大型地磅保护接地的设计与检测

按照地磅使用安全规定要求，本文探讨了大型地磅防雷击保护接 地的设计原理、方法和接地电阻的检测技巧。

大型地磅系统洳汽车衡、轨道衡等 的秤台一般都安装在户外露天场地，周围可能有 高大的建筑物或者高压线，现场环境恶劣、充满 着电磁干扰，有的还有防爆要求。每到雷雨季节， 由于感应雷、直击雷、传导雷和浪涌过电压的袭 击，一些保护接地性能不好的大型地磅系统时 常会被雷电击毁，既影响了安全计量又给企业带来 了不必要的经济损失。因此，大型地磅必须按 照一定的安全规程，进行必要的接地保护和屏蔽措 施，确保传感器、称重显示控制器和计算机系统免 遭雷击而损坏，保证衡器计量示值准确稳定可靠。

1.大型地磅保护接地的原理

保护接地就是让已经纳入防雷系统的闪电能 量泄放入大地。良好的接地才能有效地降低引下 线上的电压，避免发生反击，所以说接地是最重 要的防雷措施之一，它是雷电防护技术中最基础 的技术环节。同时，良好的接地也是电工技术中 电气设备和人员安全的基本保障措施之一。接地 措施还是提高电子电气设备电磁兼容有效性的重 要手段之一。正确的接地既能抑制外部电磁干扰 的影响，又能防止电子电气设备向外部发射电磁 波；而错误的接地常常会引入非常严重的干扰， 甚至会使电子电气设备无法正常工作。尤其是成 套控制设备和自动控制系统，因为有多种控制装 置分散布置在许多地方如电子皮带秤集散测控 系统，所以它们各自的接地往往会形成十分复杂 的接地网，不仅需要在设计时周密考虑，而且在 安装调试时也要仔细检查和做适当调整。

接地装置的好坏不能简单地用接地电阻值来 衡量。例如，同样的接地电阻但不同的接地体规 格尺寸，或者同样的接地体规格尺寸但不同的接 地线，都会影响到雷电流散流入地的效果。接地 体的关键指标是接地体规格尺寸大小，接地电阻 大小以及耐腐蚀程度，它们关系到泄流效果、稳 定性和使用寿命。接地导体也称接地线，对于一 个联合接地的大地网来说，可能需要多个接地线 从接地网不同的部位引出，以满足不同的功能需 要。其关键指标是接地线的截面积和各连接处的 连接电阻。

自然接地体利用与大地接触的金属物体，如金属管道、构架、建筑物基础内的钢筋等，兼做 接地体，具有尺寸大和接地电阻小以及耐腐蚀等 特点，其泄流效果、稳定性和使用寿命俱佳，当 然应该优先采用。在一些地方仅仅利用自然接地 体不能满足要求时，或无可利用的自然接地体时, 要考虑人工接地体。人工接地体有多种规格形状, 主要应考虑雷电流入地时的火花效应导致加重的 集合屏蔽效应，也就是要考虑接地体的布置，比 如间隔、埋深等。在接地工程施工中，若有2个 接地电阻值为R(Q)的接地电极并联连接时，其合 成电阻值不一定是R/2(Q)。通常合成电阻值比 R/2大一些。这里，当接地电极间的间隔变小时, 合成接地电阻超出程度就变大，我们把这种现象 称为集合屏蔽效应。实际接地工程接地装置由水 平接地网R1和垂直接地极R2组成。接地极 之间屏蔽效应的利用系数为：

R1R2

n= Rl+R2 x 100%

R

2.保护接地的分类

保护接地按电流频率可分为直流接地、交流 接地工频和冲击接地（雷电、投切操作、和 电磁脉冲等。它们的功能有所差异，在设计施工 时就有所不同。例如，交流接地工频的工频 接地电阻主要决定于土壤电阻率和接地网的面积。 因此，变电所和发电厂的大地网常常主要由水平 接地带组成面积很大的网格状接地。在发生工频 故障短路电流时，网格式地网接地电阻与地网面 积的平方根成正比。这是因为电位分布均匀，全 部地网的导体都起散流作用，整个接地网都起到 泄流的作用。对于冲击接地装置，由于雷电流的 冲击特性，接地电阻与工频接地电阻不同，其主 要原因是冲击电流的幅值可能很大，会引起土壤 击穿放电，而且冲击电流的等效频率又比工频高 得多。当冲击电流进入接地体时，会引起一系列 复杂的过渡过程，每一瞬间接地体呈现的等效电 阻值都可能有所不同，而且接地体上最大电压出 现的时刻不一定是电流最大的时刻。网格式地网 在冲击电流作用下，由于电感作用，电位分布很 不均匀，远处电位很低，只有在接闪处电流注入 附近小范围内的导体起散流作用。也就是说，冲 击接地装置中的接地体不宜过长，GB50057- 94规定，冲击接地装置中的接地体长度不应大于有效 长度，即1=2姨p。

3.地磅保护接地的设计

近年来，很多国内外的标准不主张电子设备 采用独立的接地装置，推荐采用共用接地系统, 即等电位接地法。例如，2000版的GB50057- 94 《建筑物防雷设计规范》中明确指出：“每幢建筑 物本身应采用共用接地系统”即将建筑物内的各 种接地都统一接到建筑物的基础上，或室外的接 地装置上。当该建筑物遭受雷击时，电力系统的 电压和电子设备工作接地的电压同时上升，保持 了设备的工作电压不变，使电子设备在雷击时可 正常工作。共用接地系统通常利用建筑物的基础 做接地极，其接地电阻一般在1欧姆以下，如有 设备对接地电阻的要求更低，应取其最小值。

大型地磅系统采用的接地方式为共用接地 系统即等电位方式。在秤台周围构建包括基础 在内的防雷接地网，称重传感器连接到防雷接地网 上,同时，计量室四周墙内也安装金属防雷网，称 重控制仪表和计算机等电子设备也连接到计量室防 雷网上，将秤台的防雷地网与计量室的防雷网相 连,在秤台附近单点接地，这样，整体衡器系统只 有一个基础电位，当发生雷击时，此电位就会随着 接地点的电位起伏而变化，确保整体衡器系统安然 无恙，大型电子衡器接地网如图1所示。

4.大型地磅接地保护的检测

按照安全规程要求，大型地磅的保护接 地系统应每年在雷雨季节到来之前进行检测试验, 确保防雷安全性能良好，通常进行接地电阻检测, 常用的测量仪器有兆欧表和接地电阻测量仪。

4.1兆欧表测量接地电阻 兆欧表是用来测量被测设备的绝缘电阻和高值电 阻的仪表，它由一个手摇发电机、表头和三个接线柱

即L ：线路端、E ：接地端、G ：屏蔽端组成。

摇表的选用原则

1额定电压等级的选择。一般情况下，额 定电压在500V以下的设备，应选用500V或 1000V的摇表；额定电压在500V以上的设备，选 用1000V?2500V的摇表。

2电阻量程范围的选择。摇表的表盘刻度 线上有两个小黑点，小黑点之间的区域为准确测 量区域。所以在选表时应使被测设备的绝缘电阻 值在准确测量区域内。

兆欧表的使用

1校表。测量前应将摇表进行一次开路和 短路试验，检查摇表是否良好。将两连接线开路, 摇动手柄，指针应指在”处，再把两连接线 短接一下，指针应指在“0”处，符合上述条件者 即良好，否则不能使用。

2被测设备与线路断开，对于大电容设备 还要进行放电。

3选用电压等级符合的摇表。

4测量绝缘电阻时，一般只用“L”和“E” 端,但在测量电缆对地的绝缘电阻或被测设备的漏 电流较严重时，就要使用“G”端，并将“G”端 接屏蔽层或外壳。线路接好后，可按顺时针方向转 动摇把，摇动的速度应由慢而快，当转速达到每分 钟120转左右时ZC-25型，保持匀速转动，1分 钟后读数，并且要边摇边读数，不能停下来读数。

5拆线放电。读数完毕，一边慢摇，一边 拆线，然后将被测设备放电。放电方法是将测量 时使用的地线从摇表上取下来与被测设备短接一 下即可不是摇表放电。

注意事项

1禁止在雷电时或高压设备附近测绝缘电阻, 只能在设备不带电，也没有感应电的情况下测量。

2摇测过程中，被测设备上不能有人工作。

3摇表线不能绞在一起，要分开。

4摇表未停止转动之前或被测设备未放电 之前，严禁用手触及。拆线时，也不要触及引线 的金属部分。

5测量结束时，对于大电容设备要放电。

6要定期校验其准确度。

4.2接地电阻测试仪

接地电阻测试仪是检验测量接地电阻的常用仪表，也是电气安全检查与接地工程竣工验收不 可缺少的工具，钳型接地电阻测试仪是用来测量 任何有回路系统之接地电阻，该仪器本身能产生 一个电源电势，在任何有回路系统中就能产生电 流，因此，其测量原理简而言之是全电路欧姆定 律，它测出的是这个回路系统的环路电阻值。

用钳型接地电阻测试仪测量电力线路杆塔接 地电阻方法简单，钳式接地电阻测试最大特点是 不必打辅助地棒，只要钳住接地线或接地棒就能 测出其接地电阻。测量结果可信度高，但只能用于 有架空地线的高压线路上，测量时待测杆塔只允许 存在一条接地引下线，如各塔脚的地网是不连通的, 应将其余各脚的接地引下线拆开后用临时线与测量 脚的引下线连通(连通点在钳表之下)。通过对测量结 果的分析，可以判断出各塔脚的地网是否连通，接 地引下线是否存在接触不良的隐患。

接地电阻测试仪较好地解决了接地摇表测试 值精度低，重复性差等缺点，可以做到测试值正 确无误。目前智能式接地电阻仪非但功能强大, 而且可以应付现场各种复杂情况，如有效地排除 干扰，自动跟踪最合适测试条地件，出现各种问 题当即智能提示等等，像GEOX、ET3000等接地 电阻测试仪还具有直接测干扰频率，干扰电压, 自动校零等特点。对于大型的系统接地、网络接 地、土壤电阻率的测试应该选择HTDW- III等接地 电阻测试仪为好，利用三线、四线测量方法，由 于仪器的独特功能，保证地阻测量值的重复性、 稳定性，且HTDW- III地阻仪的测量精度高达 3%,其测试电流<3A。

5.结语

大型地磅的保护接地，是保证其正常称 重计量的重要手段之一，除了要按照安全规程要 求进行正确的设计安装接地保护系统以外，还要 定期检测维护，使得接地系统正常运转，才能发 挥着重要的作用。