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2015年，新余市整合市级食品药品检验检测机构，组建综合检验检测中心。整合后，实验室引入许多大型精密分析仪器。由于实验室是经办公室改建而成的，没有正确接地，导致仪器时常出现不稳定现象，造成检测数据缺乏准确和可靠性，仪器未能发挥出应有的作用。
精密分析仪器的安装说明书都特别强调仪器需要有良好的接地，地线与大地有良好的连接，接地电阻在4Ω以下。正确的接地，不仅能起到保护操作者及设备安全的作用，而且可以屏蔽外界电磁场对仪器的干扰，稳定仪器电气零点。
我们的食品药品检验实验室位于本单位办公大楼的(3～5)层，拥有36个实验室。大楼是一幢长54m、宽27m的11层建筑，为钢筋混凝土框架结构，楼顶安装了避雷带，属二类防雷建筑。建造时，利用混凝土框架的内部主钢筋立柱，建立了以此为主的自然接地体装置。各办公室的接地均引自该大楼框架立柱钢筋连成的接地装置。
在实验室装修之前，我们对大楼(3～5)层楼房的各楼层配电箱接地母线的接地电阻进行了测量，结果都大于4Ω，而分析仪器接地电阻要求小于2Ω，显然不符合要求。经过排查，初步判断是大楼施工不良造成的。大楼接地采用框架立柱与横梁钢筋形成鼠笼状的框架自然接地体，各连接体没有很好地实施焊接，或者只是简单地用铁扎丝绑扎好，随即浇筑混凝土，混凝土中的水分导致主钢筋与辅助钢筋，以及框架立柱与框架横梁中的钢筋之间电气连接点的锈蚀，最终导致接地电阻不合格。
食品药品检验实验室精密仪器接地电阻的要求为不大于2Ω。大楼后方有一长方形绿化带，长54m，宽24m，土壤土质为红、白岩石粉，电阻率在(100～300)Ω·m之间。依照现有的条件，我们采纳某公司的接地实施方案。
1.对(3～5)层楼层重新敷设单独的电缆，配电房建立独立的配电柜，(3～5)层楼层用电建立独立接地系统。办公用电和实验用电分离，有效保障电源稳定。建立独立接地系统来承担实验室仪器功能性接地。大楼初建时框架自然接地体，依旧承担着大楼的安全保护接地，可防电击、防雷击等，以及其他楼层的功能性接地。
2.建立新型独立接地系统。依照现有的条件和要求，经过论证，我们采用一种新型接地装置，即电解离子接地系统。电解离子接地系统具有降阻效果明显，施工方便，占地面积小，使用寿命长等优点。电解离子接地极(棒)是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。管内填充高碳离子化合物晶体，外表采用纯紫铜材料，以确保导电性能及较长使用寿命。导体内部填充材料含有特制的电离子化合物。电解离子接地极在各项接地性能和适应性方面具有明显优势，已广泛应用于电力、铁路、石油化工、通信基站等接地领域。
在设计接地系统之前，我们先测试了该地块的土壤电阻率。在地面上打入一根Φ50mm、3m长的镀锌钢管，用接地电阻测试仪测得接地电阻值为67.3Ω。根据垂直接地的简易计算法推算出其土壤电阻率为ρ≈67.3/0.3=224Ω·m。综合考虑现有条件，该公司的接地实施方案，为采取在绿化带内敷设水平接地网，水平网四周安装电解离子接地极，离子接地极配合降阻剂的方法的接地方案。
在绿化带内敷设水平接地网，水平接地网的外缘应闭合。水平接地网使用50mm×5mm紫铜排，总长度82m，结构为24m×12 m矩形地网，埋深0.8m。在水平网四周安装20根Φ50mm、3m离子接地极，每隔(5～6)米布置1根，离子接地极由水平地网紫铜排连接形成闭合环。紫铜排与离子接地极之间的连接均采用放热焊接。离子接地极安装于口径Φ150mm、3.5m竖井内，竖井内同时填充降阻剂，用于降低接地电阻及消散泄漏电流。每米25kg，需降阻剂4000kg。
根据生产厂家提供的数据，离子接地极选用Φ50mm、3m规格，结合相关的经验公式进行估算，我们选择铜离子接地极(棒)的数量为20根。该计算公式为
式中:Rd——电解离子接地系统的接地电阻；k——电解离子接地系统效率，为0.4；ρ——土壤电阻率(Ω·m)；γ——降阻回填降阻率，为0.55；δ——电解离子接地系统的初始离子扩散半径，为0.5m；H——电解离子接地系统的长度，为3m。
式中:Rd——一组离子接地系统的使用效果；R——n组离子接地系统使用后的效果；n——使用离子接地系统的组数；γ——利用系数，γ为0.95。
经计算，该接地设计方案的接地电阻R为0.432Ω，符合设计要求R≤2Ω的要求。
在绿化带中心地带，规划出结构为(24×12)m矩形地带，使用挖掘工具沿着矩形地带边缘挖出1m宽、0.8m深的沟槽。用钻孔机在沟槽的四个角上钻出孔径为Φ150mm×3.5m的竖井，然后依次在沟槽上钻出其他16个同样的竖井，每个相邻的竖井距离为(5～6)m。竖井施工完成后，剥开接地极两端密封电极的胶带，上端为水分吸收孔胶带，下端为离子棒释放孔胶带。接地极放入竖井内。将外部填充材料与水按照比例1∶1进行混合，搅拌均匀至糊状，先填充竖井0.5m，再灌注到接地极周围至低于接地极顶端50mm处。为避免空气留在竖井中影响填充材料与电极的紧密接触，用长竹竿插入孔洞中并上下晃动，让空气冒出来，同时保证接地极垂直于竖井中和处在填充材料中心部位。把紫铜排水平敷设在沟槽中，铜排弯曲(厚度方向弯曲)时其内半径不小于15mm。
为保证接地网形成连通回路，紫铜排和铜绞线采用放热焊接法连接，连接处需要可靠焊接，做到牢固、无虚焊、脱焊、漏焊。放热焊接后生成的焊接点，接点内部应无气孔和瑕疵，熔接头生成物必须为铜合金，其载流能力、耐高温能力、耐腐蚀能力与紫铜排相同。
在接地网的西北角引出接地引出线，挖出1m宽、0.8m深的沟槽，直线连接至地下配电室。紫铜排放热焊接在西北角的离子接地极上，另一端连接至地下配电室的(3～5)层楼房建立的独立接地系统母线上。
整个敷设和连接工作结束后，检查连线的可靠性，确认无误后，用回填土填盖至与地面齐平，回填土采用土壤电阻率不大于30Ω·m的黏土，并在填盖过程中分层夯实，回填土中不能夹带石块、木棍、塑料等。接地系统完成3天后初测接地电阻，实测结果为0.723Ω，符合分析仪器接地电阻要求小于2Ω的要求。
经过近半年的运行，实验室各大型分析仪器设备都能正常、安全地在工作范围内工作，说明接地系统的安装是成功的，也证明接地系统的安装是非常有必要的。
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本文刊发于《中国计量》杂志2018年第11期
作者：江西省新余市综合检验检测中心 裘新力 习春红
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