鄭州地鐵4號線站臺接地裝置的性能測試

摘要：地鐵是鄭州城市軌道交通建設的核心項目之一。由于4號線沿線較長，接地裝置多，河南省氣象災害防御技術中心利用先進的接地電阻測試儀對其開展接地導通性能試驗，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略意義的交通樞紐、十字要沖。鄭州作為國家級中心城市，現轄6個市轄區、5個縣級市、1個縣，還包括航空港區、鄭東新區、經濟技術開發區以及高新技術產業開發區。全市總面積7446平方公里，人口1013.6萬人，中心城區建成區面積601.77平方公里（含航空港區），市域城市建成區面積1055.27平方公里，城鎮化率73.4%。隨著鄭州躋身國家級中心城市，其城區范圍快速擴張，城市軌道交通的建設也日益加速。

根據《鄭州市城市軌道交通近期建設規劃（2014～2020年）》，到2020年形成5條運營線路、總長166.9公里的軌道交通網絡[1]。其中4號線工程，是一條正在建設的地鐵線路。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27座車站，全部為地下站。

2? 現狀及環境勘查

4號線工程線路呈倒“L”形走向，西北起自惠濟區老鴉陳站（規劃名稱為安順路站），途經鄭東新區、金水區，東南止于管城回族區郎莊站（規劃名稱為河西北路站），如圖1所示。鄭州市城市建設功能類型的適宜區與較適宜區占全市面積的45.12%[2]。由于4號線施工沿線長、站臺多，且線路穿主城區，施工難度大。為此，土建施工共分為12個標段，其中有2個屬于龍湖段市政配套工程土建施工標段。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? 試驗依據和儀器

鑒于地鐵4號線工程規模龐大、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準，需輸出較大電流，安全穩定，且運算速度快。河南省防雷中心依照國家規范[3]，本次試驗采用CHAUVIN ARNOUX GROUP （法國CA集團）生產的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，通過測試儀對地網及輔助地樁組成的系統注入不同于電網頻率的電流信號，測量流經被測地網的電壓、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

根據現場勘查，4號線共有27個站，站臺形式為島式站臺，地網尺寸平均長度為196.88m，平均寬度為18.48m，對角尺寸達約198m。由于地鐵施工區域位于市區內，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規范》（GB/T 21431-2015）的建議距離進行鋪設。

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場環境為佳。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月中下旬結束，測試當天天氣均為晴好。隨日期不同，日氣溫在21.5～38℃浮動。根據接地網平面圖，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內環路站因工程進度原因，暫未測量，故沒有該站數據。測得數據如表1。

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

4.2 結論分析

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

（1）

（2）

是對應的。

5? 小結

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，地鐵施工現場附近的架空電線、地下水管、電纜外皮等都可能導致接地網畸變。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。③在測試過程中，若遇到干擾，可將測試儀器設置為手動測試，以減小雜散電流、電磁干擾等造成的影響。

參考文獻：

[1]國家發展和改革委員會.鄭州市城市軌道交通近期建設規劃（2014～2020年）.

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

[3]國家質量技術監督局.GB/T 17949.1-2000，接地系統的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則第1部分：常規測量[S].北京：中國標準出版社，2000.

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

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

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