郭華穎

摘要：接地電阻是接地系統(tǒng)的重要技術(shù)參數(shù)，是衡量防雷裝置工程質(zhì)量的重要指標(biāo).本文結(jié)合國(guó)家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)廣播發(fā)射臺(tái)站測(cè)量工作實(shí)踐，分析了三種接地電阻測(cè)試儀的工作原理及適用范圍，以及使用手搖電阻測(cè)試儀測(cè)量鐵塔接地電阻的整個(gè)過(guò)程.

關(guān)鍵詞：鐵塔;接地電阻;防雷;測(cè)試

中圖分類(lèi)號(hào)：TU895? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1673-260X（2019）01-0086-03

1 前言

由于調(diào)頻信號(hào)直線(xiàn)傳播的特點(diǎn)，為提高信號(hào)的覆蓋范圍，確保收聽(tīng)質(zhì)量，調(diào)頻發(fā)射天線(xiàn)一般懸掛在較高的鐵塔上面.鐵塔相對(duì)于周邊的環(huán)境，形成了比較突兀的目標(biāo)，進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致被雷擊的概率增加，雷擊及其次生災(zāi)害往往會(huì)造成播出中斷，甚至危及工作人員人身安全.赤峰地區(qū)年平均雷暴日32.4，屬于中雷區(qū)，每年都會(huì)有雷電損壞廣電設(shè)施的事情發(fā)生.為避免雷電及其次生災(zāi)害發(fā)生，鐵塔需要依靠自身良好的接地及時(shí)地將雷電導(dǎo)入地下.因此在鐵塔的日常維護(hù)當(dāng)中，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)接地電阻進(jìn)行測(cè)量，確保阻值在合理范圍之內(nèi)就顯得十分重要.

2 接地電阻的定義

接地電阻實(shí)質(zhì)上是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線(xiàn)和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無(wú)限大遠(yuǎn)處的大地電阻.

接地電阻有沖擊接地電阻和工頻接地電阻之分.沖擊接地電阻是按通過(guò)接地體的電流為沖擊電流時(shí)求得的接地電阻值，它對(duì)通過(guò)雷電電流時(shí)的情況下很有研究?jī)r(jià)值;而工頻接地電阻是工頻電流流過(guò)接地裝置時(shí)，接地極與遠(yuǎn)方大地之間電阻.其數(shù)值等于接地裝置相對(duì)遠(yuǎn)方大地的電壓與通過(guò)接地極流入地中電流的比值.

在我們?nèi)粘９ぷ髦兴鶞y(cè)得的接地電阻值數(shù)值是工頻接地電阻值，故一般在不指明是哪一種接地電阻時(shí)，接地電阻均指工頻接地電阻而言.為了便于衡量其接地電阻是否符合規(guī)范要求，可以通過(guò)計(jì)算公式轉(zhuǎn)換.

轉(zhuǎn)換計(jì)算公式為：R=ARi

式中：R-接地裝置各支線(xiàn)的長(zhǎng)度取值小于或等于接地體的有效長(zhǎng)度le或者有支線(xiàn)大于le而取其等于le時(shí)的工頻接地電阻（Ω）;A—換算系數(shù)， 其數(shù)值宜按圖1確定;Ri—所要求的接地裝置沖擊接地電阻（Ω）.

3 接地電阻的測(cè)量方法

接地電阻測(cè)量?jī)x常用的可以分為三類(lèi)：手搖式地阻測(cè)量?jī)x、數(shù)字式地阻測(cè)量?jī)x、鉗形地阻測(cè)量?jī)x.這幾種地阻儀的基本測(cè)量原理都是相同的，即：歐姆定律：R=U/I.但是，針對(duì)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)紛繁復(fù)雜的情況，三種儀表的性能測(cè)試方法和適用范圍等卻相差很大，下面進(jìn)行具體分析.

3.1 手搖式電阻測(cè)量?jī)x

手搖式電阻測(cè)試儀是一種較為傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x表，它的基本原理是采用三點(diǎn)式電壓落差法.手搖式電阻測(cè)試儀以?xún)?nèi)部交流發(fā)電機(jī)（手搖式）作為電源.通過(guò)大概150r/min的搖動(dòng)，測(cè)試儀此時(shí)可以看作是產(chǎn)生交變電流的恒流源.以上海第六電表廠生產(chǎn)的ZC29B-2型手搖式電阻測(cè)量?jī)x為例（如圖3所示），恒流源從E端和C端向接地體和電流輔助極送入交變恒流，該電流在被測(cè)體產(chǎn)生相應(yīng)的交變電壓值，儀器在E端和電壓輔助極P端檢測(cè)該交變電壓值.數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，標(biāo)度盤(pán)會(huì)顯示被測(cè)接地體在所施加的交變電流下的電阻值.但是該類(lèi)儀表及測(cè)試方法有以下缺點(diǎn)：由于兩個(gè)輔助地極線(xiàn)較長(zhǎng)，在許多現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法滿(mǎn)足;儀表精度很低，無(wú)法滿(mǎn)足高精度地阻值的測(cè)量;由于是手搖式發(fā)電，故測(cè)試時(shí)手柄搖動(dòng)速率對(duì)測(cè)試結(jié)果影響很大.

3.2 數(shù)字式地阻測(cè)試儀

數(shù)字式接地電阻測(cè)量?jī)x摒棄了傳統(tǒng)的人工手搖發(fā)電工作方式，采用先進(jìn)的中大規(guī)模集成電路，應(yīng)用DC/AC變換技術(shù)將三端鈕、四端鈕測(cè)量方式合并為一種機(jī)型的新型接地電阻測(cè)量?jī)x.工作原理為由機(jī)內(nèi)DC/AC變換器將直流變?yōu)榻涣鞯牡皖l恒流， 經(jīng)過(guò)輔助接地極和被測(cè)物組成回路，被測(cè)物上產(chǎn)生交流壓降，經(jīng)輔助接地極送入交流放大器放大， 再經(jīng)過(guò)檢波送入表頭顯示.借助倍率開(kāi)關(guān)，一般可得到幾個(gè)不同的量限：0～1Ω，0～10Ω，0～100Ω，0～1000Ω等.

其代表主要有BY2571接地電阻儀和日本共立的4102A、4105A等.這些儀表電路上為防止工頻、射頻干擾采用鎖相環(huán)同步跟蹤檢波方式并配以開(kāi)關(guān)電容濾波器，使儀表有一定的抗干擾能力，采用的DC/AC變換技術(shù)將直流變?yōu)榻涣鞯牡皖l恒定電流更便于測(cè)量，允許輔助接地電阻在幾個(gè)檔位之間切化，測(cè)量結(jié)果影響較小.

3.3 鉗形地阻測(cè)量?jī)x

鉗形地阻表是一種新穎的測(cè)量工具，它方便、快捷，外形酷似鉗形電流表，測(cè)試時(shí)不需輔助測(cè)試樁，只需往被測(cè)地線(xiàn)上一夾，幾秒鐘即可獲得測(cè)量結(jié)果，極大地方便了地阻測(cè)量工作.鉗形地阻表還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)在用的設(shè)備的地阻進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量，而不需切斷設(shè)備電源或斷開(kāi)地線(xiàn).

鉗形地阻測(cè)量?jī)x的測(cè)量原理是：鉗形接地電阻測(cè)試儀鉗口內(nèi)有兩個(gè)獨(dú)立線(xiàn)圈，一個(gè)產(chǎn)生交流電壓U，另一個(gè)用于測(cè)試回路電流I，測(cè)試框圖如圖2.鉗住地線(xiàn)，接通電源后，可測(cè)得回路總電阻R總：

R總=Rx+Rz=U/I

式中：Rx—被測(cè)接地體接地電阻值;Rz—輔助測(cè)試電極接地電阻值.假如知道輔助測(cè)試電極接地電阻值Rz，就可算出被測(cè)接地體接地電阻Rx=R總-Rz.若Rz≤Rx，則Rx≈R總.

由于鉗形地阻測(cè)試儀的特殊結(jié)構(gòu)，受周?chē)h(huán)境限制較小，使它可以很方便地作為電流表使用，很多這類(lèi)儀表同時(shí)具有鉗形電流表的功能.在測(cè)試時(shí)可使用一定頻率的信號(hào)以排除干擾，以對(duì)在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線(xiàn)測(cè)量，而不需切斷設(shè)備電源或斷開(kāi)地線(xiàn)，而且測(cè)試時(shí)不需輔助測(cè)試極，極大地方便了地阻測(cè)量工作.不過(guò)因該表測(cè)出的是整個(gè)回路的阻抗，而不是電阻，故在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中和對(duì)于已埋設(shè)好而尚未與設(shè)備連接的開(kāi)路接地網(wǎng)中，該表所測(cè)數(shù)值與正常的接地電阻值相差比較大（基本上是偏高），其地阻就不能用該儀表進(jìn)行測(cè)量.

4 使用手搖式地阻測(cè)試儀實(shí)地測(cè)量

本次測(cè)量的鐵塔為內(nèi)蒙古新聞出版廣電局赤峰762臺(tái)用于懸掛調(diào)頻發(fā)射天線(xiàn)的自立塔，塔身為角鋼材質(zhì)，塔高82米.根據(jù)工程資料，本次選取鐵塔的東北角進(jìn)行接地測(cè)量.測(cè)量前，用鋼銼銼掉待測(cè)點(diǎn)角鋼的鍍鋅層.

4.1 測(cè)試儀表介紹

本次采用的ZC-29B-2型接地電阻測(cè)試儀由上海第六電表廠有限公司生產(chǎn)，其儀器界面如圖3所示.

ZC-29B-2型接地電阻測(cè)試儀主要由5個(gè)部分組成，分別是：接線(xiàn)端子（圖中的“E”“E”“P”“C”四個(gè)端子）;可旋轉(zhuǎn)刻度盤(pán);金屬搖柄;表頭（標(biāo)度盤(pán)）;量程選擇旋鈕;

其儀器附件包括：5m導(dǎo)線(xiàn)一根;20m導(dǎo)線(xiàn)一根;40m導(dǎo)線(xiàn)一根;輔助探棒兩根.

利用ZC-29B-2型接地電阻測(cè)試儀測(cè)試鐵塔的接地電阻系統(tǒng)連接如圖4所示：

（1）“E”—“E”端短接;

（2）5M導(dǎo)線(xiàn)一段連接接線(xiàn)柱“E”，一端連接鐵塔待測(cè)點(diǎn);

（3）20M導(dǎo)線(xiàn)一段連接接線(xiàn)柱“P”，一端連接探棒1，并利用鐵錘將探棒1砸入土中;

（4）40M導(dǎo)線(xiàn)一段連接接線(xiàn)柱“C”，一端連接探棒2，并利用鐵錘將探棒2砸入土中;

（5）確保鐵塔待測(cè)點(diǎn)、探棒1、探棒2在一條直線(xiàn)上.

4.2 測(cè)試過(guò)程

（1）將儀表置于水平位置，利用調(diào)零螺絲將指針調(diào)至“0”點(diǎn)中心線(xiàn)上;

（2）先將倍率選擇旋鈕扭至“×10”檔位，將刻度盤(pán)旋鈕調(diào)至“9”，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄至150r/min，發(fā)現(xiàn)指針偏離過(guò)大;逐步調(diào)整刻度盤(pán)旋鈕至“1”，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄，發(fā)現(xiàn)指針仍然偏離過(guò)大，說(shuō)明倍率檔位選擇不當(dāng);

（3）先將倍率選擇旋鈕扭至“×1”檔位，將刻度盤(pán)旋鈕調(diào)至“9”，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄至150r/min，發(fā)現(xiàn)指針偏離過(guò)大;逐步調(diào)整刻度盤(pán)旋鈕至”1”，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄，發(fā)現(xiàn)指針仍然偏離過(guò)大，說(shuō)明倍率檔位選擇仍然不當(dāng);

（4）先將倍率選擇旋鈕扭至“×0.1”檔位，將刻度盤(pán)旋鈕調(diào)至“9”，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄至150r/min，發(fā)現(xiàn)指針偏離較大，說(shuō)明倍率選擇正確，但刻度盤(pán)未調(diào)整好;逐步調(diào)整刻度盤(pán)旋鈕至“4.4”時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)金屬搖柄，發(fā)現(xiàn)指針基本在0位，說(shuō)明倍率和刻度盤(pán)選擇均正確.

4.3 測(cè)試結(jié)果分析

綜合以上過(guò)程，鐵塔接地電阻為4.4（刻度盤(pán)讀數(shù)）×0.1（倍率）=0.44Ω.根據(jù)GB 50689-2011《通信局（站）防雷與接地工程設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，本次測(cè)試的鐵塔接地電阻符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn).

5 結(jié)束語(yǔ)

做好鐵塔的接地電阻測(cè)試工作，不僅僅是廣播發(fā)射維護(hù)工作中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，而且能夠起到預(yù)防雷擊及其次生災(zāi)害，保障安全播出的重要作用.

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