电解离子接地极
2015年，新余市整合市级食品药品检验检测机构，组建综合检验检测中心。整合后，实验室引入许多大型精密分析仪器。由于实验室是经办公室改建而成的，没有正确接地，导致仪器时常出现不稳定现象，造成检测数据缺乏准确和可靠性，仪器未能发挥出应有的作用。
精密分析仪器的安装说明书都特别强调仪器需要有良好的接地，地线与大地有良好的连接，接地电阻在4Ω以下。正确的接地，不仅能起到保护操作者及设备安全的作用，而且可以屏蔽外界电磁场对仪器的干扰，稳定仪器电气零点。
一
接地的设计我们的食品药品检验实验室位于本单位办公大楼的(3～5)层，拥有36个实验室。大楼是一幢长54m、宽27m的11层建筑，为钢筋混凝土框架结构，楼顶安装了避雷带，属二类防雷建筑。建造时，利用混凝土框架的内部主钢筋立柱，建立了以此为主的自然接地体装置。各办公室的接地均引自该大楼框架立柱钢筋连成的接地装置。
在实验室装修之前，我们对大楼(3～5)层楼房的各楼层配电箱接地母线的接地电阻进行了测量，结果都大于4Ω，而分析仪器接地电阻要求小于2Ω，显然不符合要求。经过排查，初步判断是大楼施工不良造成的。大楼接地采用框架立柱与横梁钢筋形成鼠笼状的框架自然接地体，各连接体没有很好地实施焊接，或者只是简单地用铁扎丝绑扎好，随即浇筑混凝土，混凝土中的水分导致主钢筋与辅助钢筋，以及框架立柱与框架横梁中的钢筋之间电气连接点的锈蚀，最终导致接地电阻不合格。
食品药品检验实验室精密仪器接地电阻的要求为不大于2Ω。大楼后方有一长方形绿化带，长54m，宽24m，土壤土质为红、白岩石粉，电阻率在(100～300)Ω·m之间。依照现有的条件，我们采纳某公司的接地实施方案。
1.对(3～5)层楼层重新敷设单独的电缆，配电房建立独立的配电柜，(3～5)层楼层用电建立独立接地系统。办公用电和实验用电分离，有效保障电源稳定。建立独立接地系统来承担实验室仪器功能性接地。大楼初建时框架自然接地体，依旧承担着大楼的安全保护接地，可防电击、防雷击等，以及其他楼层的功能性接地。
2.建立新型独立接地系统。依照现有的条件和要求，经过论证，我们采用一种新型接地装置，即电解离子接地系统。电解离子接地系统具有降阻效果明显，施工方便，占地面积小，使用寿命长等优点。电解离子接地极(棒)是通过电极内部和外部填充材料的离子释放效应，改善电极与周边土壤的接触环境，达到降阻的目的。管内填充高碳离子化合物晶体，外表采用纯紫铜材料，以确保导电性能及较长使用寿命。导体内部填充材料含有特制的电离子化合物。电解离子接地极在各项接地性能和适应性方面具有明显优势，已广泛应用于电力、铁路、石油化工、通信基站等接地领域。
在设计接地系统之前，我们先测试了该地块的土壤电阻率。在地面上打入一根Φ50mm、3m长的镀锌钢管，用接地电阻测试仪测得接地电阻值为67.3Ω。根据垂直接地的简易计算法推算出其土壤电阻率为ρ≈67.3/0.3=224Ω·m。综合考虑现有条件，该公司的接地实施方案，为采取在绿化带内敷设水平接地网，水平网四周安装电解离子接地极，离子接地极配合降阻剂的方法的接地方案。
在绿化带内敷设水平接地网，水平接地网的外缘应闭合。水平接地网使用50mm×5mm紫铜排，总长度82m，结构为24m×12 m矩形地网，埋深0.8m。在水平网四周安装20根Φ50mm、3m离子接地极，每隔(5～6)米布置1根，离子接地极由水平地网紫铜排连接形成闭合环。紫铜排与离子接地极之间的连接均采用放热焊接。离子接地极安装于口径Φ150mm、3.5m竖井内，竖井内同时填充降阻剂，用于降低接地电阻及消散泄漏电流。每米25kg，需降阻剂4000kg。
根据生产厂家提供的数据，离子接地极选用Φ50mm、3m规格，结合相关的经验公式进行估算，我们选择铜离子接地极(棒)的数量为20根。该计算公式为
式中:Rd——电解离子接地系统的接地电阻；k——电解离子接地系统效率，为0.4；ρ——土壤电阻率(Ω·m)；γ——降阻回填降阻率，为0.55；δ——电解离子接地系统的初始离子扩散半径，为0.5m；H——电解离子接地系统的长度，为3m。
式中:Rd——一组离子接地系统的使用效果；R——n组离子接地系统使用后的效果；n——使用离子接地系统的组数；γ——利用系数，γ为0.95。
经计算，该接地设计方案的接地电阻R为0.432Ω，符合设计要求R≤2Ω的要求。
二
接地的实施
在绿化带中心地带，规划出结构为(24×12)m矩形地带，使用挖掘工具沿着矩形地带边缘挖出1m宽、0.8m深的沟槽。用钻孔机在沟槽的四个角上钻出孔径为Φ150mm×3.5m的竖井，然后依次在沟槽上钻出其他16个同样的竖井，每个相邻的竖井距离为(5～6)m。竖井施工完成后，剥开接地极两端密封电极的胶带，上端为水分吸收孔胶带，下端为离子棒释放孔胶带。接地极放入竖井内。将外部填充材料与水按照比例1∶1进行混合，搅拌均匀至糊状，先填充竖井0.5m，再灌注到接地极周围至低于接地极顶端50mm处。为避免空气留在竖井中影响填充材料与电极的紧密接触，用长竹竿插入孔洞中并上下晃动，让空气冒出来，同时保证接地极垂直于竖井中和处在填充材料中心部位。把紫铜排水平敷设在沟槽中，铜排弯曲(厚度方向弯曲)时其内半径不小于15mm。
为保证接地网形成连通回路，紫铜排和铜绞线采用放热焊接法连接，连接处需要可靠焊接，做到牢固、无虚焊、脱焊、漏焊。放热焊接后生成的焊接点，接点内部应无气孔和瑕疵，熔接头生成物必须为铜合金，其载流能力、耐高温能力、耐腐蚀能力与紫铜排相同。
在接地网的西北角引出接地引出线，挖出1m宽、0.8m深的沟槽，直线连接至地下配电室。紫铜排放热焊接在西北角的离子接地极上，另一端连接至地下配电室的(3～5)层楼房建立的独立接地系统母线上。
整个敷设和连接工作结束后，检查连线的可靠性，确认无误后，用回填土填盖至与地面齐平，回填土采用土壤电阻率不大于30Ω·m的黏土，并在填盖过程中分层夯实，回填土中不能夹带石块、木棍、塑料等。接地系统完成3天后初测接地电阻，实测结果为0.723Ω，符合分析仪器接地电阻要求小于2Ω的要求。
经过近半年的运行，实验室各大型分析仪器设备都能正常、安全地在工作范围内工作，说明接地系统的安装是成功的，也证明接地系统的安装是非常有必要的。
链接：
实验室检测/校准质量风险的评估和应对
如何使用实验室内高等级计量标准开展期间核查
矩阵管理模式在计量行业中的应用
计量标准稳定性考核中有关技术问题的探讨
能力验证需注意的事项
智能温度测量仪实验室管理
关于17025你想知道的都在这儿了
实验室计量标准档案信息化管理研究
面向ISO17020和资质认定的检验机构
终于找到实验室计量数据失控的原因了！
检验检测机构对授权签字人的要求
建立检测/校准实验室安全管理体系的思考
论证书有效性确认的重要性
检测实验室期间核查方法的探讨
END
本文刊发于《中国计量》杂志2018年第11期
作者：江西省新余市综合检验检测中心 裘新力 习春红
欢迎订购计量法律法规专刊
《计量法律法规专刊》由中国计量杂志社编辑出版，收录的计量法律、法规、规章均为截止到2019年7月31日的最新版。该《专刊》可作为政府计量行政管理部门人员的必备案头书，还可作为政府计量行政管理部门人员和计量法制检定人员的培训教材，也可作为注册计量师考试参考书。
定价：50元／本；100本以上，40元/本。（10本以上免邮。10本以下，需另加20元快递费）
长按识别下载订单
订购咨询
吴庆涛:13520045771(微信)010-64224980
