沙漠戈壁滩接地降阻科研记实

(——接地电阻均小于0.5Ω)

贵阳方正新技术发展有限公司

濮方正  工程技术应用研究员 

在一望无垠的沙漠上、虽寸草不生让人心胸坦荡豪情万丈，在一望无际的戈壁滩上，虽只有丛丛稀疏的麻黄草生长，但也让人感叹：它为生存抗争和它生命的顽强更催人奋进，励志坚强“活在志气里，行在追求中，抛凡尘杂念，为人类贡献”。不思沙漠的苍凉，不见戈壁的愁怅，只有满腔的热血奋发向上，攻克沙漠戈壁接地难题，接地电阻值降到1Ω以下，为大西北贡献力量。

沙漠戈壁滩地处我国大西北，那里一年四季很少下雨，却占据我国土地面积的一大部分，在这个人烟稀少的地方，因为是我国特别缺水严重的地方（都长不出来植物），造成一大部分土地资源浪费，因而我国现在正进行对西部进行大开发，使在这块沙漠戈壁滩日益正在大搞基础建设、经济建设、大搞现代化，而在建设过程中会使用很多先进的现代电子电气产品，在这广阔的地面中这些电气电子设备最易于遭受雷电流和过电流的损坏，从而影响到这些产品安全和操作人员人身安全，在这个沙漠戈壁滩中做防雷接地工程目前是我国没有先例，本着此原因，我公司决定在甘肃瓜洲和新疆哈密地区作防雷接地降阻试验。

      2006年11月下旬，濮方正应新疆铁路库尔勒电务段的邀请，到库尔勒电务段属下的肖塔火车站对机房的防雷接地工程进行设计并指导施工，用我公司生产的稀土防雷接地降阻剂和稀土防雷接地降阻模块在戈壁滩上进行降低接地电阻施工，接地电阻值要求达到1Ω以下。

      初踏戈壁滩，“不识庐山真面目”白雪覆盖，没有覆盖之处，只见稀疏的丛丛麻黄草和满地的鹅卵石和沙土。看工人拿十字镐挖问他们为什么不用锄头而用十字镐，工人说：什么叫锄头没见过，我们都是用十字镐干活, 实际上因有鹅卵石用锄头挖不下去。

11月底，挖出接地沟槽，看其垂直断面，有鹅卵石与沙土混杂一层，再往下是一层约30～40公分厚的沙土，接下来又一层鹅卵石层约有20公分厚，依次交替，沙土鹅卵石混杂也不一定具有规律性，但可推断，戈壁滩的演驿与变迁。

后来在挖好的接地沟槽中打入50×50×5角钢时，1.5米长度只能打下去50公分，角钢头部被打开裂弯曲象羊角形状一样的弯曲。

借此难得的戈壁滩接地良机，濮方正设计用：网格沟槽和射线沟槽相结合的方法，用稀土防雷降阻剂和稀土防雷接地模块在其中做双层网格接地或单层接地方式相结合的方案，新疆库尔勒电务段的工程师袁晓宇、贾卫东告诫我，在他们所做的接地中，接地电阻中历史上做得最好的接地电阻值也只能达到18欧姆，但过不了多久地电阻就会反弹升高，要想做到接地电阻值小于1欧姆，简直是“天方夜谭”“西域神话”。

我们共同在肖塔火车站的戈壁滩上，共同奋战了半个月，做完整个接地网络接地之后，已是12月中旬，气温从去时的—10度已降至—15度,但每日冬阳暖照，由于天气干燥没有一丝寒冷的感觉。但测量接地电阻值时也受到冻土层的困扰。

     我们所做的接地降阻工程施工，全是用干粉的稀土防雷降阻剂和稀土防雷接地模块埋设施工，施工完成后，在靠近肖塔火车站办公室处有自来水龙头，我们就用橡皮管接在自来水龙头上，在一段还没有连网的接地段表面浇水，想让水渗透下去降阻，让降阻剂覆盖层、模块、地沟下层更紧密结合在一起消除它们之间的散流电阻，使接地电阻值更小，谁知人算不如天算，水一浇下去，反而冻住了，形成了冻土层，使原来浇水前测到的3.8Ω的接地电阻回升到5.4Ω，这是一次有心栽花却无意尝试了苦果，也是一次取得宝贵的经验的体验结果。为我们以后在大西北施工所借签，连续十多天的坚苦奋战——施工加科研，成果丰硕：

一、库尔勒电务段领导亲自驱车二个多小时到工地慰问我，并语重心长的握住我六十多岁的老手，：我们现在终于知道什么是“方正防雷”精神了，谢谢！谢谢！年纪花甲还在为我们拼博无私奉献。

     二、接地工程完毕，当即在冬天零下15度左右，接地电阻值从两个方向测试：车站方向为0.7Ω左右；另一方向戈壁滩方向测为：1Ω，基本达到设计要求。我充满信心告诉一直在陪伴我的袁、贾两位工程师，再过段时间等接地沟槽自然沉降紧密后，接地电阻还会下降，无论在那里测量一定会降到1Ω以下，功夫不负有心人，机遇总是留给有科研精神的人，且第二年开春后两位工程师进场复测，接地电阻值都在1Ω以下。五年后即2010年11月又复测，2011年2月11日贾工给我发来传真全文如下：

“肖塔火车站地线阻值测试情况”“贵阳方正新技术发展有限公司，你公司在我段南疆线肖塔火车站，依据新疆铁道部勘察设计院施工图，采用扁钢包裹稀土降阻剂，接地极（即降阻块）上也用稀土防雷降阻剂，按照设计要求制作的信号设备防雷接地线，于2006年12月份竣工，现场使用至2010年11月份，经我段相关部门按照要求进行了同期测试，测试的地电阻值始终保持在0.6到0.7Ω之间，地电阻比较稳定并且符合信号设备地阻要求，特此反馈于你公司  乌鲁木齐电务段2011年2月11日”

     为此,新疆铁勘院穆勇处长高级工程师和乌鲁木齐铁信信号工程公司王建国经理也功不可没，这份传真同时也给我公司无限的鼓舞，为我公司2010年9月5日在新疆哈密戈壁滩和甘肃瓜洲沙漠上用我公司生产的免维护铜管离子接地极与稀土接地降阻填充料和稀土防雷降阻剂作试验，用于4米深井垂直接地和水平接地安装免维护铜管离子接地极的科研实验以及在相同地段用扁铜带也作垂直和水平两种方式的试验，同时用稀土接地填充料以及稀土防雷降阻剂进行的组合施工并作对比实验，充满了信心和必胜的信念。

     2010年9月5日接地工程试验首先在甘肃瓜洲进行，钻机运送水的汽车都到达现场，在水平接地沟内先钻直径为180mm深度为4米的深井，但是沙土提不上来，水冲也无济于事，后来运来红泥，想增加沙土的粘性，但沙粒仍提不出来， 没办法只有在水平接地沟中要钻井的位置用挖机挖成约2.5米深的坑，再往该坑中下钻约5米深的井，此时距离地面约7.5米深.

 二、沙漠戈壁滩地质情况分析

因大西北海拔原因，冬天气温特别低而且长，长年的积雪覆盖在地面上，造成有一层有大约31cm厚的冻土层，会造成对接地电阻的影响，

根据对地质情况进行土壤电阻率进行测试，土壤电阻率在1000～4500Ω.m之间。

1、降阻原理及优点

由于沙质土、沙漠和戈壁滩土质分散，其土质中含有的活性电解离子的化合物极为稀少，土壤电阻率高，散流电阻很大, 运用高效复合离子材料后，变成了导电离子发生器，降阻效果明显，而且呈下降趋势，当稀土接地填充料的渗透入沙土中形成一种树根状结构，形成一种网络尖端放电格局，8小时之内凝固成型，便形成了固定的主体的电流泄流通道，在这个泄流通道中，铜管离子接地极中缓慢释放的高效复合离子料进入该网络通道，保持该网络通道的低电阻值特性而在雷击电流或短路大电流突袭时它能将雷电冲击电流或工频短路大电流迅速通过已形成的网络接地通道在瞬间入地泄放，并且由于稀土接地填充料主要基料是稀土防雷降阻材料，所以它还秉承了该降阻材料的负阻特性，即侵袭的电流越大，它的低电阻特性越低越有益于瞬间泄流入地达到人身财产安全的目的，而决不会产生侵袭电流反击的现象。

所以高效复合离子接地极与稀土接地填充料的内外配合为一体，降阻效率越高，时效性长达30年以上.

特别适合沙漠、戈壁滩、山区及城市内的防雷接地工程的建设需求和节省总体成本。

  三、试验施工情况

      根据现场的实际地质情况，我公司选择在甘肃瓜洲和新疆哈密地区这两段特别具有沙漠戈壁滩代表性的地方来进行接地试验，我公司采用铜管离子接地极、稀土防雷降阻剂、稀土接地填充料和30×30的铜带接地极方式进行配合施工，施工方式分垂直接地和水平接地两种，下面以这两段为例进行介绍施工方法：

（一）垂直施工、垂直放置需在水平接地沟中钻4米深井放置铜管离子接地极还需用水将稀土接地填充料调成糊状并灌入4米深的井中。而水平放置的即不用在水平接地沟中钻深井也不需用水调和稀释降阻材料再将铜管离子接地极插入井中，当即测试和第二天复测基本一致。

甘肃瓜洲段：

     1、 采用挖4段沟槽每段长42米，并在沟中每隔6米钻一口4米深的接地深井方式。先开挖一层长为42米深为5米的坑，再在坑中沿着坑开挖一条宽为0.6米宽、0.5深的水平接地沟，再在水平接地沟中每隔6米钻深度为4米直径为180mm的接地深井（在钻深井中，因为所在地为沙子地，每次钻好后提钻头时都会有泥沙掉入井中，而且很多造成了钻5米的深井只有4米净空深度，所以在钻的同时要放入粘性很强的泥将井内壁封住，不让泥沙掉入井内）。

2、在第1口深井钻好后，在深井中刚开始是采用水盆将填充稀释成泥浆糊状倒入井底中，共倒入了2包，再将铜管离子接地极放入深井中再倒入稀土防雷降阻剂，在倒入稀土防雷降阻剂过程中，边用自来水冲入稀土防雷降阻剂进入深井中，以形成将铜管离子接极包裹住直至井口，并留出引线以便与水平接地线相互连接，施工后进行测量，测得单口接地深井的接地电阻R为6Ω。

     在第1号接地坑中第1、2、3、5、6口接地深井采用放置铜管离子接地极，施工方法与第1口井的施工方法同。

     在第4、7口接地深井中采用30×3的紫铜带代替铜管离子接地极，施工方法与第1口接地深井相同。

      水平接地线铺设好后将全部的垂直接地极与之相连好后再盖上从附近筛选出来的细沙，并夯实打紧后，第1号坑施工完毕，在施工过程中并对各个部分进行测试，得：

1号井的接地电阻为：6.5Ω

2号井的接地电阻为：6Ω

3号井的接地电阻为：7.2Ω

4号井的接地电阻为：8Ω

5号井的接地电阻为：7.3Ω

6号井的接地电阻为：6.8Ω

7号井的接地电阻为：6.5Ω第二天测得数据为：6.2Ω

第1号坑全部施工完毕，进行1号坑进行测试，测得接地电阻为：1.4Ω、1.55Ω。第二天再进行测量得接地电阻降到1.25Ω。

第2号坑中，采用不放置铜管离子接地极，而是用30×3紫铜带代替，在第2号、3号、4号坑都是采用30×3紫铜带代替铜管离子接地极放置入深井中，再灌入稀土填充料和稀土防雷接地降阻剂，施工与1号坑中的紫铜带的施工方法相同，

第2号坑各个井的数据为：

  1号井的接地电阻为：5.8Ω

 2号井的接地电阻为：5.15Ω

3号井的接地电阻为：4.2Ω

4号井的接地电阻为：4.3Ω

5号井的接地电阻为：3.5Ω

6号井的接地电阻为：4.1Ω

7号井的接地电阻为：3.9Ω

全部并联施工完毕后，测2号坑的接地电阻为：1.0Ω)

2、新疆哈密和甘肃瓜洲4个坑全用钻4m深井的垂直接地深井法放置铜管高效离子接地极。

①1号坑垂直钻4m深井，相隔6米钻1口深井共5根并联后测量R=1.25Ω和1.3Ω.

②2号坑垂直钻4m深井，相隔6米钻1口深井共5根并联后测量R=1.0～1.02Ω。

     3号坑垂施工完后测量得R=0.68Ω。

     4号坑垂施工完后测量得R=0.86Ω。

二、水平接地

2）水平接地沟2处：水平倾斜放置在接地沟槽中地无需钻深井也不用水调稀。

2号沟，在距离40米长度内水平倾斜放置3根铜管离子接地极施工方法：先用稀土接地填充料铺垫，在水平接地沟表面再放上铜管离子接地极，再在该铜管离子接地极上盖上一层稀土填充料，即盖上回填沙土30公分后，才边填边夯实打紧到水平接地沟平齐，三根并联后测量R=0.6Ω

三、两地试验结束后，各试验段之间相互连通，在相隔1年多的时间内，进行了3次检测，复测接地电阻值R全部在1Ω以下。

2、甘肃瓜洲段的接地电阻值：最大值为DK1384+885处为0.56Ω; 

最小值为DK1382+585处为0.36Ω

2、新疆哈密段的接地电阻值：最大值为DK1382+835处为0.7Ω; 

最小值为DK1383+058处为0.25Ω

 五、总   结

在沙漠戈壁滩地区做防雷接地降阻施工，采用稀土防雷接地降阻剂、稀土接地填充料和铜管离子接地极等高新材料来进行接地降阻，无论是用水平还是垂直接地方式都能够达到高效降阻效果。但是水平接地节省钻井的成本和节省宝贵的水资源!

作者简介:

濮方正荣获《2001—2011中国防雷十大杰出专家》称号，

个人荣获“杰出贡献奖“、公司荣获”行业贡献奖”

荣获《2012品牌中国防雷行业年度人物》称号