某计量实验室防腐离子接地工程实例探究

苑庆韦 王 宏

(中国计量科学研究院，北京 100013)

0 引言

科研实验室的设备仪器大多十分贵重且对实验条件要求比较高，要进行保护，其中接地是十分重要的一种保护措施，并且复杂，如果接地不当，有可能导致实验的数据不够精确，导致整个试验的失败[1]。计量实验室主要承担着测量参数最高测量标准的建立、保持、使用和维护,以及相应参数的量值传递等任务，这些测量标准精度高,对实验室环境条件要求更高,更是要求对仪器设备进行良好的接地[2]，为了保持接地效果的持久性，还需具有良好的防腐性。

本文以某计量实验室防腐离子接地工程为例，对计量实验室防腐离子接地的需求、现场施工及效果进行探究，并为其他类似项目提供借鉴。

1 接地要求

本实验室对接地的要求是：安全泄放雷电流或其他故障电流，保障设备不被损坏；同时提供零电位参考点和畅通的泄流通道，保证工作人员的安全和设备的正常运行；设计使用年限不低于30年，接地电阻小于1 Ω。

2 接地方案

2.1 方案思路

接地网除接地电阻指标外，地网防腐性能也是衡量接地网好坏的重要指标之一，为提高接地网的使用寿命，保证30年，水平接地网采用镀锡40×4纯铜扁带。为避免电偶腐蚀，垂直接地极采用铜质接地材料。由于实验室周围可用接地网面积较小，考虑到降阻难度及接地体的耐久性和稳定性，接地极使用离子接地体，在有限的地网面积之内，将接地电阻降到小于1 Ω，见图1。

水平接地网之间、水平接地网和垂直接地体之间采用可靠的放热焊接；水平接地网埋设深度需在冻土层以下。

2.2 理论计算

2.2.1物理性降阻剂用量

水平接地网可用面积较小，在此作为设计余量考虑，不参与降阻计算，但为提高水平接地网的使用寿命，建议水平接地网包裹物理性降阻剂，同时提高地网的泄流能力。物理性降阻剂用量计算，100 m×25 kg=2.5 t。

2.2.2接地体的电阻

其中，R单为单套缓释型离子接地装置的接地电阻；ρ为土壤电阻率，170 Ω·m；L为电极长度,3 m；D为接地体等效直径，0.15 m；k为土壤调节系数，20%。R单≈7.350 6 Ω。

接地系统要达到小于1 Ω的要求，需要接地装置的数量为：

其中，R单为单套缓释型离子接地装置的接地电阻,7.350 6 Ω；R2为垂直接地系统要达到的接地电阻,1 Ω；η为多套垂直接地体利用系数，0.6；n为垂直接地极的数量，n=12.23≈13套。

安装13套离子接地极垂直接地系统的电阻值R3为：

其中，R3为垂直接地极并联接地电阻；R单为单套接地体的电阻,7.350 6 Ω；n为接地体的数量,13套；η为多套接地体系数,0.6。R3=0.942 Ω。

R=0.942 Ω<1 Ω,理论满足接地技术要求。

2.3 接地体

1)本工程用的接地体主要由电极单元、防护罩、HC高能回填料组成。由于选择耐腐蚀和防腐蚀材料，装置使用年限达30年。能自动补充水分和导电离子，自动调节功能强，稳定性高，接地电阻随季节变化小。电极单元主要选用低导磁性材料，其抗直击雷感应脉冲袭击强，更有利于保护实验室设备、电器、电子、通讯等室内设施。

2)本项目所用接地体选择耐腐蚀性能强的电极单元材料，内外部均作防腐处理，防腐性能高。HC高能回填料，降阻性能效果明显。电极单元通过不断向周围的土壤环境释放导电的离子，逐步改善降低周围土壤环境的电阻率，并通过呼吸孔和出液孔补充水分和离子，维持接地体的稳定性。

2.4 工程现场

水平接地沟开挖，开挖深度0.8 m～1 m，开挖宽度0.5 m，开挖50 m长的沟。接地井开挖及每口井注浆25 kg，开挖深度4.2 m，开挖直径180 mm。施工现场如图2所示。

2.5 接地效果

对施工完毕的接地工程根据三线法防线测试，测试合格，接地电阻小于1 Ω。

3 结论

1)理论计算中,安装13套3 m铜质离子接地体后并上水平接地网，地网总接地电阻理论值为0.942 Ω，满足不大于1 Ω的接地电阻要求，由于施工中诸多不可预知因素，施工中需随时监测接地电阻值，并根据现场实际情况，作出相应方案调整。

2)在接地方案的选择中，既要满足接地电阻的要求，又要考虑防腐性能。施工完成后要对接地的效果进行测试，保证满足要求。