｜回程技术 防雷接地设备电阻测试方法 娄序进 中国航空油料有限大连分公司 摘要：目前防雷接地设备电阻测试方 情况下，仪表电压极、被测定接地极和电流极三 电位大或小一点，那最后测得的接地电阻与得到 法存在着一些问题：接地电阻测试点难以施 者之间的位置与距离，大大的影响了接地电阻的 的电压就会有一定的误差。在这儿，不仅要掌握 工、测量接地电阻可信度偏低以及暗敷的引 下缆检测缺乏一定的科学性等，就这些问题 提出了解决的方法，为防雷接地的电阻测试 提供一定的思路 测量结果。如果被测接地极与电压极的距离小， 那么测量所得的接地电阻值就会比实际值要小。 测量的原理，还要具有实际测量的经验。总之， 为了准确的测量接地电阻，零电位参考点的选取 关键词：防雷接地设备；电阻测试 引育 由于道路以及相邻建筑物的妨碍，在测量建筑 是否正确和对测量结果的判断是非常重要的。物接地电阻时，难以按照规定的要求布置电压极 零电位参考点确定这个问题上，有些人有种错误 以及电流极的位置，一般都是哪里能打下电压 的想法，认为零电位就是地电位，这是不对的。极，电流辅助极就插到哪儿，这样做就大大的影 只要有电流通过地中，就存在电压降。那么就不 在所有自然灾害中，雷电所引起的灾害是 响了测量数据的准确性。是零电位了 当“地”没有电流ｉｇｌｉ￣．时，那就是零 世界严重的自然灾害之一，高频率的发生导致遭 地”。因此，可以说零电位在离被测接地设 （２）利用建筑物主体内的主筋作为防雷引 电位“到雷击的事故时有发生，造成设备被毁，通讯中 下线，使接地电阻测试点难以施工，导致不做或 施很远的位置。如果单根金属管接地极，就要使 止，储油罐爆炸，甚至还引发火灾，并且导致伤 少做。利用建筑物主体内的主筋做成引下线并且 零电位离接地极的距离至少２０ ｍ。辅助电压极 亡等后果。随着信息技术的日益普及，各类现代 从上而下连为一体，不设置断接卡子，忽视了接 的目的就是得回零电位，因此测准接地电阻的关 建筑正广泛地被应用。这些电子信息设备存在 地的测试点的作用，给后面的接地电阻检测带来 键就是获得准确的零电位点。 着过电压、绝缘强度过低、过电流耐受能力较 较大不便 直线三极法或者三角法可以用来测量接地 差、对电磁干扰敏感等等的弱点。雷电灾害所造 （３）暗敷的引下线测试缺乏一定的科学 电阻值，接地电阻测定中使用最通常的方法是直 成的危险、造成的直接、间接的经济损失社会影 性，施工过程中往往是先对引下线也就是柱的 线三极法，测接地网、电流辅助极和电压辅助极 响也日益增大ｆｌ】。所以，为了降低雷电所造成的 主筋进行外观验收，再从层顶上引线测量出接地 三极按一条直线分布。一般来讲，在直线三极法 损失，并有效地预防雷击事故的产生，就必须完 电阻值。并以此测量值的大小来确定引下线的导 测定中，辅助电压极辅助电流极与被测接地设施 善构筑物、建筑物、设备等防雷设施，并保证设 电情况，这种方法存在以下问题：在整个避雷设 的距离如何布置，是测准接地电阻的重要因素之 施有效，已受到来自世界各方的关注和重襁２】。 施形成整体后，测试结果仅仅能反映出所有引下 通常接地电阻测试仪器仪表都有两根辅助 １接地电阻设置方面存在问题 线的并联时通断状态，并不能完全正确检测出引 接地极，而且配套有两根测试导线，三极呈直线 施工中当电气设施接地和防雷接地共用基 下线的通断和电阻值的大小，而更不能反映出 布置进行测量时如图ｌ所示。图中Ｃ、Ｐ、Ｅ分别 础一起作为一个接地系统时，通常需要接地电 并联引下线电阻值的大小情况。在建筑物顶点测 为电流极、电压极和被测接地极的地点，通常情 一。【３】。接地的途径是疏导雷电流 量到的接地电阻值会因为电流极引线加长， 电 况下这几点之间的距离为ＬＥＣ＝４．０ ｍ、ＬＥＰ＝２０ 能量，是避雷技术中非常的重要环节，接地电阻 流辅助极、电压测点不容易找准而引起比较大的 ｍ，并且ＲｃＮＲｅ分别是被测接电流极和地级的 越小，散流就越快，被雷击物体高电位保持的时 测量误差。按地电阻值， Ｉｌ是回路电流。电位分布情况如 阻值不大干１ 间就越短，危险性就越小，其跨步电压、接触电 压也越小。防雷接地是为了降低雷电的危害，金 图２所示，被测接地极电位中Ｅ＝Ｉ１Ｒ Ｅ，电流极电 ２完善接地设备的解决思路 就以上施工中存在的一些问题、需要完善 位中Ｃ＝一Ｉ１ＲＣ，因为Ｉ１是从被测接地体流进大 属杆塔、避雷针、避雷器等防雷设施都必须配有 防雷接地设施具体的细节以及测量方法做以下 地，往四周流散，在地面上最高电位中Ｅ是中心的 相应的接地设备，以便将强大的雷电流导地 介绍。同心圆电位，顺着半径减小而逐渐增大。当聚集 中：接地设备包括以下部分【４ｌ：（１）雷电接受设 Ｉ（１）设接地电阻测试点时需严格按照设计 于电流极时，再次出现以最低电位中Ｃ为圆心的 备：直接或间接接受雷电的金属杆（接闪器），如 图纸。电位分布。所以，一个过渡区域肯定存在于电流 避雷针，避雷带、避雷网、架空地线及避雷器等。 （２）加强接地电阻测试结果的可信度。接 极与接地极之间，即零电位面，当Ｃ与Ｅ之间距离 （２）接地线（引下线）：雷电接受设备与接地设 地电阻是指被测接地极对地电压和接地电流之 较大时，过渡区域中的电位分布较平缓。综上所 备连接用的金属导体。（３）接地设备：接地线和 比值。概念中的“地”是电气上的“地”，与被测 述，三极之间的距离并不是只有一个，其关键是 接地体的总和。接地体指的是降阻剂，离子接地 接地极的高电位相比，在无穷远处的接地极那 三极的位置要在同一个电路回路当中，而且电压 极，扁锅等。接地设备的三个主要组成部分是接 就是地，也就是零电位点。而在实际测量时，无 极布置莅零电位之上。 地极（包括水平接地极和垂直接地极）、连接各 穷远的点是不可能得到的，只可以在一定的距离 Ｉ Ｌ ｌ １ 接地导体的导线以及接地线（设ｇｒ－ｑ接地体之间 内设置零电位。所以测量时布置相对合理电压极 的连接线）前两者也可统称为接地体，它们彼此 和辅助的电流极的位置是很关键的。在测量接 之间一般无严格区分。当前施工现场经常采用外 地电阻时，在选傲零电位参考点的地方打一个辅 观检测再结合接地电阻仪测量接地电阻的检测 助电压极，然后用导线把参考电位拉回来。它和 ・－＿＿＿。一Ｉ１ 方法，在实施中存在下列问题： 接地设施之间的的电位差，就是电压Ｕ。要找一 （１）测量接地电阻，可信度偏低。如果没有 个确定的零电位参考点在测量工作中是不可能 合格的接地质量，雷电防护系统相当于没设，而 的，但是我们能够找到一个非常接近零电位的 接地质量的好差直接关系到接地电阻值。通常 地点。如果零电位并非这个点的电位，而是比零 图ｌ三极直线布置图 当实际的测定不能够满足上述要求时，可 下转Ｐ８０ 上接Ｐ７９ 电阻 ＲＢ ２＊ＵＤ／ＩＭＮ（公式２．１） 上按Ｐ９２ 还没有炉膛火焰电视。 ｂ．采用良好的燃烧器，实现燃烧器内混合 加热（即热空气在燃烧器内混合加热煤气的方 式），以减少泄漏率，或者采用热管加热器，以提 高安全性。 为了保证锅炉的安全，防止煤气在锅炉里积 聚引起爆炸，锅炉辅机之间设有严格的控制连 锁： ａ．炉膛熄火保护： 当炉膛熄火时，自动关闭供煤气管道上的快 速切断阀，以停止燃料供应，并维持足够的通风 上接Ｐ１０３ 以采用尽量增大接地极与电流极距离的方法：将 电压极分布在Ｅ与ｃ的连线中点旁边时，沿直线 方向移动４次，每次移动距离值为ＬＥＣ的６％，若４ 次所测结果相近，表明电压极就布置在零电位面 其中ｕ Ｄ为制动电压准位，Ｉ Ｍ Ｎ为三相异步 电机的额定电流。另外，当流过制动电阻的电流 与额定电流相同时，需要限定电阻的最小值，保 证制度电阻的阻值不能低于这个最小值，以免变 频器损坏。电阻最小值 ＲＢｍｉｎ－ＵＤ／ＩＭＮ（公式２．２） 之上了，测量结果比较精确。 由上，得出制动电阻阻值Ｒ介干ＵＤ／ＩＭＮ￣Ｉ］ ２＊ＵＤ／ＩＭＮ之间： （ＵＤ／ＩＭＮ）≤Ｒ≤（２＊ＵＤ／ＩＭＮ） （公式２．３） 当制动电阻工作于直流电压位是，其耗用 量对炉膛进行吹扫。ｂ．锅炉燃烧系统保护： 功率为 图２电位分布图 锅炉炉膛压力超过允许值时，自动关闭供气 Ｐ０－ＵＤ２／Ｒ（公式２．４） （３）隐蔽的引下线，电阻比较难检测，个人 管的快速切断阀。 耗用功率意指电阻功率取此值时，该电阻可 认为可以用二极法测定。通常利用混凝土柱内 Ｃ．煤气压力过低保护： 长时间工作。但ＥＤ％决定了现场中使用的电阻功 的主筋作为自然引下同时接地设施未设断接卡， 当煤气压力低于定值时，自动关闭供煤气管 率，主要原因在于系统制动时间很短，电阻温升 应在未接接闪器前测量引下线电阻。此时引下线 的快速切断阀。 不足以稳定，因此在不超过额定温升（制动电阻 相当于开路的支路，Ｚ Ｃ ８型接地电阻测量仪的 五、大气污染防治 的温升允许值）的前提下，可尽量减小制动电阻 ￣ＥＮ）Ｉ量端分别和引下线的接地与断开点电阻 高炉煤气燃烧的主要污染物为燃烧时空气 Ｃｌ的容量，其算法为： 中的Ｎ２在高温条件下生成的热力型Ｎ０２。由于 测定连接端相接，因此测定出的电阻是引下线电 ＰＢ＝ｋ＊Ｐ＊ＥＤ％－ （ＵＤ２／Ｒ）＋ＥＤ％（公式２．５） 高炉煤气热值低，燃烧时热强度低，ＮＯ２的生成 阻。使用此种二极测量法，不但能逐根测出引下 其中 为降额系数， 较，Ａ，－ｏ同时通过改进燃烧器的设计，实施空气、 线电阻（图３），还能测定出引线和接地设备的连 ＾＝卜ＩＲ—ＲＢＩ／ＲＢ （公式２．６） 燃料预混合燃烧措施，控制燃烧温度，可以减少 接是否得当，同时此法也可以用于测定引下线和 其中Ｒ是实际电阻值，ＰＢ是制动电阻功率。 ＮＯ２生成量。本期工程采用低氮燃烧器，可保证 接闪器的连接情况。 ２．２设计方案示例 Ｎ０２排放浓度￣２５ｐｐｍ（折算成ｏ【＝１．２时标准浓 由前段分析可以推算出大致需要的Ｊ 度约为１２５ｍｇ／ｍ３）。 制动电阻阻值及功率。下面设例进行说明： 六、经济效益分析 ７．５Ｋ ｗ三相异步电机，额定电流：１８Ａ，输 本项目的实施后充分利用了公司富裕的高 人电压：ＡＣ４６０。由公式２．１ Ｒ Ｂ－２＊Ｕ Ｄ／ 炉煤气，符合国家产业，达到节能降耗、改 ＩＭＮ＝２十８００／ｌ ８＝８ ８．９‘２ｌ由公式２．２． 善环境、提高经济效益的目的。同时提高公司自 ＲＢｍｉｎ＝ＵＤ／ＩＭＮ＝８００／１８＝４４．４‘２。由公式２．３ 发电的能力，在一定程度上缓解公司电力资源紧 可知制动电阻阻值范围为４４．４≤Ｒ≤８８．９，在此 张而制约生产的局面。也为公司多元化发展进行 范围内选用市场常用型号和功率段的电阻，阻 有益的尝试。 图３引下线测量图 值为７５０。再根据公式２．５ ＰＢ＝Ｘ＊Ｐ＊ＥＤ％＝ ＋ 本项目经济效益分析如下： ３结论 （ＵＤ２／Ｒ） ＥＤ％＝０．８４＊（８０Ｏ２／７５）＊０．１＝７１６Ｗｏ 发电机组按年运行７５００ｈ计（按一般设备运 防雷是一个具体系统工程，防雷设施对于 基于此计算结果可在实际中根据情况适当扩 行时间考虑），年发电量１２７５０万ｋｗｈ／ａ。 其可靠性特别的强调，所以为了有效保证其施工 大。 目前购入的不含税电价约为０．４２７元／ ３结语 ｋＷｈ，年发电创直接经济效益：ｌ２７５Ｏ万ｋＷｈ／￣ａ 质量，就必须强调防雷接地的检定。在接地电阻 对于智能变频器来说，设计良好的启动电 ×０．测定中为了确保测试结果的准确性，应要熟练掌 ４２７元／ｋＷｈ＝５４４４．２５万元／ａ 路能够保证三相异步电机的任意负载平稳启动， 年运行成本：以动力厂发电单位成本为０．２４ 握测定的方法和步骤。同时按照国家相关的规 而制动电路则能快速准确响应刹车制动。目前人 元／ｋＷ ｈ计，年运行费用：０．２４元／ｋＷ ｈｘ １２７５０ 定，每年应至少一次测定在运行中的防雷设施， 工智能已经广泛用干各个领域，智能变频也在不。 万ｋＷｈ／ａ－３０６０万元／ａ 因此施工人员最好认真考虑保存接地电阻的测 断发展。本文启停电路的设计仅是智能变频器 每年净收益：５４４４．２５万元～３０６０万元 试点，这样不仅利于通常的测量，也有方便检测 设计的一个组成部分，笔者相信，随着工业自动 ２３８４．２５万元／ａ 测量点的准确性。 化控制科技的发展和广大业界同仁的努力，智能 投资回收期：１０７６８．９７ｊ元／ｆｇ＋２３８４．２５万 ＝变频器技术一定能有更广阔的应用前景。 元／￣ａ＝４．５２ ａ 本项目自建成投运后，预计五年即可收回所 有投资。
