2015年，新余市整合市級食品藥品檢驗檢測機構(gòu)，組建綜合檢驗檢測中心。整合后，實驗室引入許多大型精密分析儀器。由于實驗室是經(jīng)辦公室改建而成的，沒有正確接地，導致儀器時常出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，造成檢測數(shù)據(jù)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明書都特別強調(diào)儀器需要有良好的接地，地線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對儀器的干擾，穩(wěn)定儀器電氣零點。

　　一、接地的設計

　　我們的食品藥品檢驗實驗室位于本單位辦公大樓的（3～5）層，擁有36個實驗室。大樓是一幢長54m、寬27m的11層建筑，為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，樓頂安裝了避雷帶，屬二類防雷建筑。建造時，利用混凝土框架的內(nèi)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的接地電阻進行了測量，結(jié)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，各連接體沒有很好地實施焊接，或者只是簡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的銹蝕，最終導致接地電阻不合格。

　　食品藥品檢驗實驗室精密儀器接地電阻的要求為不大于2Ω。大樓后方有一長方形綠化帶，長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(xiàn)有的條件，我們采納某公司的接地實施方案。

　　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(tǒng)。辦公用電和實驗用電分離，有效保障電源穩(wěn)定。建立獨立接地系統(tǒng)來承擔實驗室儀器功能性接地。大樓初建時框架自然接地體，依舊承擔著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(tǒng)。依照現(xiàn)有的條件和要求，經(jīng)過論證，我們采用一種新型接地裝置，即電解離子接地系統(tǒng)。電解離子接地系統(tǒng)具有降阻效果明顯，施工方便，占地面積小，使用壽命長等優(yōu)點。電解離子接地極（棒）是通過電極內(nèi)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(nèi)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使用壽命。導體內(nèi)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(tǒng)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(jù)垂直接地的簡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(xiàn)有條件，該公司的接地實施方案，為采取在綠化帶內(nèi)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(nèi)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，總長度82m，結(jié)構(gòu)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(nèi)，豎井內(nèi)同時填充降阻劑，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(jù)生產(chǎn)廠家提供的數(shù)據(jù)，離子接地極選用Φ50mm、3m規(guī)格，結(jié)合相關(guān)的經(jīng)驗公式進行估算，我們選擇銅離子接地極（棒）的數(shù)量為20根。該計算公式為

　　式中：Rd——電解離子接地系統(tǒng)的接地電阻；k——電解離子接地系統(tǒng)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(tǒng)的初始離子擴散半徑，為0.5m；H——電解離子接地系統(tǒng)的長度，為3m。

　　式中：Rd——一組離子接地系統(tǒng)的使用效果；R——n組離子接地系統(tǒng)使用后的效果；n——使用離子接地系統(tǒng)的組數(shù)；γ——利用系數(shù)，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。

　　二、接地的實施

　　在綠化帶中心地帶，規(guī)劃出結(jié)構(gòu)為（24×12）m矩形地帶，使用挖掘工具沿著矩形地帶邊緣挖出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個同樣的豎井，每個相鄰的豎井距離為（5~6）m。豎井施工完成后，剝開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(nèi)。將外部填充材料與水按照比例1∶1進行混合，攪拌均勻至糊狀，先填充豎井0.5m，再灌注到接地極周圍至低于接地極頂端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，用長竹竿插入孔洞中并上下晃動，讓空氣冒出來，同時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）時其內(nèi)半徑不小于15mm。

　　為保證接地網(wǎng)形成連通回路，紫銅排和銅絞線采用放熱焊接法連接，連接處需要可靠焊接，做到牢固、無虛焊、脫焊、漏焊。放熱焊接后生成的焊接點，接點內(nèi)部應無氣孔和瑕疵，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，挖出1m寬、0.8m深的溝槽，直線連接至地下配電室。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(tǒng)母線上。

　　整個敷設和連接工作結(jié)束后，檢查連線的可靠性，確認無誤后，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，并在填蓋過程中分層夯實，回填土中不能夾帶石塊、木棍、塑料等。接地系統(tǒng)完成3天后初測接地電阻，實測結(jié)果為0.723Ω，符合分析儀器接地電阻要求小于2Ω的要求。

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

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