶的連接作用得到加強。
＂避雷針＂的物理原理：
建筑物和種種重要設施的行之有效的避雷措施──避雷針是美國科學家富蘭克林發明的。他用科學實驗證明了閃電就是靜電高壓放電，之后避雷針防雷的技術也就有了科學的基礎。200年來人們的長期實踐，進一步證明了避雷針是可靠的。
在世界各地，處處可見避雷針的蹤跡。樓層、廠房、煙囪、火箭航天器發射塔、衛星天線等的頂部高高地聳立著一根，甚至幾根金屬桿，那就是避雷針。
我國古建筑物中的寶塔，有些用鐵鏈從塔頂引下，末端埋入水井中，這樣的寶塔很少被雷擊毀。中世紀，歐洲許多教堂的尖頂由于高聳于云端，常常是雷擊的目標。但也有個別的高大建筑卻能幸存下來。如有一座大教堂，以鍍金的金屬覆蓋了教堂的圓頂，圓頂四周又豎起了一些尖頭長鐵棒。金屬圓頂通過泄水鐵管與地面的鐵制下水槽相連。這些古建筑完整地保存下來，當年人們并不清楚其中的道理。只有在科學發展之后，人們才揭示出它們為什么未被雷擊毀之謎。
1752年，富蘭克林創制了世界上第1根避雷針。不久即在美國推廣使用，隨后英國從1762年，德國從1769年也開始陸續使用了避雷針。
避雷針為什么能避雷呢？有人認為，避雷針在雷雨云的感應下產生尖端放電，能中和掉雷雨云中所帶的電荷，從而避免發生雷擊。也有人認為，避雷針是吸引閃電電流，并把它導入地下。我們必須弄清楚哪一種說法是正確的，才能設計避雷針，有效地避免雷擊。
實驗測量表明，避雷針在雷雨云的電場作用下所釋放的電量是微不足道的。一根避雷針的尖端放電電流一般只有幾個微安，而一次中等的雷擊能釋放大約25～30庫倉的電量。這相當于幾千根避雷針在幾十分鐘內放電的總電量。
富蘭克林指出，避雷針在雷暴期間的放電電流太小了，它的作用是把閃電引向自身，并沿著它流入大地，不讓閃電電流竄到建筑物的各部分去。
避雷裝置一般地由接閃器、引下線和接地體三部分組成。避雷針只是接閃器的一種形式，是吸引閃電電流的金屬導體，然后通過引下線把閃電電流引到接地體上。接地體是埋設在地下的導體，它可把閃電電流泄放到大地中去。
避雷針對于保護建筑物是很有益的，從安全角度看，對所有建筑物都進行防雷。高大的建筑物較易受雷擊，然而，據國外一份資料統計，低矮民房受雷擊的事例還是不少的，美國每年平均有2000多戶民房遭雷擊。為此，對一般居民來說普及有關防雷的知識還是很必要的。
安裝避雷裝置，要遵守下列主要原則。避雷針必須高于一切被它保護的建筑物。裝置的各部分連接要牢靠，應采用電焊或氣焊，不許采用綁接和錫焊。如果避雷裝置接地下不好或安裝不合規格，那么被它吸引的閃電電流就可能流竄到建筑物的其它部分，從而造成破壞。現代建筑就采用一種新的既經濟又安全的防雷設施，稱之為暗裝籠式避雷網。把建筑物中的金屬結構沿鋼筋連成一整體，構成一個大型金屬網籠。這種籠式避雷網既起屏蔽作用，又充當引下線，是一種更加經濟、美觀的安全的防雷方式。你到大街上轉一轉，可看到很多新樓的屋頂上不再有高聳的金屬桿和引下線了，那就是因為它們已用上籠式避雷網了。屋頂的各種金屬物都用導體連到籠式避雷網上。在屋頂四周還應布設一條金屬帶，稱避雷帶，把它與避雷網接上。
安裝了避雷裝置的建筑物是否就萬無一失不遭雷擊了呢？那不一定。有些高大建筑物雖安裝了避雷裝置，但因接地線斷裂等原因而“有形無用”了。可見要確保避雷裝置發揮效能，不但要正確設計、正確安裝，還要經常保養，使它經常處于良好狀態，這樣一般就可免受雷害了。
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更新時間：2024/12/22 2:32:48
