摘要：地鐵是鄭州城市軌道交通建設(shè)的核心項目之一。由于4號線沿線較長，接地裝置多，河南省氣象災(zāi)害防御技術(shù)中心利用先進的接地電阻測試儀對其開展接地導(dǎo)通性能試驗，判定分析接地裝置。

Abstract： The subway is one of the core projects of Zhengzhou urban rail transit construction. Due to the long line along Line 4 and many grounding devices， Henan Meteorological Disaster Prevention Technology Center used advanced grounding resistance testers to carry out grounding conduction performance tests to determine and analyze grounding devices.

關(guān)鍵詞：接地裝置;接地性能試驗;接地電阻測試儀

Key words： grounding device;grounding performance test;grounding resistance tester

中圖分類號：TM862???????????????????????????????????? 文獻標(biāo)識碼：A????????????????????????????????? 文章編號：1006-4311（2020）28-0225-02

1? 項目概況

鄭州作為中華文明及其重要的文化文明源頭，“天地之中心”，自古以來就是極具戰(zhàn)略意義的交通樞紐、十字要沖。鄭州作為國家級中心城市，現(xiàn)轄6個市轄區(qū)、5個縣級市、1個縣，還包括航空港區(qū)、鄭東新區(qū)、經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)。全市總面積7446平方公里，人口1013.6萬人，中心城區(qū)建成區(qū)面積601.77平方公里（含航空港區(qū)），市域城市建成區(qū)面積1055.27平方公里，城鎮(zhèn)化率73.4%。隨著鄭州躋身國家級中心城市，其城區(qū)范圍快速擴張，城市軌道交通的建設(shè)也日益加速。

根據(jù)《鄭州市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃（2014～2020年）》，到2020年形成5條運營線路、總長166.9公里的軌道交通網(wǎng)絡(luò)[1]。其中4號線工程，是一條正在建設(shè)的地鐵線路。它全線始建于于2017年3月10日，計劃2020年底全線開通。截至2020年1月，鄭州地鐵4號線全長30.135千米，共設(shè)27座車站，全部為地下站。

2? 現(xiàn)狀及環(huán)境勘查

4號線工程線路呈倒“L”形走向，西北起自惠濟區(qū)老鴉陳站（規(guī)劃名稱為安順路站），途經(jīng)鄭東新區(qū)、金水區(qū)，東南止于管城回族區(qū)郎莊站（規(guī)劃名稱為河西北路站），如圖1所示。鄭州市城市建設(shè)功能類型的適宜區(qū)與較適宜區(qū)占全市面積的45.12%[2]。由于4號線施工沿線長、站臺多，且線路穿主城區(qū)，施工難度大。為此，土建施工共分為12個標(biāo)段，其中有2個屬于龍湖段市政配套工程土建施工標(biāo)段。2020年5月至7月對4號線工程進行站臺接地裝置性能測試。

3? 試驗依據(jù)和儀器

鑒于地鐵4號線工程規(guī)模龐大、形狀狹長、待測點位多，因此對接地電阻測試儀的選擇提出更高標(biāo)準(zhǔn)，需輸出較大電流，安全穩(wěn)定，且運算速度快。河南省防雷中心依照國家規(guī)范[3]，本次試驗采用CHAUVIN ARNOUX GROUP （法國CA集團）生產(chǎn)的C.A 6470N和C.A 6471兩款多功能接地電阻和土壤電阻率測試儀。

測試方法如圖2所示，采用2地樁法三極法，通過測試儀對地網(wǎng)及輔助地樁組成的系統(tǒng)注入不同于電網(wǎng)頻率的電流信號，測量流經(jīng)被測地網(wǎng)的電壓、電流信號，從而計算出電阻。輔助電位極S位于EH直線上的62%處。

4? 試驗過程

根據(jù)現(xiàn)場勘查，4號線共有27個站，站臺形式為島式站臺，地網(wǎng)尺寸平均長度為196.88m，平均寬度為18.48m，對角尺寸達約198m。由于地鐵施工區(qū)域位于市區(qū)內(nèi)，周別建筑密集，受場地制約，試驗布線最遠距離為300m，難以按照《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》（GB/T 21431-2015）的建議距離進行鋪設(shè)。

接地電阻的大部分一般集中在接地電極附近，且電阻的增大趨勢是開始為急劇變化，到了2倍電極半徑的距離（r1=2r）就已包含全電阻的一半[4]。因此，若完全按照地網(wǎng)對角尺寸的3至5倍布置則無太大意義，故試驗布線距離以適宜現(xiàn)場環(huán)境為佳。一般采用三極法布線，電位極P的距離為接地電極E至電流極H間距的0.618倍;需采用夾角法時，測試引線夾角為24°（電位補償理論值為0.618倍或29°），以使所得的試驗值略大于理論值[5]。

4.1 測試開展

實驗從5月初開始至7月中下旬結(jié)束，測試當(dāng)天天氣均為晴好。隨日期不同，日氣溫在21.5～38℃浮動。根據(jù)接地網(wǎng)平面圖，可將其近似為矩形，如圖3所示，得出其對角線長度。其中副CBD內(nèi)環(huán)路站因工程進度原因，暫未測量，故沒有該站數(shù)據(jù)。測得數(shù)據(jù)如表1。

利用Excle軟件散點圖功能和CORREL函數(shù)，求得斜率為負值-247.12，相關(guān)系數(shù)R為-0.24692，如圖4所示。

4.2 結(jié)論分析

為便于討論，我們假定鄭州市區(qū)土壤電阻率變化忽略不計。由上述結(jié)論可知，地網(wǎng)尺寸與接地電阻值呈現(xiàn)負相關(guān)，即隨著地網(wǎng)尺寸的增大，接地電阻值會減小，反之亦然。分析原因，是因為地網(wǎng)尺寸的增大，導(dǎo)致地網(wǎng)與土壤接觸面積增大。這與板狀電極的接地電阻公式：

（1）

（2）

是對應(yīng)的。

5? 小結(jié)

通過本次針對地鐵4號線接地裝置的測試分析，可得到以下經(jīng)驗和操作要點：

①受地鐵本身及附近建筑物雜散電流和其他因素影響，接地電阻值往往需要進行多次測量，地鐵施工現(xiàn)場附近的架空電線、地下水管、電纜外皮等都可能導(dǎo)致接地網(wǎng)畸變。②采用接地電阻測試儀的最大測試電壓為32V，這要求接地電阻值不能超過一定限度。而提高測試電流最有效的方法，是降低電流極的接地電阻?？赏ㄟ^將電流極更深地打入土壤，或在電流極周圍潑水以實現(xiàn)。③在測試過程中，若遇到干擾，可將測試儀器設(shè)置為手動測試，以減小雜散電流、電磁干擾等造成的影響。

參考文獻：

[1]國家發(fā)展和改革委員會.鄭州市城市軌道交通近期建設(shè)規(guī)劃（2014～2020年）.

[2]朱曉強.鄭州市地質(zhì)環(huán)境適宜性評價及功能區(qū)劃[J].安全與環(huán)境工程，2013，34（2）：14-18.

[3]國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.GB/T 17949.1-2000，接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則第1部分：常規(guī)測量[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000.

[4]（日）川瀨太郎主編，（日）高橋健彥著.圖解接地技術(shù)[M].馬杰，譯.北京：科學(xué)出版社，2003.

[5]陳先祿，劉渝根，黃勇.接地[M].重慶：重慶大學(xué)出版社，2002：140-142.

作者簡介：蔣超（1989-），男，河南鄭州人，助理工程師，學(xué)士，本科，研究方向為氣象災(zāi)害防御。