膨胀石墨材料在冻土环境中的接地应用

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1、膨胀石墨材料在冻土环境中的接地应用张远鹏关象石庄严摘要：通过对冻土frozensoil的电阻特点，利用石墨材料尝试一种降低冻土土壤电阻率的方法，解决季节冻土（浅层冻土）环境下的接地降阻问题，2008年中国南方大部分地域遭遇百年不遇的雨雪冰冻气候，对电力、通信行业的野外基站等接地设施造成严重的破坏，所以有必要对冻土环境下的接地设计进行研究、探讨。Abstract:Basedonthecharacteristicsofitsresistance,thispaperdescribesanewapproachofreducingfrozens

2、oil’sresistancewithgraphitetoresolvetheproblemofresistancereductionwhilegroundinginseasonalfrozenground(shallowfrozenground)regions.Thefreezingrainandsnowcatastrophesin2008werethemostseriousinNorthChinainahundredyears,whichhascausedseveredamagesingroundinginstallationso

3、felectricandtelecommunicationindustries.Therefore,itisquitenecessarytoresearchanddiscussongroundingdesigninfrozensoil.关键词：：冻土土壤电阻率降阻方法石墨材料Keywords:frozensoilelectricresistivityofsoilapproachofresistancereductiongraphite1.冻土和对土壤电阻率的影响1.1冻土的分类及在中国的分布情况 冻土是指地表至100及大于厘米范围内有

4、永冻土壤温度状况，地表具多边形土或石环等冻融蠕动形态特征的土壤。本土纲相当于美国土壤系统分类的新成土纲（Entisol）、始成土纲（Inceptisol）、有机土纲（Histosol），联合国土壤分类的始成土（Cambisols）、潜育土（Gleysols）、粗骨土（Regosols）、有机土。它包括的土类有冰沼土（冰潜育土）和冻漠土。中国冻土可分为季节冻土和多年冻土（有资料分类为浅层冻土和深层冻土）。季节冻土占中国领土面积一半以上，其南界西从云南章凤，向东经昆明、贵阳，绕四川盆地北缘，到长沙、安庆、杭州一带。季节冻结深度在黑龙江省南

5、部、内蒙古东北部、吉林省西北部可超过3米,往南随纬度降低而减少。多年冻土分布在东北大、小兴安岭，西部阿尔泰山、天山、祁连山及青藏高原等地，总面积为全国领土面积的1/5。有人提出中国冻土分为多年冻土（2年以上）、季节冻土（1月以上）、瞬时冻土（小于1月），其区划前提分别为年均地面温度、最低月均地面温度、极端最低地面温度等于或低于0℃。瞬时冻土南界大致与北回归线一致。图.1中国冻土分布2008年中国南方大部分地区遭遇百年一遇的雨雪冰冻天气，其范围已经越过结节性冻土的南界，对当地的基础设施接地系统造成的严重的破坏。1.2冻土与土壤电阻率的关

6、系相关资料表明多年冻土的ρ极高，可达没有冻土时的几十倍。冻土对接地电阻有非常明显的影响,而造成这种影响的因素很多,从土壤的结构、类型、当地的气温、降水量及土壤中的有机质含量等。而土壤的含水量及土壤的温度是影响土壤电阻率的主要因素。表1以湿度15.2%的沙土为例说明了温度与土壤电阻率的关系。温度 [°C]土壤电阻率 [Ωm]207210990（冰）1380（水）300-5790-153300表1温度与土壤电阻率的关系通过工程计算，同样可以发现冻土环境的工程成本高于一般环境下的工程成本，并且可能是一般工程造价的几倍。以冻土环境设计5大型电

7、流回流接地系统为例，通过接地计算公式：………………………………..公式1其中：：土壤电阻率ΩmS：接地网面积m2R：接地电阻如土壤沙率15.2%左右的浅层冻土的土壤电阻率取3300Ωm时，使用常规金属接地材料，敷设的地网面积则需要达到108900m2。这如此大的地网面积无非需要大量经济成本，而且接地电阻的年平均变化率一般在15%左右，增加了地网的维护成本。2.降低冻土对接地电阻影响的方法2.1传统接地工艺对冻土环境的工程解决方案而目前对于浅层冻土地区的接地方法主要有：1）深井法：增加接地装置的埋设深度，减小因冻土土壤电阻率升高而影响接

8、地电阻的因素；2）换土法：改变土壤的含水率，使土壤在一定温度范围内不会形成冻土；3）预埋加热装置,防止冻土形成4）加盐,改变土壤性质.以上的几种方案在使用常规金属材料时，由于对中因素的干扰和工程造价的限制,往往不能得到预