CN105958225A

CN105958225A - 环保型长效电解离子接地极及其施工方法

Info

Publication number: CN105958225A
Application number: CN201610458148.9A
Authority: CN
Inventors: 吴细毛; 张宏宇; 常守义; 马春兰; 李爽; 朱义东
Original assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Current assignee: State Grid Corp of China SGCC; Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co Ltd
Priority date: 2016-06-22
Filing date: 2016-06-22
Publication date: 2016-09-21

Abstract

本发明涉及一种接地体防腐降阻技术领域，尤其涉及一种环保型长效电解离子接地极及其施工方法。本发明电解离子接地极是由钢铁接地极、电解离子源和电解离子载体构成的复合式接地极；其中电解离子源与钢铁接地极连接；引上线的一端与电解离子源连接，引上线的另一端引至地表之上；电解离子载体包裹在钢铁接地极和电解离子源的周围。本发明可以解决多岩山地、砾石、碎石地况等高土壤电阻率地区的降阻问题，可以成功地解决盐碱、低洼沼泽等低土壤电阻律的腐蚀问题、阻值稳定性问题和检修更换较频繁的问题。

Description

环保型长效电解离子接地极及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种接地体防腐降阻技术领域，尤其涉及一种环保型长效电解离子接地极及其施工方法。

背景技术

为了保证输电线路和变电所(站)的安全运行，从接地方面来讲，有两个问题必须同时解决好。一个是阻值问题，即：接地极、网的接地电阻，能否稳定地符合GB50169-2006和DL/T62l-1997标准规定的要求；另一个是接地极、网的腐蚀问题，即：如何防止接地极、网因土壤、地下水中的溶解氧及氯离子的协同作用引起的腐蚀、导致其截面积减小以致断开、甚至丧失接地而积累或形成的安全隐患。

1、接地电阻的阻值问题：

DL/T621-1997标准(PPl6-17)中给出了人工接地极工频接地电阻的计算公式。由这些计算公式可以看出：接地电阻的阻值主要地取决于土壤电阻率、接地极的长度和接地网的面积；而与接地极、网所用的何种材料(金属的或非金属的)关系并不大。

当设计要求的阻值一定时，当输电线路杆塔的位置或变电所(站)的位置确定后，土壤电阻率的范围也就确定了。如果土壤电阻率很高，如：多岩山地或砾石、碎石回填层较厚的情况，为了达到设计要求的阻值，根据上述标准中计算公式，这时，接地极的长度或接地网的面积将不得不需要很长或很大。由此会增加施工量与施工难度；有时，受地形、地貌的影响，实施起来很难、甚至无法展开。这样一来，接地阻值从一开始就会或多或少的存在一些问题。

为了降阻，许多电力部门曾先后使用过各种化学降阻剂和以强碱弱酸为凝胶物的物理降阻剂，一度收到较好的降阻效果。但它们带来的腐蚀问题及失效较快的问题逐步引起了人们的重视，现已形成共识。

2、接地电阻的腐蚀问题：

腐蚀问题是钢铁材料接地极、网的普遍问题，在盐碱地、低洼沼泽地及降阻剂中尤为严重。腐蚀的结果，不仅造成接地极截面积的减小，使其不能满足热稳定条件。而且，形成的腐蚀产物会增大接地极的过渡电阻。

上述标准中都明确要求应考虑腐蚀的影响，在工程实践中通常采用留一定的腐蚀裕量或热镀锌。留一定的腐蚀裕量的作用十分有限，因为接地极、网的腐蚀绝大多数情况下都属于局部腐蚀，而非均匀腐蚀。局部的截面积明显变小足以影响热稳定性，局部腐蚀的发展最终可导致接地极的断开。热镀锌层一般较薄，很快会消耗光；因而，其作用也是很有限的。锌层消耗光之后，接地极同样遭受局部腐蚀：只是有锌层的接地极，其局部腐蚀的发生要迟于裸钢。延迟的时间，取决于锌层的厚度和(浸)镀层的质量水平。

为了解决腐蚀问题，近年来研制并应用了一些新型接地极，其中有代表性的是铜包钢、锌包钢、高密度石墨。

在一般情况下，铜的标准电极电位比铁正，因而比铁耐蚀，在钢铁接地极上包覆铜可以解决其腐蚀问题。但是，土壤中总会存在氯离子，尤其在盐碱、沼泽地区，氯离子含量往往很高，在这种情况下，铜和氯离子可以形成稳定的合离子CuCl^- ₂，铜同样会遭受腐蚀。另外，如果铜包覆层破坏(损)，将显著加速原来包覆的钢铁接地极的腐蚀，使钢铁接地极遭到严重的腐蚀破坏，铜比钢铁耐蚀是有条件的。

锌包钢的锌包覆层的作用与热镀锌层是一样的，只是包覆层比热镀(浸)层要明显的厚，延迟所包覆的钢铁接地极发生局部腐蚀的时间会更长些。

高密度石墨是非金属材料，故不存在钢铁材料的腐蚀问题；但是，非金属材料通常都要考虑老化问题，有待于使用时间的检验。

所有这些新材料的接地极，只是在防腐蚀方面比传统的钢铁材料的接地极有一定优势，但价格方面要比传统材料贵。另一方面，在同样的土壤电阻率环境中，使用相同长度、相同(等效)直径的新材料与传统材料的接地极，如果水平接地极布设形状、埋深均相同，二者的接地电阻不会有明显的差别；不可能因为铜的导电性优于钢铁，在上述条件下的铜包钢的接地电阻，就一定比相同条件下钢铁接地极的明显低。在土壤电阻率一定时，要想达到设计要求的阻值，必须要有相应的接地极长度或根数或面积做保证，而与采用何种导体材料关系并不大，于是就产生了值得权衡的综合性能价格比问题。

一种新型的电解离子接地极《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》，GB50169-2006第3.2.10规定：“在高土壤电阻率地区，接地电阻值很难达到要求时，可采用以下措施降低接地电阻：”一共给出六项措施，其中的第五项措施为“采用新型接地装置，如电解离子接地极”。

目前，A类电气装置的接地技术历史沿革与现状：

接地装置的技术性能关系到发电、变电、送电和配电电气装置的安全运行，各国接地装置导体的材料普遍为钢材(圆钢、扁钢、角钢、钢管等)。在接地技术的发展历程中，曾经采用和推广过降阻剂。1991年5月，全国电力系统高压专业工作网秘书处起草并实施了《接地降阻剂暂行技术条件》。1992年发布实施了国家标准GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》，把降阻剂纳入了该标准的第2.2.6条。随着在实践中人们对降阻剂弊端认识的深化，到了1997年，对降阻剂己不十分热衷，例如，在DL/T621-1997《交流电气装置的接地》第6.1.3条，除了降阻剂，还提出了其他措施，比GB50169-92第2.2.6条有了较全面的规定，即：

“在高土壤电阻率地区，可采用下列降低接地电阻的措施：

a)当在发电厂、变电所2000m以内有较低电阻率的土壤时，可敷设引外接地极；

b)当地下较深处的土壤电阻率较低时，可采用井式或深钻式接地极；

c)填充电阻率较低的物质或降阻剂；

d)敷设水下接地网。”

可见，降阻剂只是许多降阻措施中的一种了。与此同时，在接地材料方面，相继出现了铜包钢、高密度石墨(各种形状的模块)。铜包钢、高密度石墨在耐腐蚀性能上优于钢铁材料，在造价上高于钢铁材料。但是，在同样地质、同样接地面积条件下，三种材料的接地阻抗值不会有明显差别；如果因铜的导电性能优于钢铁，而认为或强调在上述条件下，铜包钢(或石墨模块)就能显著降阻，是没有科学依据的。因为接地阻抗主要取决于土壤电阻率和导体的接触面积，与导体的导电性关系并不大。

在接地极的形式上，人们研制开发了电解离子接地极。2006年，废止了原《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》GB50169-92，发布、实施了新的相应标准GB50169-2006。在新国标的第3.2.10条中，对于在高土壤电阻率地区，接地电阻很难达"到要求时，提出了六条可采用的降低接地电阻的措施。其中前四条与上述的DL/T621-1997的6.1.3条基本相同；新增加的两条分别为：

“5采用新型接地装置，如电解离子接地极；

6采用多层接地措施。”

新国标GB50169-2006中首次明确提出可采用新型接地装置，如电解离子接地极的措施降低接地电阻；但没有明确推荐铜包钢、高密度石墨(模块)等新材料(或措施)。同时特别强调了深孔(井)技术应用中应注意的事项(新国标的3.1.12)，其中包括“应掌握有关的地质结构资料和地下土壤电阻率的分布，以使深孔(井)接地能在所处位置上收到较好效果；同时要考虑深孔(井)接地极之间的屏蔽效应，以发挥深孔(井)接地作用”。这是因为深孔(井)接地极只适用于虽然表层土壤电阻率较高，而地下较深处土壤电阻率很低(当有金属矿或地下水时)的情况。

如果较深处的土壤电阻率比表层土壤电阻率还高或相当，那么根本不适合采用深孔(井)接地极。一方面，同样长度的接地极，深孔(井)式的还不如水平式的降阻效果好；另一方面，同样长度的接地极，深孔(井)式的费用是水平式的几十倍甚至上百倍。

发明内容

针对上述现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种环保型长效电解离子接地极及其施工方法，它可延长使用寿命，防腐降阻效果好，且经久耐用。

为了实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

环保型长效电解离子接地极，电解离子接地极是由钢铁接地极、电解离子源和电解离子载体构成的复合式接地极；其中电解离子源与钢铁接地极连接；引上线的一端与电解离子源连接，引上线的另一端引至地表之上；电解离子载体包裹在钢铁接地极和电解离子源的周围。

所述电解离子源为n字形的把手形状，电解离子源的两端把手分别与钢铁接地极连接。

所述钢铁接地极为圆钢、扁钢、角钢或钢管均可。

所述电解离子源为镁合金或锌合金构成。

环保型长效电解离子接地极的施工方法，是将电解离子源表面处理→将电解离子载体装袋、称重→将电解离子接地极的三部分组成运抵安装现场→按设计开挖埋设电解离子接地极沟槽→将电解离子载体(干料)用清水调成稠糊状→按设计用量的90％，将离子载体放入沟槽→放入已焊好的电解离子源的钢铁接地极→再放入剩余的一半设计用量的电解离子载体→轻轻回填细土→回填粗土、原土、夯实→测量钢铁接地极的阴极极化电位→测量电解离子接地极的接地电阻→如接地电阻未达标，延长电解离子接地极长度直至阻值达标；

具体包括水平、垂直以及水平垂直组合的施工方法，其中：水平接地极的施工方法采用水平设置的水平式电解离子接地极；垂直接地极的施工方法采用垂直设置的垂直式电解离子接地极；水平垂直组合的施工方法为水平设置的水平式电解离子接地极与垂直设置的垂直式电解离子接地极的组合结构；

所述水平接地极的施工方法，具体过程如下：

(1)按照DL/T621-1997的要求控梯形截面的沟槽，沟底宽0.2-0.3m，长为设计的钢铁接地极的长度，沟底平整；该钢铁接地极为圆钢、扁钢、角钢或钢管构成；

(2)在沟槽内放入制配好的且用水调合过的电解离子载体一半的用量，然后放入已焊好镁合金或锌合金等电解离子源的钢铁接地极，再放入另一半用量的电解离子载体，并使用钢铁接地极和电解离子源处于电解离子载体的均匀包裹之中，钢铁接地极之间按标准要求焊接；

(3)回填细土、表土、粗土、表层夯(踏)实；

(4)做好引上线的连接。

所述垂直接地极的施工方法，具体过程如下：

(1)在稳定的合适位置用钻机钻孔，孔径150-200mm，孔深达设计深度；

(2)将按一定间距焊实电解离子源的角钢或钢管放入孔内的中间位置，形成垂直式电解离子接地极B；

(3)泵入制配好的电解离子载体至井口；

(4)做好与水平式电解离子接地极A的焊接；

(5)做好引上线的连接；

(6)回填细土、表土、粗土、表层夯实。

所述水平垂直组合的施工方法，具体过程如下：水平式电解离子接地极A和垂直式电解离子接地极B组合在一起使用，垂直式电解离子接地极B设置于水平式电解离子接地极A的底部，水平式电解离子接地极A与垂直式电解离子接地极B相互垂直，从而满足电解离子接地极的不规则敷设要求。

所述电解离子载体1主要为180-200目的膨润土和普通水。

所述电解离子载体是由铝硅酸盐、水银母、粘土矿物、二氧化硅、氧化钛为主要成分的膨润土粉为基料，加入活化剂配制而成，并将其包裹在钢铁接地极的周围；所述电解离子载体中按重量份数计，膨润土占50-70％，活化剂占10-20％，其余为普通水；其中，活化剂的具体成分和含量如下：Zn H₂(SO₄)₂、Mg(OH)₂、Ca SO₄、Ca(OH)₂，比例是1：1：1：1。

本发明电解离子接地极的基本原理是：

(1)短路原电池原理。处于作为离子载体的电解质中的短路的阳极金属，自发地不断电(溶)解成相应的金属阳离子；在短路的阴极上，也是自发地，而且同时而等当地生产阴离子，该接地极实质上就是电解离子自动发生器。

(2)电荷平衡原理。在阳极金属自发地不断电(溶)解成相应的金属离子过程中，会出现局部的阳离子过剩，离子接地极附近土壤中的阴离子(SO₄ ^2-、Cl^-、CO₃ ^2-、OH^-等)自发地向过剩的局部电迁移，以平衡电荷；当阴极上局部阴离子过剩时，离子接地极附近土壤中的阳离子(K⁺、Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、H⁺等)也自发地向过剩处电迁移，这样的过程使电解离子不断得到自发的补充。

本发明电解离子接地极的优点及有益效果是：

本发明可以解决多岩山地、砾石、碎石地况等高土壤电阻率地区的降阻问题，可以成功地解决盐碱、低洼沼泽等低土壤电阻律的腐蚀问题、阻值稳定性问题和检修更换较频繁的问题。具体包括：

(1)本发明是对DL/T621-1997行业标准第6条《A类电气装置的接地装置》相关规定的技术创新，是在标准中规定的钢铁接地极的基础上形成的电解离子接地极，符合热稳定与均压要求。有标准可依，无安全隐患。

(2)在这种电解离子接地极中，导电离子不是事先以液体或胶体或过饱和状态加入的，而是由电解离子源通过电极反应自发地不断生成，具有电解离子自动补偿功能，不存在电解离子淋失，浓度下降的问题，电解离子源的用量视设计年限可灵活调整。

(3)本发明产生的电解离子全部为自然界地下水中常见的普通离子，无污染，环境友好。

(4)本发明离子载体中离子富集，并不断得到来自金属阳极电(溶)解的自动补充，电阻率低，增大了钢铁接地极的等效半径，使接地阻值显著的低，而且阻值稳定；又由于金属阳极电(溶)解的同时，自发地对钢铁接地极阴极极化，使其腐蚀速度可降至很低(约0.00mm/年，百年腐蚀小于0.4毫米)，故使用寿命长。

(5)本发明施工方便，水平敷设时的施工方法与传统方式基本相同，凡是能用传统方式的场合均可采用本发明的电解离子接地极。

(6)本发明综合工程造价/性能便宜，在满足同样接地阻值的前提下，电解离子接地极的放射长度比传统方式的明显短、地网面积较小。

(7)本发明电解离子接地极可以同时解决接地装置中的降阻问题、阻值稳定性问题和使用寿命(腐蚀)问题。

下面结合附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细的说明。

附图说明

图1是本发明水平式电解离子接地极的施工结构示意图；

图2是图1的侧视图；

图3是本发明垂直式电解离子接地极的施工结构示意图；

图4是本发明电解离子接地极生产工艺流程图。

图中：电解离子载体1；电解离子源2；焊点3；钢铁接地极4；引上线5；电解离子接地极6；水平式电解离子接地极A；垂直式电解离子接地极B。

具体实施方式

实施例1：

本发明是一种环保型长效电解离子接地极及其施工方法，如图1-图3所示，本发明电解离子接地极6由钢铁接地极4、电解离子源2和电解离子载体1等构成的复合式接地极。其中电解离子源2即为电解离子电极，电解离子载体1包裹在钢铁接地极4和电解离子源2的周围，电解离子源2与钢铁接地极4通过焊点3连接，引上线5的一端与电解离子源2连接，引上线5的另一端引至地表之上。电解离子源2为n字形的把手形状，电解离子源2的两端把手分别与钢铁接地极4焊接。

电解离子接地极6可以采用水平与垂直两种施工方法，水平接地极的施工方法采用水平设置的水平式电解离子接地极；垂直接地极的施工方法采用垂直设置的垂直式电解离子接地极。电解离子接地极6还可以为水平设置的水平式电解离子接地极与垂直设置的垂直式电解离子接地极的组合结构。

其中：

(1)钢铁接地极4为圆钢、扁钢、角钢或钢管均可，其规格符合GB50169-2006中表3.2.6-1的要求即可，并无其他的特殊要求。钢铁接地极4主要起导泄雷电流或故障电流的作用，并满足热稳定性及均压要求。在传统的接地技术中，钢铁接地极4往往被单独使用；而在本发明电解离子接地极中，钢铁接地极4只是该接地极的组成部分之一。

(2)电解离子源2为镁合金或锌合金构成，与钢铁接地极4处于电导通(短路)状态，电解离子源2利用与钢铁接地极4之间的电极电位差，自发地不断电(溶)解成相应的金属阳离子，为阴极上阴离子的自发生成和阴、阳离子的电迁移提供必要条件和充分条件。

有浓度梯度存在就会产生扩散，通常的电解离子接地极中的初始离子浓度远高于其周围土壤中的浓度。因此，都存在严重的离子扩散问题，通常的电解离子接地极中的离子浓度自发地向浓度减小的方向变化，除非人为地定期添加、补充。否则，最终将导致性能明显下降，甚至失效。尽管在本发明研制的电解离子接地极中，由于存在电解离子载体1中加入了比表面积大的物质，可以使离子扩散的速率降低，但如果不采取特殊技术措施，同样不能从根本上改变离子的减少。于是，当离子减少较多时，电解离子载体1的电阻率会变大，原来的天然降阻效果会逐步变差。为了从根本上解决这一共性问题，本发明在电解离子载体1中加入了电解离子源2。

电解离子载体1中的电解离子源2通过电极反应生成大量的阳离子，自动地补偿到载体中、而无需人为地添加、补充；这种自动补偿的结果，使电解离子载体1中的阳离子大量过剩，根据电荷平衡原理，载体外围的大量阴离子，如OH^-、Cl^-、SO₄ ^2-、CO₃ ^2-等，必然向载体内迁移，以保持电中性。这样一来，本发明研制的电解离子接地极，它的组成部分之一的电解离子载体1中的离子浓度，不会因离子扩散而降低；由于具有离子自动补偿功能，只要电解离子源2工作，离子浓度反而会自动增加。于是，电解离子载体1所具有的天然降阻作用会愈加显著，阻值的稳定性得到了可靠的技术保证。

电解离子源2在向电解离子载体1自动补充阳离子的过程中，同时而等当地向钢铁接地极4提供电子，使后者产生显著的阴极极化。于是，当土壤中、地下水中的溶解氧从钢铁接地极4表面获取电子、进行还原反应时，这些电子均由电解离子源2提供，而不再由钢铁接地极4的阳极反应提供，从而有效地防止了传统接地体的腐蚀，消除了由腐蚀引起的安全隐患，延长了接地体的使用寿命。

(3)电解离子载体1主要为180-200目的膨润土和普通水，包括人为加水或地下潮气、天空降水等，以及少量的活化剂，包括无污染，遇水后主要电离为Zn²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、SO₄ ^2-、H⁺、OH^-等，形成的稀土类电解离子载体。膨润土是多孔材料，比表面积大，吸水、保水性好，能吸收和保持3倍体积的水，体积膨胀2-3倍，是电解离子源必不可少的工作介质。所有自发电解的离子和电迁移离子，均集中在载体之中，使得电解离子载体本身的电阻率较低(≤0.5Ω·m)，该载体同时具有增大钢铁接地极等效半径，自然降阻效果显著。

本发明中电解离子载体1是以铝硅酸盐、水银母、粘土矿物、二氧化硅、氧化钛等为主要成分的膨润土粉为基料，加入一定比例的活化剂配制而成，并按一定用量包裹在传统接地材料钢铁接地极4的周围。按重量份数计，电解离子载体1中，膨润土50-70％，活化剂10-20％，普通水适量；其中，活化剂的具体成分和含量如下：Zn H₂(SO₄)₂、Mg(OH)₂、Ca SO₄、Ca(OH)_2，比例是1：1：1：1。

本发明的电解离子载体1具有较强的吸水性和保水性，在潮湿的雷雨季节，可并保持大量的水分，使导电物质能够呈离子状态分布于载体中，因而具有很低的电阻率；多岩山地和砾石、碎石地质的土壤电阻率近似值为5000Q·m，而电解离子载体1的电阻率，经实测为0.52Q·m。这种包裹在钢铁接地极4周围的电解离子载体1，显著地增大了钢铁接地极4的等效直径或有效截面，具有天然的降低接地电阻的作用。同时，因吸水性、保水性较强，为保持接地电阻稳定提供了可靠的基础。经腐蚀试验，钢铁材料在离子载体中的腐蚀速率为0.00mm/a。因此，腐蚀作用可以忽略不计。

本发明的电解离子体接地极可以解决多岩山地、砾石、碎石地况等高土壤电阻率地区的降阻问题，可以成功地解决盐碱、低洼沼泽等低土壤电阻律的腐蚀问题、阻值稳定性问题和检修更换较频繁的问题。

电解离子源2的用量取决于设计上制定的接地极使用年限，电解离子源2和电解离子载体1配套使用时，电解离子载体1包裹钢铁接地极4的截面积、每延长米用量及降阻系数的基本关系如表1所示。

如图4所示，本发明环保型长效电解离子接地极的施工方法主要包括：电解离子源表面处理→将电解离子载体装袋、称重→将电解离子接地极的三部分组成运抵安装现场→按设计开挖埋设电解离子接地极沟槽→将电解离子载体(干料)用清水调成稠糊状→按设计用量的90％，将离子载体放入沟槽→放入已焊好的电解离子源的钢铁接地极→再放入剩余的一半设计用量的电解离子载体→轻轻回填细土→回填粗土、原土、夯实→测量钢铁接地极的阴极极化电位→测量电解离子接地极的接地电阻→如接地电阻未达标，延长电解离子接地极长度直至阻值达标。根据需要与预期效果，本发明电解离子接地极采用水平与垂直两种施工方法，水平接地极的施工方法采用水平式电解离子接地极，如图1-图2所示，垂直接地极的施工方法采用垂直式电解离子接地极，如图3所示，具体过程如下：

1、水平接地极(网)的施工方法：

(1)按照DL/T621-1997的要求控梯形截面的沟槽，沟底宽0.2-0.3m，长为设计的钢铁接地极1的长度，沟底平整；该钢铁接地极1为圆钢、扁钢、角钢或钢管构成；

(2)在沟槽内放入制配好的且用水调合过的电解离子载体1一半的用量，然后放入已焊好镁合金或锌合金等电解离子源2的钢铁接地极4，再放入另一半用量的电解离子载体1，并使用钢铁接地极4和电解离子源2处于电解离子载体1的均匀包裹之中，钢铁接地极4之间按标准要求焊接；

(3)回填细土、表土、粗土、表层夯(踏)实；

(4)做好引上线5的连接。

如图3所示，水平式电解离子接地极A和垂直式电解离子接地极B可以组合在一起使用，垂直式电解离子接地极B设置于水平式电解离子接地极A的底部，水平式电解离子接地极A与垂直式电解离子接地极B相互垂直。从而，可以满足电解离子接地极6的不规则敷设要求。

2、垂直(深井、孔)接地极的施工方法：

(1)在稳定的合适位置用钻机钻孔，孔径150-200mm，孔深达设计深度(通常为30-60mm)；

(2)将按一定间距焊实电解离子源2的角钢或钢管放入孔内的中间位置，形成垂直式电解离子接地极B；

(3)泵入制配好的电解离子载体1至井口；

(4)做好与水平式电解离子接地极A的焊接；

(5)做好引上线5的连接；

(6)回填细土、表土、粗土、表层夯实。

本发明电解离子接地极生产工艺中，钢铁接地极4、电解离子源2和电解离子载体1等构成复合式接地极的各自用量见表2。表2中：

R_电：相同长度或面积条件下，电解离子接地极的接地电阻；

R_传：相同长度或面积条件下，传统钢铁接地极的接地电阻。

实施例2：

本发明电解离子接地极从研发、现场试用、改进完善到推广应用，按照DL/T475-2006测量导则的技术要求，通过当时的测量和日后的跟踪测量及普测和抽测，结果表明，总体降阻效果显著、阻值稳定，未见腐蚀；在多岩山地和低山丘陵地区，效果更明显。试验结果见表3-表10。

1、室温下降阻剂电阻率测试试验，如表4所示。

2、理化性能测试试验

a.失水试验：详见表5。

b.冷热循环试验：详见表6。

c.水浸泡试验：详见表7。

3、冲击电流耐受试验：详见表8。

4、工频电流耐受试验：详见表9。

5、电阻率温度特性测试：详见表10。

从实施例和应用例可以看出，本发明的适用范围如下：

本发明的电解离子接地极适用于发电厂、变电所、开关站、输变电线路杆塔和风力发电机组等接地网和接地极的新建和改造，也适用于计算机房、通讯设施、储罐等接地装置的新建与改造。

本发明的电解离子接地极中，钢铁接地极4的截面尺寸或(直径)选择及埋深，与现行设计一致。只是增加了电解离子载体1和电解离子源2的用量和施工。但是，在同样的接地电阻条件下，新型电解离子接地极的长度可以比传统接地极显著的缩短，综合性价比合适。

本发明的电解离子接地极从研制、实验、改进完善、试用，通过当时测量和跟踪测量，结果表明：降阻效果显著，阻值稳定，具有一定的应用价值。

实施例3：

本发明在具体实施时：电解离子载体1按重量份数计，膨润土：活化剂＝50％：20％，普通水30％。

实施例4：

本发明在具体实施时：电解离子载体1按重量份数计，膨润土：活化剂＝60％：15％，普通水35％。

实施例5：

本发明在具体实施时：电解离子载体1按重量份数计，膨润土：活化剂＝70％：10％，普通水20％。

表1：

离子载体包裹截面(m²)	0.2×0.15	0.2×0.2	0.3×0.2	0.3×0.3	0.4×0.3
						每延长米用量(kg)	15	20	30	45	60
降阻系数	0.65	0.55	0.45	0.4	0.3

表2：

表3：降阻剂试验结果。

表4 实验室温度：32℃

表5 室温：测R₁时32℃，测R₂时29℃

表6 测量时室温：测R₁时30℃，测R₂时29℃

表7 测量时室温：测R₁时32℃，测R₂时30℃

表8 测量时室温：测R₁时30℃，测R₂时29℃

表9 室温：测R₁时31℃，测R₂时29℃

表10

Claims

1.环保型长效电解离子接地极，其特征是：电解离子接地极（6）是由钢铁接地极（4）、电解离子源（2）和电解离子载体（1）构成的复合式接地极；其中电解离子源（2）与钢铁接地极（4）连接；引上线（5）的一端与电解离子源（2）连接，引上线（5）的另一端引至地表之上；电解离子载体（1）包裹在钢铁接地极（4）和电解离子源（2）的周围。

2.根据权利要求1所述的环保型长效电解离子接地极，其特征是：所述电解离子源（2）为n字形的把手形状，电解离子源（2）的两端把手分别与钢铁接地极（4）连接。

3.根据权利要求1所述的环保型长效电解离子接地极，其特征是：所述钢铁接地极（4）为圆钢、扁钢、角钢或钢管均可。

4.根据权利要求1所述的环保型长效电解离子接地极，其特征是：所述电解离子源（2）为镁合金或锌合金构成。

5.环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：将电解离子源表面处理→将电解离子载体装袋、称重→将电解离子接地极的三部分组成运抵安装现场→按设计开挖埋设电解离子接地极沟槽→将电解离子载体（干料）用清水调成稠糊状→按设计用量的90%，将离子载体放入沟槽→放入已焊好的电解离子源的钢铁接地极→再放入剩余的一半设计用量的电解离子载体→轻轻回填细土→回填粗土、原土、夯实→测量钢铁接地极的阴极极化电位→测量电解离子接地极的接地电阻→如接地电阻未达标，延长电解离子接地极长度直至阻值达标；

具体包括水平、垂直以及水平垂直组合的施工方法，其中：水平接地极的施工方法采用水平设置的水平式电解离子接地极；垂直接地极的施工方法采用垂直设置的垂直式电解离子接地极；水平垂直组合的施工方法为水平设置的水平式电解离子接地极与垂直设置的垂直式电解离子接地极的组合结构。

6.根据权利要求5所述的环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：所述水平接地极的施工方法，具体过程如下：

（1）按照DL/T621-1997的要求控梯形截面的沟槽，沟底宽0.2-0.3m，长为设计的钢铁接地极的长度，沟底平整；该钢铁接地极为圆钢、扁钢、角钢或钢管构成；

（2）在沟槽内放入制配好的且用水调合过的电解离子载体一半的用量，然后放入已焊好镁合金或锌合金等电解离子源的钢铁接地极，再放入另一半用量的电解离子载体，并使用钢铁接地极和电解离子源处于电解离子载体的均匀包裹之中，钢铁接地极之间按标准要求焊接；

（3）回填细土、表土、粗土、表层夯（踏）实；

（4）做好引上线的连接。

7.根据权利要求5所述的环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：所述垂直接地极的施工方法，具体过程如下：

（1）在稳定的合适位置用钻机钻孔，孔径150-200mm，孔深达设计深度；

（2）将按一定间距焊实电解离子源的角钢或钢管放入孔内的中间位置，形成垂直式电解离子接地极B；

（3）泵入制配好的电解离子载体至井口；

（4）做好与水平式电解离子接地极A的焊接；

（5）做好引上线的连接；

（6）回填细土、表土、粗土、表层夯实。

8.根据权利要求5所述的环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：所述水平垂直组合的施工方法，具体过程如下：水平式电解离子接地极A和垂直式电解离子接地极B组合在一起使用，垂直式电解离子接地极B设置于水平式电解离子接地极A的底部，水平式电解离子接地极A与垂直式电解离子接地极B相互垂直，从而满足电解离子接地极的不规则敷设要求。

9.根据权利要求5所述的环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：所述电解离子载体1主要为180-200目的膨润土和普通水。

10.根据权利要求5所述的环保型长效电解离子接地极的施工方法，其特征是：所述电解离子载体是由铝硅酸盐、水银母、粘土矿物、二氧化硅、氧化钛为主要成分的膨润土粉为基料，加入活化剂配制而成，并将其包裹在钢铁接地极的周围；

所述电解离子载体中按重量份数计，膨润土占50-70%，活化剂占10-20%，其余为普通水；其中，活化剂的具体成分和含量如下：Zn H₂ ( SO₄)₂、Mg (OH)₂、Ca SO₄、Ca (OH)_2，比例是1：1：1：1。