5.3.3  离子接地极对大型地网的影响

5.3.3 离子接地极对大型地网的影响

现在考虑长为3m、直径为0.05m的垂直布置的单根离子接地极半年后降阻率为50%(即接地电阻值较同样规格的管状接地极低50%)的情况。

长为3m、直径为0.05m的铜管垂直安装,上端与地面齐平,则接地电阻值为

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那么,相应规格的离子接地极接地电阻值为

R2=(1-50%)×R1=0.137ρ

而长为7m、直径为0.05m的铜管垂直接地极接地电阻值正好也为

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而长为9m、直径为0.02m的垂直接地极接地电阻值则可至更低的值,为

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换而言之,如果是单独接地,那么长为3m、直径为0.05m的降阻率为50%的离子接地极可用如下形式的垂直接地极取代:

•长为7m、直径为0.05m的管状接地极。

•长为9m、直径为0.02m的棒状接地极。

因此,我们可以认为,安装一根售价数千甚至数万的离子接地极还不如安装一根普通的长接地极。后者不仅便宜,性能也更加稳定、持久、可靠。前者往往需半年后才能达到一定效果,而且,还有不稳定因素,得不断往管内补充离子。更为糟糕的是,当下流行的很多离子接地极都是一次性的,无装置可供观测或者补充离子。

如果与其他接地极联合布置,比如,作为垂直接地极连接在变电站水平地网上,则更不应使用离子接地极,因为长垂直接地极更加经济、高效。尽管从离子接地极中扩散出来的离子最终呈半球形扩散,但是,最初却主要沿着垂直于离子接地极的方向扩散(见图5-5),主要作用于表层土壤,其降阻效果更容易被屏蔽。

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图5-5 离子扩散路径示意图

表5-4列出了不同面积大型水平地网下面布满垂直接地极的降阻效果。

表5-4 不同面积大型水平地网下面密集布置垂直接地极的降阻效果

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请注意,1600m2的水平地网下面布满9m长的垂直接地极相当于将水平地网变成厚9m的金属模块,相当于9m内土壤电阻率全部改善为0,其接地电阻值仅下降19.4%,这是几十根长3m的离子接地极所远不能及的。因此:

•在面积为1600m2的水平地网下面大量布置离子接地极后,其降阻效果低于15.9%。

•如果是2500m2的水平地网,则降阻效果低于13.3%。

•如果是10000m2的水平地网,则降阻效果低于7.2%。

因此,离子接地极对大型地网接地电阻值影响很小,地网越大,越是如此。相对于数千甚至数万平方米的水平地网,数十根离子接地极中的无机盐就显得很少了,而且这些无机盐还是逐渐扩散的,故而影响甚小。除非用大车在变电站地网内外到处浇灌无机盐溶液,大范围地改善土壤电阻率,否则就不可能产生显著效果,不过那会导致接地电阻值快速反弹,弊大于利,是不允许的。

清华大学一项实验表明,多数离子接地极在半年后降阻率可达40%~70%效果。不过这些效果当中有一部分来自与其配合使用的填料(回填在离子接地极周围),填料含无机盐量越高的离子接地极,降阻效果也越好。可填料中的无机盐必然会流失,且无法补充。故清华大学该实验报告谨慎地认为,离子接地极一般在半年后降阻率可达40%以上。请注意,该效果是相对同样大小的铜管或者钢管而言。

综上所述,安装离子接地极远不及一根长达其2~3倍的长接地极经济、高效!前者费用往往达后者多倍甚至数十倍,而且还不稳定,并且释放出的离子还可能腐蚀其他接地极。