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电解离子接地系统 _离子接地体数量在不同土壤电阻率推算(Ionic Earthing Array)
作者:段进成    发布于:2013-05-25 10:11:39    文字:【】【】【
摘要:电解离子接地系统(简称IEA)非常适用于各种有较高接地要求的场合。传统的接地系统,如用金属棒、金属带、板状导体或深井接地等,仅单纯地将故障电流通过金属导体而流入大地,但不能对故障电流如何更快扩散於土壤中产生影响。因此,在恶劣的土壤条件下,金属导体的接地效果并不十分理想
电解离子接地系统(Ionic Earthing Array,简称IEA)非常适用于各种有较高接地要求的场合。传统的接地系统,如用金属棒、金属带、板状导体或深井接地等,仅单纯地将故障电流通过金属导体而流入大地,但不能对故障电流如何更快扩散於土壤中产生影响。因此,在恶劣的土壤条件下,金属导体的接地效果并不十分理想。

经过大量的研究和实践证明:土壤电阻率过高的直接原因是因为缺乏自由离子在土壤中的辅助导电作用,IEA能在土壤中提供大量的自由离子,从而有效地解决上述接地问题

电解离子接地系统IEA由先进的陶瓷复合材料、合金电极、中性离子化合物组成,以确保能提供稳定的、可靠的接地保护。IEA的主体是铜合金管,以确保较高的导电性能及较长的使用寿命,其内部含有特制的、无毒的电解离子化合物,能够吸收空 气中的水分,通过潮解作用,将活性电解离子有效释放到周围土壤中,正是因为IEA不断地自动释放活性电解离子,使得周 围土壤的导电性能始终保持在较高水平,於是故障电流能顺畅地扩散到周围的土壤中,从而充分发挥接地系统的保护作用。

土壤环境和气候条件对接地系统会产生较大影响,在乾燥的气候里,土壤往往是松散的,土壤导电率很低,此时传统接地方法往往不能发挥良好的保护效果。电解离子接地系统IEA所包含的特制回填料具有非常好的膨胀性、吸水性及离子渗透性,使IEA与周围的土壤保持良好的接触界面,无论天气或周围环境如何变化,都能使电解离子接地系IEA保持最佳的接地保护效果。

根据电解离子接地系IEA的安装程序所示,随著时间的推移,电解离子接地系IEA电解离子的渗透范围会进一步扩大,IEA周围土壤的导电性能会有很大的提高,这种电解离子接地系IEA周围的土壤就成为电子、电气设备的最佳接地基础。IEA可以安装在室内外、甚至处与恶劣的气候条件或岩石上,而不受土壤环境或气候条件的影响。这就是真正安全可靠的、稳定的、免维护的接地系统

与传统接地改造工艺相比,离子接地极有如下特点

离 子 系 统 传 统 工 艺
工作机理 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 通过大量的金属材料的铺设降低一定区域内的电阻,实施普通接地方法达到低接地电阻
接地稳定性 其中的外部填充材料具有良好地防腐、吸水、保湿,不受气候变化的影响,接地电阻在施工完成一周后进入持续稳定状态,不受土壤的干湿影响,不会随着时间而上升。 1、 干性接触,干燥与潮湿时,接地电阻起伏较大;
2、另外由于腐蚀作用,接地电阻随着时间的推移上升较快
寿命周期 具有防腐效果,离子自动补充,因此有效寿命周期30年以上 防腐较差,每隔3至5年,需重新进行土壤改造,降低土壤电阻率
工程工艺 专业工艺,降阻效果明显,施工简单,工程量小,综合费用较低 技术水平较低,工程量大,无工艺保障

电解离子接地系型号及技术指标

型号 规格 重量 冲击电流ΔR 100Ω.m降阻 填充剂重量
IEC-9000/50 Φ50*9000 35 ≤1% 1.0-1.15 225
IEC-3000/50 Φ50*3000 12 ≤1% 2.0-2.1 75
IEC-2500/50 Φ50*2500 10 ≤1% 3.3-3.6 50
IEC-1500/50 Φ50*1500 6 ≤1% 5.5-6 25
IEC-2/50 Φ50*3000L 12 ≤1% 20.2.1 75

电解离子接地系工作原理

电解离子接地极在接地极中加入可逆性缓释填充剂。这种填充剂具有吸水、放水、可逆的特点。当它吸水时,可以吸收自身100-500倍的水分,当外部环境干燥缺水时,又可以完全释放拥有的水分,达到周边水分平衡,这种可逆反应,有效保证了壳层内环境的有效湿度,保证了接地电阻的稳定。通过这种方式产生的离子吸收大地水分后,可以通过潮解作用,将活性电解离子有效释放到周围的土壤中,使接地极成为一个离子发生装置,从而改善周边土质使之达到接地要求。接地极外部填充剂通过与其内部电解离子填充剂的相互作用产生针对壳层土壤的化学处理,降低壳层土壤的电阻率,同时在缓释接地极与大地土壤之间,形成了一个过渡带,增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积,消除了接地体与土壤之间的接触电阻,改善了地中的电场分布,填充剂良好的渗透性能,深入到泥土及岩缝中,形成树根网状,增大了地中的泄流面积。


电解离子接地极

1、电解离子接地极

2、现有土壤

3、专用填充剂

4、离子向周围扩散

5、扩大土壤的导电范围

电解离子接地系设计方法及参考用数量

推算公式 :n≈(0.0275*ρ/R)-0.4
n为所需接地电极的支数
ρ为土壤电阻率
R为接地电阻最大值
如果土壤电阻率特别高(1000欧姆.米以上),可以将上述计算结果乘以调整系数k,可取值1.2~1.5,土壤电阻率高,k取值升高。



离子电极数量(套)

1

2

3

4

土壤电阻率(Ω m)

接地电阻(Ω)

100

1.9

1.1

0.8

0.6

200

3.9

2.3

2.0

1.3

300

5.9

3.4

2.5

1.9

400

7.9

4.6

3.3

2.5

500

9.9

5.8

4.2

3.2

600

11.8

6.9

4.9

3.8

700

13.8

8.1

5.8

5.2

800

15.8

9.3

6.6

5.4

900

17.8

10.4

7.4

5.9

电解离子接地系应用范围及使用方法

电解离子接地极由于其良好的防腐性能,优良的导电性能及独特的设计工艺,离子接地电极普遍适用于通信、电力、交通、金融、石化、建筑系统等诸多领域。如发电厂、变电站、电力线路、通信局(站)、移动基站、调度机房、高速公路、铁路(地铁)、化工厂、加油站、石油库、军事基地、银行、计算机房、智能化小区等的接地建设或改造。

电解离子接地系应用案例

离子接地极应用实例

序号

案例名称

案例应用分析

1

水电站接地

一般位于山区,土质复杂、多岩石,其土壤电阻率高,且接地电阻要求较低,一般在 0.5 欧姆以下,传统方法无法达到要求,要采用离子接地方式。

2

变电站接地

变电站接地一般要求 0.5 欧姆以下,传统接地施工难度大,工程费高,采用离子接地经济、效果好。

3

发电厂接地

发电厂接地一般要求 0.5 欧姆以下,传统接地施工难度大,工程费高,采用离子接地经济、效果好。

4

移动基站接地

很多设在野外山区,土质情况复杂,接地电阻一般要求在 4 欧姆以下,采用离子接地可以达到长期稳定、免维护的接地效果。

5

石油化工、工厂接地

因为安全性原因,仪器、仪表工作精度高,接地电阻要低而且必须稳定,离子接地可以满足要求。

6

军事设施接地

一般位于海边盐碱地、高山岩石地、沙漠等,地质条件复杂,对接地电阻要求严格,离子接地可以很好地满足要求。

7

公路、铁路、设施接地

收费、信号、监控系统等,均可以采用离子接地。

8

医疗设备接地

设备精密,接地电阻要求较低,一般在 1 欧姆以下,且接地电阻稳定性要求很高,不能产生波动,传统接地很难达到要求,需要离子接地。

9

科研设施接地

众多精密仪器,接地电阻一般要求在 2 欧姆左右,离子接地可以满足要求。

10

电脑机房接地

一般位于商业中心区,接地施工面积小,要求接地电阻一般在 1 欧姆,如果采用传统方式,占地面积大,施工难度大,离子电极接地可以较为容易达到要求。

电解离子接地系施工方法

离子棒接地示意
图一
离子棒安装应用
图二
电解离子棒安装应用
图三
 

离子棒安装距离

较大的工程可以采用垂直施工;小型工程建议采用水平倾斜埋设(倾斜角度一般在15-30度),可以降低施工成本,效果不受影响。

1、 钻孔

★在选好的施工场地钻出直径160mm×3.5m垂直地面的孔洞。
★如果在岩石地带,或大型地网,若采用垂直深井接地方式,可以将多根离子电极垂直连接(太科放热焊接),如4根为一组,构成深度为12m的离子接地电极,此时,需要钻出相应深度的孔洞。
★如果是小型工程或条件限制,不便于钻孔,可以采取横向挖出宽400mm、上宽下窄、长3.5m,深度不少于800mm的沟槽,采用水平倾斜的埋设方式。
★如果是多根接地系统,需选取多个位置钻出孔洞,孔洞之间横向距离为电极总长度的二倍,一般为6米。孔洞之间需挖通电极横向连接的沟槽,宽400mm,深度不少于600mm。

2、 植入接地极并连接引线

★剥开接地电极两端密封电极上端水分吸收孔及电极下端离子释放孔的胶带(切勿忘记!);
★将电极植入孔洞中,接好引出线;可以采用防锈螺栓连接,建议采用目前国际上广泛采用的太科火泥熔接(放热焊接)。
★如果是多根电极组网,需要将电极相互连接起来。水平连接线可以采用95mm2铜绞线或镀锌圆钢或镀锌扁钢,焊接方式同上。

3、 配制电极填充剂并灌入孔中

★将外部填充材料与水按照比例1:1进行混合,搅拌均匀,直至搅拌至糊状。
★将配好的填充材料贯注到接地极周围至高出接地极顶端50mm时止;注意不要让空气
★留在孔洞中影响填充剂与电极的紧密接触,可以用竹竿或长木棍插入孔洞中的填充剂并上下晃动,让空气冒出来。
★如果是水平倾斜埋设,可以将配制好的外部填充料敷在离子电极的周围。

4、 检查连线并回填土壤

★上述工作结束后,检查连线的可靠性,确认无误后,用土填盖至与地面平齐,并在填盖过程中分层夯实。注意回填土中不要夹带石块、木棍、塑料等。

5、测量接地电阻

★一般在电极安装完工3天后可以初测接地电阻,以后分别在一个月及半年后进行复测观察接地电阻的变化情况,可以发现接地电阻呈平缓的下降趋势。

电解离子接地系安装程序
IEA电极一般安装在建筑物周围的平坦地带,且IEA之间必须用裸铜缆连接起来 ,( 裸铜缆要求直接埋入土壤中0.5 米 ~ 1.0 米深 )。

深孔安装电解离子棒

电解离子接地系步骤1
IEA电极安装在直径为30cm的垂直孔内,孔深与IEA电极的长度相当,这种垂直 孔要求事先准备好。

注意: IEA电极不得直接打入土壤中。L型的IEA电极,安装在1.5米深的沟槽内,沟槽的长度与IEA电极的水平长度相同。

热熔焊接离子棒

电解离子接地系步骤 2

从包装袋中取出待接的二段IEA电极,用提供的连接器将二段连接起来,并确认连接紧密。

联接安装离子棒

注意:
别忘了将IEA顶部的盖子去掉.

吊装离子棒

电解离子接地系步骤3
将IEA电极放入已准备好的垂直孔中,用特制的IEA回填料填入孔中的IEA电极周 围,

注意:IEA电极的周围不得有空隙存在,必须将IEA电极的周围填实.

安装离子棒后进行降阻剂填充

电解离子接地系步骤4
将安装完的IEA电极用裸铜缆连接起来,形成主环,其连接点用放热(火泥)熔接。对于其它IEA电极的安装重复第一至第四步即可。IEA按以上步骤安装完成後, 即可投入使用。
注意:避雷针的引下线必须直接接到IEA接地系统的接地主环上,其它设备的接地线则要求连接到接地主汇流排上。

离子接地极安装完毕进行电阻测试

电解离子接地系步骤 5
一但所有电力设施安装并连接了此系统。安装完后测试您的系统都能得到良好的保护。

产 品 说 明
名 称 :IEA 电解离子接地系统
功 能 :通过 IEA 接地电极排放活性的、自由的电解离子。
包 装 : 一套内包括有一只IEA电极和一包25kg 的IEA回填料。
电极长度: 装配後有 3 m 长,延长时需另加延长部件。
总 重 量 : 每组4套,总重约160 kg 。即每套约重40kg。
产品寿命: 25 年以上,完全 免 维 护。
电极结构:组合式,分为三主件。用户可自调长度。

说明

进气端口:高精度碳/陶物
电极主体:高导电率铜合金
主体尺寸:直径 54 mm , 标准长度 3 米
电极重量:每支电极约为15 kg
接 线: 95 mm2 铜缆,放热式熔接 ( TectoWeld , 火泥熔接 ) 至电极主体。如采用其他形式导线体连接, 请订购时注明。
安装资料
安装工时:一只电极, 少于10工 时 。
连接导线:建议使用 95mm2 裸铜缆将所有的 IEA 电极连接成一体 。
IEA电解离子接地系统完全符合 UL、NEC、ANSI、IEC、BS、CE 等国际标准对接地保护的要求。
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