5.2.2 启示二 有关接地模块的大致研究
尽管计算接地模块细微的降阻效果是一件极其复杂的事情，但近似的实验研究倒是有的，这些研究或有助于广大读者进一步从整体图像上理解接地，下面做了一些整理供大家参考。
清华大学一项关于降阻材料的试验研究表明：
普通接地模块效果与较之略长的角钢相当。这就是说，售价数百元的接地模块完全可以由市场上随处可买的价值十多元的角钢取代。如果是圆钢，那么，不到十元就能达到价值数百元的接地模块降阻效果。
填制化学离子的渗透型接地模块较普通接地模块略好，半年后，接地电阻的降阻效果降低30%～60%（因为化学离子的作用），效果跟一根长角钢相当。
不过，当半年后渗透型接地模块接地电阻的降阻效果降至30%～60%时，接地体也被接地模块内释放的离子严重锈蚀了；普通接地模块同样对接地体有腐蚀作用。而且，接地模块对接地体的腐蚀作用无法避免，除非将整个接地体完全、密实地包覆起来。
以上述研究成果还以论文的形式发表在《高电压技术》2010年第9期上，题为《接地模块降阻特性的现场试验与仿真建模》。该论文指出：
•接地模块对110kV以上变电站地网降阻率较小。比如，对100m×100m的大型地网，16个渗透型接地模块可产生0.6%～1.1%的降阻效果，几可忽略。
•接地模块可对小型地网才有明显的降阻效果。比如，对10m×10m的小型地网，16个非渗透型接地模块可以产生27.7%的明显降阻效果，16个渗透型接地模块可以产生21.8%～32%的明显降阻效果。而在接地网四角连接4根长10m直径为1cm的普通圆钢，降阻效果可到35%。这就是说，售价数千元并且会对接地网产生较强腐蚀作用的接地模块的降阻效果还不及售价不到200元的普通圆钢。
下面附上本人的一篇有关接地模块的论文，有一定删减。
使用接地模块是接地设计上的缺陷
摘要：接地模块降阻效率极低，售价数百元一套的接地模块降阻效果与价值数元的钢筋相当。使用接地模块还会腐蚀地网，缩短地网寿命。接地模块必定会成为世界性的笑柄。
关键词：接地模块，降阻效果，接地电阻，腐蚀，接地网寿命
1.接地模块的工频接地电阻值
对于0.5m×0.4m×0.06m的长方体接地模块，如埋在地表面，忽略其自身接地电阻值，则根据参考文献[2]可计算得其接地电阻为
如埋深h=0.3m，则可通过镜像法计算得其接地电阻为
如埋深h=0.6m，则可通过镜像法计算得其接地电阻为
如埋深h=0.8m，则可通过镜像法计算得其接地电阻为
显然，市场价售价数百元的接地模块实际降阻效果与长2m价值5元的钢筋相当，在实际应用中，降阻效果还不及5元的钢筋，因为模块更短，更容易被屏蔽，使用接地模块完全是惊人的浪费。
至于圆柱或者梅花等其他形状的接地模块，效果同样微乎其微，使用其降阻同样是惊人的浪费。
2.有关接地模块的论文
我将维普期刊网上搜索到的有关论证接地模块效果的论文全部下载下来浏览了一下后发现，没有一篇论文能证明使用接地模块的合理性，既没有合理可靠的试验数据，也没有合理的推断过程。不过，倒是有一些论文提供的信息正好能反过来证实接地模块的不合理性。
参考文献[3] 输电系统设备接地模块降阻效果研究
参考文献[3]总结出如下结论：“使用接地模块降低接地电阻效果非常明显，试验测量数据显示，使用接地模块后接地体的接地电阻同比减少85%以上”。这是一个非常荒唐的结论，简直连错误都称不上。没有给定任何明确的前提条件，就得出了85%以上降阻效果的结论。实际上，模块对1cm长的钢筋接地体的降阻效果可高达99.9%，可这又有什么价值意义呢？
参考文献[4] 非金属接地模块在变电站接地网中的应用
参考文献[4]通过CDEGS软件仿真计算非金属接地模块在变电站接地网中的降阻效果。研究数据显示，接地模块只在10m×10m这样的小地网中才会有一定作用，当地网面积增大至30m×30m时，接地模块已经没有什么实质性价值意义，当面积增大至100m×100m时，使用接地模块后，接地电阻变化值几乎为零。而实际上，变电站地网一般都在50m×50m以上，使用接地模块毫无价值意义，完全是浪费。
参考文献[5] 接地模块在110kV商州西郊变降阻中的技术经济分析
参考文献[5]中声称研发出一种“新型人工接地体”。该接地体外形尺寸为：ϕ260mm，长1000mm。并声称，该模块垂直接地后，“单只接地电阻可达到R≈0.11ρ”。实际上呢？一个直径2m的半球的接地电阻才0.16ρ，该圆柱形接地体垂直布置后，只是直径2m的半球中的很少很少的局部，接地电阻值只能大大超过0.16ρ，绝不可能低至0.11ρ。
根据参考文献[1]，可采取公式R≈0.5ρ/3计算水平地网的接地电阻值，而参考文献[5]居然声称，使用该新型接地体可以使上述公式中的常数0.5变成0.2，从而有效降低接地电阻值。再没有比这更荒谬的论断了，因为即使将变电站水平地网变成平板，也只能将接地电阻降至
一般变电站水平地网的接地电阻值都已经接近同等大小的平板接地电阻值了，不断加密水平地网，只会使接地电阻值不断接近平板接地电阻值，密集布置短小垂直接地体，效果也是微乎其微。要想进一步有效降阻，只有扩网或者深打垂直接地体。
参考文献[5]还得出如下结论：“采用此种接地模块进行接地电阻处理的效果，比外引接地极效果高出2倍以上”。可实际上呢？参考文献[5]中又指出，在给商州西郊变电站进一步降阻时，并没有直接在站内布置所谓的“高效”的“新型人工接地体”，而是外引了低效的“接地极”。
因此，该文并未能证实接地模块有多大效用，却反倒证实了这样一条道理：
使用接地模块不及外引扁钢、圆钢等接地极。
参考文献[6] 接地模块在输电线路中的应用
参考文献[6]指出“接地模块已经在南昌供电公司所辖的220kV线路上共25基杆塔的接地改造中试用，经改造后工频接地电阻降至10Ω以下（改造前为13～65Ω），取得了良好的效果”
但实际上呢？参考文献[6]又指出单根圆棒形接地模块的接地电阻约为R=0.48ρ，这与2m长的钢筋水平埋地0.6m深时的接地电阻相当。
因此，南昌供电公司其实应该将价值数百元的接地模块换成2m长的钢筋，同样可以解决问题，还能节约90%多的材料费用。
需要说明一下的是，既然单个接地模块接地电阻值与2m钢筋效果相当（实际使用中效果更低，因为更容易被屏蔽）。那么，接地模块在南昌供电公司所辖的220kV线路上25基杆塔的改造中所起的效果几乎是可以被忽略的。这25基塔的接地基本上依靠钢筋材料降至10Ω以下的。因为在实际改造中，每基塔所采用的钢筋材料一般都有几十米甚至几百米，2m长的钢筋几乎没什么影响，连2m长钢筋都不及的接地模块就更不比说了。
参考文献[8] 低电阻接地模块降低冻土接地电阻技术的研究
参考文献[8]中采取四川中光公司三种类型的接地模块在冻土地区做试验，得出如下结论：“在冻土地区防雷接地工程中，低电阻接地模块在降低冻土接地电阻方面具有良好的效果”。不过，文中没给出该结论的推导过程。
实际上呢？文中试验数据显示，9个接地模块埋地三个月后，有8个接地模块的接地电阻仍大于2000Ω。
而此时的电阻率平均值小于5000Ω·m，则根据参考文献[1]中的公式，有：
可计算出，此时只需将一根直径为12mm、长为2.5m钢筋水平埋深0.6m，即可将接地电阻降至2000Ω。
我们还可以根据参考文献[1]中的公式
计算出，此时只需布置一根直径为10cm、长为1.2m的垂直钢管，也能将接地电阻值降至2000Ω。
这就是说，这一系列每套售价达数百元的接地模块的降阻效果还不及2.5m长的水平钢筋，也不及1.2m的垂直钢管，这样的数据与理论计算是相一致的。
虽然单个模块接地电阻值非常差，不过文中却发现，多个模块连接在一起后却能产生奇效：各模块连接起来以后几乎没有屏蔽，居然接近于电路中电阻的并联效果了，这是其他接地材料连接起来后所远不能及的。而且，更为神奇的是，居然还有3个大于2000Ω的接地模块连接起来后的接地电阻值为510Ω。
对中光公司多个模块连接起来后就能产生奇效的诡异现象，目前的科技水平尚不能给予解释，鄙人只好将该系列数据搁在一边等待高人作答。
因此，根据文中给出单个模块接地电阻值的数据，我们只能得出与作者相反的结论，即试验所采取的系列接地模块降阻效果极其差，用其来降阻是惊人的浪费，实不可取。
参考文献[9] 接地模块在防雷接地系统改造中的应用
参考文献[9]在理论上给出了一组的数据是虚夸的，之前已经详细分析过了，这里不再详述。
表3 ZGD系列的技术指标
∗土壤电阻率取40Ω·m。
在实践中，用来证实接地模块降阻效果的数据又完全不具可比性。
文中指出，使用了钢材、接地模块等材料后，接地电阻降至理想值。但这显然不能证明接地模块起了作用。
于是，文中又推算，若不使用接地模块，接地电阻值则降不下来，可推算方法却是错误的，因为土壤电阻率数据太粗糙，而且还取错值了。
因此，参考文献[9]根本不能证实接地模块的合理有效性，就留下了一系列有关接地模块的虚夸参数。
使用接地模块为设计上的大笑话。
各种长方体、圆柱体的接地模块其实是降阻效率最低的，是设计接地方案时最应避免的，采用长方、圆柱等立体外形的接地模块是与世界主流设计理念相悖的，与各教程、规程上所推荐的设计理念也是相悖的，与目前输变电线路、变电站等所用的设计理念全都相悖。
由于接地模块本身就是在离奇的悖论指导下开发出来的，各厂商所提供的基本上是被夸大了的虚假技术参数，所能给设计院推荐的也就只能是错乱的问题方案。
比如参考文献[5]居然声称，使用接地模块可以将
中的常数0.5变成0.2，从而有效降低接地电阻值，没有比这更荒谬的了。
再比如，参考文献[7]则推荐了如下公式：
式中 n——接地模块数量，计算结果是小数时取整数加1；
ρ——土壤电阻率（Ω·m）；
M——模块接地系数，土壤电阻率ρ越大，取值越小，取值范围为0.05～0.15；
Rn——地网设计接地电阻值（Ω）；
K——利用系数，模块数量越多，K取值越小，取值范围0.7～0.95。
表4 各参数取值关系数
如果电阻率为1000Ω·m，那么上述公式可更直观地表达为
按此逻辑，在电阻率一定的情况下，地网接地电阻值应取决于模块的用量，而非接地体的形状。实际上，可任何一本教程或者规程上都清楚地显示，接地电阻值取决于土壤电阻率和接地体的形状，接地电阻也都是根据土壤电阻率和接地体形状来计算的。
因此，如设计院采纳了厂商推荐方案，想不犯错都难。事实上，已经有不少设计院因接地模块而闹出笑话了。
比如，某1000kV特高压输变电线路接地装置就采用了接地模块。参考文献[10]总结该线路模块使用经验时指出，接地模块的使用数量按以下经验公式计算：
式中 ρ⊥——土壤电阻率；
Rj——接地电阻；
M0——模块类型选取系数，当埋设深度为0.6～0.8m时选取范围为0.03～0.18，一般选择为0.18。
将上述公式变换一下可得
即通过接地模块数量而非接地体形状来计算接地电阻，此为中国接地模块厂商独创的公式，参与该特高压输变电线路设计的某知名大型设计院居然采纳了这种创意，对电阻率为3000Ω·m的TJH30型号装置，设计了如下方案：
在面积为36m×36m的区域内使用8个模块（要求将接地电阻值降至25Ω以下）。详细见下图：
事实上呢，即使将36m×36m的整个区域内全部布满接地体，形成一块36m×36m的整块导电的平板，也只能降至
接地模块必定会成为我们行业这个时代的笑柄，也必将会因此而被世界同行耻笑，甚至后人也会因此而蒙羞。
有关接地模块的理论和设计方案必定会成为后人的反面教材，因为理越辩越明，学习和批驳接地模块谬论，大大有助于更好地深入学习接地知识。但愿，不要沦为世界的反面教材。
接地模块必然腐蚀地网，缩短地网寿命，增大电网遭雷击事故的概率。
各公司都不遗余力地宣传其接地模块的长效、防腐效果，有宣称寿命达30年，也有宣称寿命可达50年，因为接地模块的主要成分为非金属体，不易腐蚀。
事实上，接地模块的寿命并非取决于最耐腐蚀的非金属材料部分，而是取决于易腐蚀的两端连接头的金属材料部分。该部分与接地网材料一样，都是镀锌钢材。而且，与地网焊接时，该部分锌层还会被高温腐蚀，寿命反不及一般的镀锌钢材，所以，接地模块的寿命只会比原钢材接地体寿命短，三五十年纯属无稽之谈。这就像我们绝不能因为人体某个牙齿或者其他什么骨骼可以保存1000年就说某人寿命可以达到1000年。
另外，接地模块自开发至今尚不足10年，三五十年的寿命只能是猜测或推断出来的，没有任何有效数据可证实。
而且，更为糟糕的是，接地模块还会腐蚀地网，缩短地网寿命。接地模块与地网焊接时，地网焊接点锌层也会被高温腐蚀，接地网寿命则必定会因此而减少。
因此，接地模块三五十年的寿命纯属无稽之谈，接地模块的寿命还不及一般的接地材料。而且，使用接地模块还会腐蚀地网，缩短地网寿命，增大电网遭雷击毁损的风险。
3.总论
（1）售价数百元的单个接地模块的工频接地电阻值极低，与售价数元的几米长的钢筋相当。
（2）无一篇论文能真正证明接地模块的经济性、合理性，倒是有几篇正好反过来证实了接地模块的低效性和不合理性。
（3）接地模块降阻性能最差，使用接地模块与当今世界主流理念以及各规范设计理念相悖，接地行业必定会因此遭受全世界长期嘲笑。
（4）接地模块寿命不及一般接地材料，更为糟糕的是，接地模块还会腐蚀地网，缩短地网寿命，增大电网遭雷击毁损的风险。
参考资料：
【1】DL/T 621—1997交流电气装置的接地 中国电力出版社1997年9月
【2】解广润，电力系统接地技术 北京 水利水电出版社1991
【3】黄龙飞 巩晶 唐超 廖瑞金 输电系统设备接地模块降阻效果研究 重庆市电机工程学会2008年学术会议论文
【4】张表 非金属接地模块在变电站接地网中的应用 广西电力工业勘察设计研究院 企业科技与发展2009年6月
【5】马放瑞 赵先军 接地模块在110kV商州西郊变降阻中的技术经济分析 西北电力技术2002.5
【6】章叔昌 接地模块在输电线路中的应用 江西电力
【7】徐健 宋镇江 彭育涛 降低山区输电线路杆塔防雷接地电阻的方法 防雷与接地
【8】张军 张丽丽 低电阻接地模块降低冻土接地电阻技术的研究 全国高等电力系统及其自动化专业第十九界学术年会论文集
【9】何涛 接地模块在防雷接地系统改造中的应用 电力系统通信2003年地3期
【10】李俊锋 陶留海 陈方东1000kV特高压线路接地模块的选型原则与施工关键研究 电网技术2008年12月第32卷第23期