探究降阻材料的性能

工程上常采用的降阻材料有降阻剂、等离子接地棒、接地模块和导电水泥。不同的降阻材料降阻机理不同，其性能也不同，适用于不同的条件，在工程应用时应注意区分选择。

7.4.2.1　降阻剂

降阻剂的电阻率远小于土壤的电阻率，按其配方可分为有机类和无机类降阻剂，根据降阻机理可分为物理降阻剂和化学降阻剂。

1.降阻机理

（1）降低土壤电阻率。降阻剂施加在接地体周围后，降阻剂中的导电离子会逐渐渗透和扩散到周围土壤中，从而降低周围土壤的电阻率。在通过导电离子的扩散降低土壤电阻率方面，化学降阻剂的性能明显优于物理降阻剂。

（2）增大接地体的有效截面。降阻剂施加在接地体周围并与接地体紧密结合，在一定程度上增加了接地体的散流面积，增大了电容，从而减小了接地装置的接地电阻。

（3）消除接触电阻。降阻剂在使用时通常与水混合搅拌后形成黏稠的糊状，能够将接地体紧紧包住，一方面跟接地体紧密接触，另一方面跟周围土壤紧密接触，从而基本上消除了接触电阻。但是一般情况下化学降阻剂和流质降阻剂不具备这方面的性能。

2.腐蚀性能

多数无机弱碱强酸盐类化学降阻剂和有机溶剂类降阻剂容易与接地材料生成化合物，从而腐蚀接地体，这类降阻剂的腐蚀性较高。化学降阻剂中无机盐品种的选择应与土壤状况与接地体材料相适应，如果无机盐的品种选择不当，高含量的无机盐会加速接地体的腐蚀。如果降阻剂具备很好的保水性，当它紧密地吸附在接地材料周围时，相当于把周围的腐蚀环境与接地体分隔成两个相对独立的空间，从而使接地体得到很好的保护，减缓接地体的腐蚀。对于不能凝固的降阻剂，电极浸泡在导电浆液中将加速腐蚀。

3.稳定性与长效性

对于一些化学类降阻剂以及流质降阻剂，其导电的电介质会受到季节和土壤干湿度的影响，降阻效果不稳定；化学降阻剂刚施加时由于导电离子较多，降阻效果明显，但是随着雨水冲刷和土壤中含水量的变化，降阻剂中导电的离子将越来越少，最后甚至失去作用，导致接地电阻进一步回升。对于一些物理降阻剂，若其吸水扩大系数与接地材料不同，季节和温度变化时，降阻剂和接地导体将不能紧密地结合，导致接地体接触空气发生电化学反应而被锈蚀，使接地电阻回升。如果使用物理降阻剂的截面积不够大，接地电阻将会明显受到周围土壤含水量的影响，降阻效果不长久。

7.4.2.2　等离子接地棒

等离子接地棒是由若干节带排泄孔的铜管构成的接电极，管内填充无机盐类晶体。以等离子接地棒为接地材料降低接地电阻的方法称为电解地极法或离子法。等离子接地棒施工所需的面积较小，通常和电缆用火熔焊接方式连接，与接地装置的外延接地网一起使用。

1.降阻机理

离子接地棒铜管内的无机盐晶体通过吸收土壤的水分而解离成导电的电解液，电解液中的离子逐步渗透和扩散到周围土壤中，从而降低土壤电阻率。离子接地棒可制成较长的长度，在孔隙度较大的土壤中，离子电解液可以大幅度扩散，从而减小各个方向的土壤电阻率。

2.腐蚀性能

等离子接地棒降阻方法实质上是利用耐腐蚀的铜管来盛装具有降阻作用的化学类降阻剂来达到降阻的目的。降阻材料必须与接地装置接触时才能起到降阻作用，因此，等离子棒的铜管的防腐性能对于主接地网没有任何作用，接地体遭受腐蚀的情况并无改善。同时为了达到长期稳定的降阻效果，需要定期向接地网周围补充接地极，这样无机盐类的不均匀渗透将造成腐蚀电位差，会进一步腐蚀钢接地材料，因此在使用电解地极时接地网应采用铜材作为接地材料来减小电位差的腐蚀作用。

3.稳定性与长效性(https://www.xing528.com)

等离子接地棒的稳定降阻效果必须通过不断补充管内的无机盐维持，管内无机盐又必须靠水溶解来释放导电离子。在土壤含水量低的地区，无机盐不能形成电解液，失去降阻作用；在地下水位较高的土壤地区，析出的无机盐类易随水土流失，降阻效果不长久。等离子接地棒的寿命较短，实际使用年限通常比理论年限少得多。

7.4.2.3　接地模块

接地模块是在降阻剂中加入一些胶黏剂等添加剂，并经高压使其与接地体压制成圆柱形、立方形以及其他立体几何图形。接地模块的中间有与主接地网相连接用的金属引线，施工时只要将一个个模块的金属引线与主接地网的圆钢或扁钢分别焊接即可。

1.降阻机理

接地模块与物理长效降阻剂具有类似的降阻效果，降低了接地体与周围土壤间的接触电阻，增大了接地体本身的散流面积；并且接地模块本身所使用材料的电阻率较低，介于接地体电阻率和土壤电阻率之间，使短路电流经过的区域没有电阻率突变的情况，从而抑制了短路时地电位的升高，降低了反击的概率，改善了电位分布。由于炭具有孔隙，具有一定的吸湿保湿能力，所以能充分发挥以炭为导电剂的接地模块的导电作用。由于接地模块不具有渗透和扩散作用，不能改善周围土壤的电阻率，同时又不可用做基础和铺路，因此其应用具有一定的局限性。

2.腐蚀性能

接地模块采用的材料是性能稳定的耐蚀物质，在实际工作过程中本身不会被锈蚀。但接地模块与金属导体的连接部分容易发生电化学腐蚀，并且接地模块对与其相连的接地体没有防腐保护作用，一旦主地网受到腐蚀，接地模块的作用也将全部丧失。

3.稳定性和长效性

接地模块本身具有较好的防腐效果，加上它所含炭的吸湿和保湿性能，因此具有较长的使用寿命和较好的降阻效果。

7.4.2.4　导电水泥

导电水泥以普通水泥为基料，加入具有导电性能的电介质并经过特殊处理可用来减小接地装置的接地电阻。又因为水泥有固化作用，且所用添加剂均不溶解于水，也不随雨水或地下水的冲洗而流失，对接地体无腐蚀作用，所以具有长期稳定的降阻效果。

1.降阻机理

导电水泥类似于固体降阻剂，扩大了接地体的有效截面积，尤其是在用导电水泥做基础或者铺设导电水泥路面时，等于无限地增加了散流面积，能够起到十分显著的降阻作用。但是在使用导电水泥时，其降阻效果会随着使用量的增加出现饱和状态，这是因为屏蔽作用限制了降阻效果，所以在进行大型接地网的材料选择时，不宜选用导电水泥。导电水泥只能通过增大接地网的有效接地面积来降低接地电阻，并不能改善接地装置周围土壤的电阻率，并且增加双倍的面积才能降低一半的接地电阻值，投资费用相对较大，降阻效果也不是很明显。因此，在大多数情况下，为配合其他降阻材料达到最好的降阻效果，可选择用导电水泥铺设路面或做基础。

2.腐蚀性能

一般导电水泥对钢接地体的腐蚀率小于0.03mm/a，远远低于一般土壤对接地体的腐蚀率。并且导电水泥内部含有金属离子，可用作阴极保护，从而抑制接地体的电化学腐蚀，对接地材料具有良好的防腐作用。但由于水泥不防水，因而在土壤含水量较高的地区，地网的电化学腐蚀依然存在。

3.稳定性与长效性

导电水泥黏度较大，附着力强，不会随着雨水而流失，因而寿命长，理论寿命可达60年以上；但由于接地体是被水泥固定封死的，当接地体流过较大的冲击电流时，接地体将产生强大的热应力，使水泥块体崩裂。