2015年，新余市整合市級食品藥品檢驗檢測機構，組建綜合檢驗檢測中心。整合后，實(shí)驗室引入許多大型精密分析儀器。由于實(shí)驗室是經(jīng)辦公室改建而成的，沒(méi)有正確接地，導致儀器時(shí)常出現不穩定現象，造成檢測數據缺乏準確和可靠性，儀器未能發(fā)揮出應有的作用。

精密分析儀器的安裝說(shuō)明書(shū)都特別強調儀器需要有良好的接地，地線(xiàn)與大地有良好的連接，接地電阻在4Ω以下。正確的接地，不僅能起到保護操作者及設備安全的作用，而且可以屏蔽外界電磁場(chǎng)對儀器的干擾，穩定儀器電氣零點(diǎn)。

我們的食品藥品檢驗實(shí)驗室位于本單位辦公大樓的(3～5)層，擁有36個(gè)實(shí)驗室。大樓是一幢長(cháng)54m、寬27m的11層建筑，為鋼筋混凝土框架結構，樓頂安裝了避雷帶，屬二類(lèi)防雷建筑。建造時(shí)，利用混凝土框架的內部主鋼筋立柱，建立了以此為主的自然接地體裝置。各辦公室的接地均引自該大樓框架立柱鋼筋連成的接地裝置。

在實(shí)驗室裝修之前，我們對大樓(3～5)層樓房的各樓層配電箱接地母線(xiàn)的接地電阻進(jìn)行了測量，結果都大于4Ω，而分析儀器接地電阻要求小于2Ω，顯然不符合要求。經(jīng)過(guò)排查，初步判斷是大樓施工不良造成的。大樓接地采用框架立柱與橫梁鋼筋形成鼠籠狀的框架自然接地體，各連接體沒(méi)有很好地實(shí)施焊接，或者只是簡(jiǎn)單地用鐵扎絲綁扎好，隨即澆筑混凝土，混凝土中的水分導致主鋼筋與輔助鋼筋，以及框架立柱與框架橫梁中的鋼筋之間電氣連接點(diǎn)的銹蝕，最終導致接地電阻不合格。

食品藥品檢驗實(shí)驗室精密儀器接地電阻的要求為不大于2Ω。大樓后方有一長(cháng)方形綠化帶，長(cháng)54m，寬24m，土壤土質(zhì)為紅、白巖石粉，電阻率在(100～300)Ω·m之間。依照現有的條件，我們采納某公司的接地實(shí)施方案。

1.對(3～5)層樓層重新敷設單獨的電纜，配電房建立獨立的配電柜，(3～5)層樓層用電建立獨立接地系統。辦公用電和實(shí)驗用電分離，有效保障電源穩定。建立獨立接地系統來(lái)承擔實(shí)驗室儀器功能性接地。大樓初建時(shí)框架自然接地體，依舊承擔著(zhù)大樓的安全保護接地，可防電擊、防雷擊等，以及其他樓層的功能性接地。

2.建立新型獨立接地系統。依照現有的條件和要求，經(jīng)過(guò)論證，我們采用一種新型接地裝置，即電解離子接地系統。電解離子接地系統具有降阻效果明顯，施工方便，占地面積小，使用壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)。電解離子接地極(棒)是通過(guò)電極內部和外部填充材料的離子釋放效應，改善電極與周邊土壤的接觸環(huán)境，達到降阻的目的。管內填充高碳離子化合物晶體，外表采用純紫銅材料，以確保導電性能及較長(cháng)使用壽命。導體內部填充材料含有特制的電離子化合物。電解離子接地極在各項接地性能和適應性方面具有明顯優(yōu)勢，已廣泛應用于電力、鐵路、石油化工、通信基站等接地領(lǐng)域。

在設計接地系統之前，我們先測試了該地塊的土壤電阻率。在地面上打入一根Φ50mm、3m長(cháng)的鍍鋅鋼管，用接地電阻測試儀測得接地電阻值為67.3Ω。根據垂直接地的簡(jiǎn)易計算法推算出其土壤電阻率為ρ≈67.3/0.3=224Ω·m。綜合考慮現有條件，該公司的接地實(shí)施方案，為采取在綠化帶內敷設水平接地網(wǎng)，水平網(wǎng)四周安裝電解離子接地極，離子接地極配合降阻劑的方法的接地方案。

在綠化帶內敷設水平接地網(wǎng)，水平接地網(wǎng)的外緣應閉合。水平接地網(wǎng)使用50mm×5mm紫銅排，總長(cháng)度82m，結構為24m×12 m矩形地網(wǎng)，埋深0.8m。在水平網(wǎng)四周安裝20根Φ50mm、3m離子接地極，每隔(5～6)米布置1根，離子接地極由水平地網(wǎng)紫銅排連接形成閉合環(huán)。紫銅排與離子接地極之間的連接均采用放熱焊接。離子接地極安裝于口徑Φ150mm、3.5m豎井內，豎井內同時(shí)填充降阻劑，用于降低接地電阻及消散泄漏電流。每米25kg，需降阻劑4000kg。

根據生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的數據，離子接地極選用Φ50mm、3m規格，結合相關(guān)的經(jīng)驗公式進(jìn)行估算，我們選擇銅離子接地極(棒)的數量為20根。該計算公式為

式中:Rd——電解離子接地系統的接地電阻；k——電解離子接地系統效率，為0.4；ρ——土壤電阻率(Ω·m)；γ——降阻回填降阻率，為0.55；δ——電解離子接地系統的初始離子擴散半徑，為0.5m；H——電解離子接地系統的長(cháng)度，為3m。

式中:Rd——一組離子接地系統的使用效果；R——n組離子接地系統使用后的效果；n——使用離子接地系統的組數；γ——利用系數，γ為0.95。

經(jīng)計算，該接地設計方案的接地電阻R為0.432Ω，符合設計要求R≤2Ω的要求。

在綠化帶中心地帶，規劃出結構為(24×12)m矩形地帶，使用挖掘工具沿著(zhù)矩形地帶邊緣挖出1m寬、0.8m深的溝槽。用鉆孔機在溝槽的四個(gè)角上鉆出孔徑為Φ150mm×3.5m的豎井，然后依次在溝槽上鉆出其他16個(gè)同樣的豎井，每個(gè)相鄰的豎井距離為(5～6)m。豎井施工完成后，剝開(kāi)接地極兩端密封電極的膠帶，上端為水分吸收孔膠帶，下端為離子棒釋放孔膠帶。接地極放入豎井內。將外部填充材料與水按照比例1∶1進(jìn)行混合，攪拌均勻至糊狀，先填充豎井0.5m，再灌注到接地極周?chē)恋陀诮拥貥O頂端50mm處。為避免空氣留在豎井中影響填充材料與電極的緊密接觸，用長(cháng)竹竿插入孔洞中并上下晃動(dòng)，讓空氣冒出來(lái)，同時(shí)保證接地極垂直于豎井中和處在填充材料中心部位。把紫銅排水平敷設在溝槽中，銅排彎曲(厚度方向彎曲)時(shí)其內半徑不小于15mm。

為保證接地網(wǎng)形成連通回路，紫銅排和銅絞線(xiàn)采用放熱焊接法連接，連接處需要可靠焊接，做到牢固、無(wú)虛焊、脫焊、漏焊。放熱焊接后生成的焊接點(diǎn)，接點(diǎn)內部應無(wú)氣孔和瑕疵，熔接頭生成物必須為銅合金，其載流能力、耐高溫能力、耐腐蝕能力與紫銅排相同。

在接地網(wǎng)的西北角引出接地引出線(xiàn)，挖出1m寬、0.8m深的溝槽，直線(xiàn)連接至地下配電室。紫銅排放熱焊接在西北角的離子接地極上，另一端連接至地下配電室的(3～5)層樓房建立的獨立接地系統母線(xiàn)上。

整個(gè)敷設和連接工作結束后，檢查連線(xiàn)的可靠性，確認無(wú)誤后，用回填土填蓋至與地面齊平，回填土采用土壤電阻率不大于30Ω·m的黏土，并在填蓋過(guò)程中分層夯實(shí)，回填土中不能夾帶石塊、木棍、塑料等。接地系統完成3天后初測接地電阻，實(shí)測結果為0.723Ω，符合分析儀器接地電阻要求小于2Ω的要求。

經(jīng)過(guò)近半年的運行，實(shí)驗室各大型分析儀器設備都能正常、安全地在工作范圍內工作，說(shuō)明接地系統的安裝是成功的，也證明接地系統的安裝是非常有必要的。

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本文刊發(fā)于《中國計量》雜志2018年第11期

作者：江西省新余市綜合檢驗檢測中心  裘新力  習春紅