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论接地降阻剂问题(摘要)
1、前言
我国是一个多雷、多山国家，电气化建设急需解决山区电气工程的接地问题，1974年夏，北京石化部门向水利电力部过电压与接地国标修订组提出协助解决房山县山上30万吨乙烯引进日本设备的防雷以及相关lOkV、35kV电气设备的接地难题，作者向毛鹤年部长请示后组织水利电力试验单位参加科研试验工作，并担任技术指导，此前，作者应邀协助有关山区接地的对日谈判工作，由于了解到日本山区接地有多种降阻剂产品，点名选择哪种不仅难于选择，而且费用定会奇贵。就建议把山区土壤夸大为“全是石头”，日本配套供应设备时，就供应了一种高分子降阻剂，是由A、B、C、D四种材料，在现场施工时调制成凝胶，再倾倒到接地沟中，随即课题组的北京化工研究所又开发出国产高分子降阻剂，也是由A1、B1、C1、D1四种材料组成，现场调制两种性能接近，为使区别前者称I型，后者称Ⅱ型，先后在该工程中实际应用。
1977年夏，过电压保护规程修订组在南宁召开全国会议，电力以外，高校科研以及其他部委的单位也参加，由我们规程修订组介绍新版过电压设计规程和接地规程。其中，我们小组的降阻剂已写入1976年版(试行)规程中(1979年颁发为SDJT-1979)，但是，在实际应用方面，各地同志还很关注，南宁电力试验所更向作者提出一系列工程中的山区接地的具体实施问题，包括降阻剂的现场实施方案和计算方法，以及雷电流的散流特性等。会后，南宁同志随作者来北京具体商量继续北京小组的工作，在南宁现场进行第二阶段的研究工作。经向毛部长汇报，同意在水利电力部科研计划中列入重点课题“80DS-3：接地化学降阻剂的试验研究”，仍由作者担任技术指导，即1980年冬，完成该课题，并通过了水利电力部、化工部、广西自治区的联合签定，1982年并颁发国家科技进步二等奖。这次成果，包括了认为可以应用的配方：高分子I型、高分子Ⅱ型，石墨粉型、矿渣型、木质素型等共8种，即化学型和物理型两大类，也可分为无机型和有机型两大类。它们在工程中的应用，需结合工程逐步进行，4个主办单位是广西电力试验研究所、北京电力设计院、华北电力试验研究所、北京化工学院(刘继为论文第一作者)，参加单位有广西大学、武汉高压研究所、广东电力中心试验研究所，我们以这篇评论剂型的文章是因为有人写书、写文章不具体论技术、说理论、讲工程、谈经验，而是泛泛地几句话一个大问题，不讲事实就提出大原则、大方向，你赞成，反对似乎都根据不足或全无根据，这思想以我30年(从1974年决定通过引进日本降阻剂研究我国降阻剂开始)的思考、研究、试验、试运行、工厂化生产、研究设计和施工工艺，以事实和数据为根据，谈谈我们的看法。
2、对剂型的分析与比较
(1)上世纪80年代末，曾有人说过这样一种看法：
早期是XXX剂，随后是液体降阻剂，包括高分子降阻剂，现在(80年代末)是固体剂，即粉剂。
(2)近年又有人说——可能是从环保这个世界范围的大课题出发，化学降阻剂不成了，应该发展物理型降阻剂了。
以上都非常简单明确，可是社会和世界万物是仔细分析，似乎并非那样简单。例如：
第一种说法：
早期，如50年代初，苏联KTPUUECTBO杂志报道美国输电线路使用液体化学降阻剂，还报道苏联科学院CTEKOPLHKOL，用几千安雷电冲击电流试验食盐、木炭降阻材料的冲击散流特性，又报道瑞典在山区输电线路选用钢索上带短钢刺以扩大接地导体的直径来降低电阻，而日本在我国东北，以后全国采用食盐木炭和水作降阻材料。这样物理、化学、有机、无机是都有的。
60-70年代及以后，日本广泛用高分子降阻剂。我国70-80年代化学降阻剂，并于90年代起在全国电力、电信、建筑、铁路、军工、国防和人防等重要工程使用降阻剂到现在(2004年)。
现在又有第二种说法：非常简单：化学降阻剂影响环境，不能用了，应该只生产物理降阻剂。
当然，还有不少研究者，包括高校老师，他们关注降阻技术，自己又来办厂生产降阻剂，所以是完全从学术上和工程技术上作出评估，不论说什么，都应当是客观的，据我所知，我国负责制订检测标准并进行检测工作中，十余年来也没有发表过对剂型的看法。如果是一个厂家，生产物理型降阻剂，再提出停用化学型，是否客观可就难说了。我想，事物是复杂的，科技和工程又是发展变化的，既然降阻技术和周围环境都在变化之中，就不该一刀切来对待这样一个复杂问题，也许可以说这件事也是应该多元化吧?
3、从试验数据和工程对比，定量比较不同剂型的指标表1列出了作者1994年以来积累的数据，特别是1998-2004年的数据。这些数据有不少是源于1998年以来(部分是1992年以来)在北京市东辰科技研究所北京户外试验场和北京东部(首都机场东侧)户外接地试验场的试验数据，后者1993年以来先后成功地为深圳某110kV变电站(广东省电力勘测设计研究所委托)进行地电位升的分布试验及降低措施研究，220kV变电站用LRCP降阻剂降低接触电压、跨步电压试验(华北电力设计研究院委托)以及三峡工程重点课题《三维非均质土壤三峡接地电阻计算程序的模拟校核试验研究》(长委水电设计研究院委托)，我们欢迎管理部门、生产厂家同行来进行试验(免费或优惠)。
表1 1998-2003-2004年我国应用较多的几种降阻剂的技术经济比较
(ρ=200Ω?m，降阻系数，每米用量，每米降阻剂材料费用）
4、关于化学降阻剂对环境影响的安全评估
自1974年研究降阻剂以来，30年的经验是化学降阻剂只要工厂生产严格保证质量，现场施工严格遵守使用说明，就不会污染环境，当然，设计人员还要正确进行设计。反之，即使就是物理型降阻剂，设计、施工不当，也会造成环境污染。例如，上世纪50年代即在东北和全国使用的食盐木炭，如果*近水源地使用，也会把饮用水变成食盐水。在良田用，也会造成盐碱地。例如，河北某供电部门，在改用LRCP之前，一台配电变压器接地，使用约4吨食盐和多少卡车水，也没达到lOΩ，那是在山坡上，如果有农田，这种物理型降阻材料也会造成环境的污染。
高分子降阻剂还与一般化学导电液不同(如50年美国用的)，它的特点是完成生产过程后，它已成为另一种性质，而不再是原来的性质了，试想，喝水用的杯子，吃饭用的塑料碗，谁用到或尝到过异味，此高分子降阻剂为例，日本曾用养鱼、养花和种稻来证明它对环境无污染。我们也作过一些试验，例如把200g的LRCP凝胶放入还在开花的花盆内，埋入土中，*近花根和花杆，并且全盆浇水，以后定期浇水。观察此花，与对照的一盆无LRCP的花，同样盛开，未见异常(照片略)。我所自1974-1977年在北京房山、石家庄、吉林(水田中的农电变压器)，广州和柳州使用，随即在南宁使用，1992年工厂化工生产以来，每年大中小工程(包括北京轴承蓄能电站、内蒙达拉特火电站、泰山核电站二期、三期，小浪底水电站，这些均是在大百科全书中单独列示的重点电站，还有某卫星发射中心、三雅电视台，以及西部非洲的多哥某医院，大兴安岭世银，贷疑微波站系统、西芷的VASAT通信工程)几百个，至今没有一个发生环境问题，普遍受到好评，也没有发生过阻值上升或腐蚀之类的其他问题。不仅是所有这种经验，同类高分子降阻剂在华中地区也有生产，辽宁也有生产，近年内蒙也有仿制的工厂。十几年来也没听说他们所引发过什么环境问题。
5、降阻剂的环境问题与其他产品问题的对比
这一问题实际上是涉及科学社会学、科学学和科技哲学的问题。比如核电站是否安全也属这类问题。核电专家论，核电比煤电、水电都更安全，表2、表3、表4和表5的统计数字支持上述结论(1)，现在虽然也有某国停建核电之类，但在世界上核电应当看作是成熟的发电技术，大家知道，虽然发出过美国的三哩岛泄漏事故和苏联的切尔诺贝利核电站大事故这种震惊世界的事故，并没有改变核电可用的结论。至于从公众大量活动的对比，图1的几组曲线就说明了建100座大型核电站，人们蒙受核电的风险比火灾、地震、水电垮坝、龙卷风、陨石以及飞机失事(地面人员死亡的祸从天降)小许多数量级，也比上述天灾、人祸的总合还小许多个数量的[1]。
表2 西德各种电站排出污染的S值
表3 1000兆瓦(电)气载物释放造成居民的最大剂量(毫雷姆/年)
① 燃煤中含1ppm的U、2ppm的Th，假设1%的灰排入大气，烟窗高50-300米(包括了烟气的热力提升)。
② 源项取自NUREG-0002Vol.3；释放高度为20米，无烟气抬升。
假设奶牛整年饲养在厂区边界上。
表4 接电站事故发生的社会和个人风险每年平均值
表5 美国急性死亡的个人风险
图1 人为事故和天灾引起人的死亡频率与核电站事故的比较
6、工程应用中的几个问题
正如有研究者指出的，降阻剂的降阻效果，有的厂家宣传得有些夸大。这或许是以最好的实例概括全面所改吧。我们自1978-1979年在工程中应用，开始经济用量25kg/m(水平接地极)。1991年工厂化生产，并逐步扩大应用以后，经大量对比试验，得出每米10kg的经济用量(岩石地、地面奇缺地降阻要求又高时12kg/m，垂直极大量使用2.5m电极，每极1桶20kg，即相当8kg/m。我们的经验是，降阻效果不仅有面积效应，还有长度效应，例如大量工程应用，降阻的系数β=R/R0代表性值(R0为原电阻，R为降阻后的值)，因土质和施工质量变化在下范围：
工程常用的微波站、移动机台，要求电阻4Ω和511的工程，LRCF，用量如图2。
以表1的比较，从降阻效果、施工工程量和造价来看，作者主持并参与研制的高分子化学型Ⅱ型(LRCP)和I型(LRCP1)型的指标较好或最好(这两种成本、售价及降阻效果相当)。市面上销售的较好产品，降阻性能和经济指标和防蚀性能、持久性等均较好。后者在耐腐蚀性和环保方面最优(1997-1999年)，作者在1980年鉴定的8种配方的基础上，改进研制的石墨物理型EPRD降阻剂于2000年开始生产供应，无机物理型EPRC于2003年开始生产，但由于施工方便和降阻效果及工程费用方面的优越性，北京市东辰科技研究所在这4种降阻剂的销售方面，LRCP是占压倒地位。这些年来，广东、东北的几位老专家，当面和来电说，他们曾把几种主要降阻剂施工作对比，还是LRCP最佳，特别是降阻效果大，费用低(用量少于粉剂的l/3，)，再加施工极为方便，不用运水到现场和在现场搅拌大量粉剂，直到搅成糊状。 |
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发表于 2008-12-14 16:36:00
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