新型接地装置电解离子接地极

电解离子接地极是一种新型接地装置，虽然已经在工程实践中得到很好的应用，但是现行设计标准中尚未对此项技术的计算给出标准算法，整理工程实践中采用的离子接地极接地电阻的各种计算方法进行比较分析，并通过实测数据进行验证，找出最符合工程实际的计算公式。
　　
　　电解离子接地系统由于降阻效果明显，施工方便，占地面积小等优点正越来越多的应用于工程实践。
　　1电解离子接地极
　　电解离子接地极是由接地铜管装入陶瓷合金化合物构成，铜管上面预先留好呼吸孔，当铜管埋入地下时，通过铜管呼吸孔，电解离子化合物吸收水份，发生潮解，将活性电解离子通过管孔有效地释放到周围土壤中，并不断向下向周围渗透，形成树根状的地网，极大地增大了地中的泄流面积[1]。多支电解离子接地极连接在一起，就组成了电解离子接地阵列，它能最大程度解决降阻性、耐腐性和使用寿命等问题。
　　
　　2工程使用的计算公式
　　尽管电解离子接地极已在不少工程中得到很好的应用，但由于现行设计标准中尚未对此项技术的计算给出标准算法，设计中主要使用生产厂家提供的经验公式进行估算，误差很大，限制了此项新技术更好的推广应用。经搜集整理，现在使用的估算公式主要有以下几种：
　　估算公式一：R≈0.08ρ/k?n
　　其中：n为接地电极组数，ρ为土壤电阻率（Ω?m），k为计算系数，k的取值如下：当ρ＜200，k取3；200≤ρ＜500，k取4；500≤ρ＜1000，k取4.5；ρ≥000，k取5。
　　估算公式二：R≈0.0275*ρ/（n+0.4）
　　其中：n为接地电极组数，ρ为土壤电阻率（Ω?m）。
　　估算公式三：R≈
　　其中：L为垂直接地体长度（m），ρ为土壤电阻率（Ω?m），n为垂直接地体数量，r为垂直接地体等效半径（m）。
　　估算公式四：
　　其中：ρ为土壤电阻率（Ω?m），L为离子接地系统的长度，δ为离子接地系统的初始离子扩散半径，γ为降阻剂回填料降阻率，k为离子接地系统效率，n为使用离子接地系统的组数，β为利用系数。
　　各个参数取值：
　　1）k值的选取为：假设单根离子接地极的长度为3米；如果每组1～4根电解离子接地极的系统效率是0.85；每组4～10根的效率是0.75；每组10～20根的电解离子接地系统的效率是0.65。即：随着电解离子接地系统长度的增加，其工频接地电阻值减小。
　　2）值的选取与土壤电阻率ρ相关，当ρ≤500，=0.8；500∠ρ≤1000，=0.7；1000∠ρ≤2000，=0.6；ρ>2000，=0.55。
　　3）δ值的选取与单根电解离子接地体长度L（m）相关，当L≤3，δ=0.8；
　　3∠L≤6，δ=0.7；6∠L≤12，δ=0.6；12∠L，δ=0.5。
　　4）β的取值跟接地极的组数相关：n≤4；β=0.85；4∠n≤10；β=0.80；10∠n≤20；β=0.75；20∠n；β=0.65。
　　3计算案例
　　计算案例一：
　　广西某110kV变电站接地网状况如下：土壤电阻率1200Ω?m，改造前工频接地电阻实测为3.23Ω，使用20组电解离子接地系统，电解离子接地长度20m，接地极直径160mm，工程完工后实测值为0.83Ω【2】。
　　计算案例二：某水电厂：平均土壤电阻率1000Ω?m，改造前工频接地电阻实测为2Ω，使用16组电解离子接地系统，电解离子接地极每根长3m，每组3根，接地极直径160mm，工程完工后实测值为0.98Ω【3】。
　　计算算例三：某铝厂：平均土壤电阻率314Ω?m，改造前工频接地电阻实测为0.94Ω，使用13组电解离子接地系统，电解离子接地极每根长3m，每组3根，接地极直径160mm，工程完工后实测值为0.48Ω【4】。
　　计算算例四：浙江某220kV变电站：平均土壤电阻率150Ω?m，改造前工频接地电阻实测为0.94Ω，使用21组电解离子接地系统，电解离子接地极每根长3m，每组3根，接地极直径160mm，工程完工后实测值为0.167Ω【5】。
　　根据前述计算公式，各算例实际计算结果如下表
　　算法
　　算例 方法一 方法二 方法三 方法四 实测离子系统电阻
　　算例一 0.96 1．62 3.05 0.9 1.1
　　算例二 1 1.68 6.17 1.94 1.92
　　算例三 0.48 0.64 2.38 0.75 0.98
　　算例四 0.19 0．19 0.7 0.22 0.2
　　
　　4结论
　　从验算结果来看，估算方法一和方法三仅在个别情况下与实测结果相近，大部分情况跟实测结果相差较大，不具有可用性。
　　估算方法二和方法四跟实测结果吻合较好，基本具备工程估算的适用条件，但个别情况下差别仍较大，建议两个公式同时使用，互相校核，以提高可靠性。
　　每种估算方法都不完全是往保守方向偏离，因此实际应用中宜人为引入设计裕度，确保施工后的结果满足设计要求。