探析大型儲(chǔ)氣罐接地電阻測試方法

摘要：在防雷裝置安全檢測中，防雷接地電阻的測試是其中一項(xiàng)最重要的部分，同時(shí)也是最基本的測試。尤其是在防雷裝置由于經(jīng)過一段時(shí)間的使用，會(huì)發(fā)生氧化、銹蝕，會(huì)遭受自然或人為機(jī)械力的破壞，設(shè)施本身經(jīng)常受到雷電沖擊，也會(huì)出現(xiàn)局部熔斷、損毀等現(xiàn)象，就如何通過對(duì)多點(diǎn)接地系統(tǒng)中接地電阻測試及時(shí)準(zhǔn)確判斷存在隱患點(diǎn)部位，為防雷檢測人員提供一定的幫助。

關(guān)鍵詞： 儲(chǔ)氣罐、接地電阻;測試方法;查找隱患;

0引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，人們對(duì)各類場所對(duì)雷擊災(zāi)害的預(yù)防越來越嚴(yán)苛，雷電災(zāi)害的發(fā)生往往對(duì)各類場所造成及其嚴(yán)重后果。根據(jù)近年來，對(duì)在晉城市嘉峰和端氏片區(qū)多個(gè)煤層氣輸氣管道線和大型儲(chǔ)氣罐防雷裝置檢測的實(shí)踐，利用電位降法和鉗形法兩種測試手段，通過對(duì)大型儲(chǔ)氣罐接地電阻測量，并分析影響所測接地電阻值的方法，據(jù)此對(duì)查找防雷裝置隱患點(diǎn)位的工作效率和結(jié)果的可靠性提出建議[1]。

1、接地電阻及其測試手段

防雷裝置是由接閃器、引下線、接地裝置組成。連線堅(jiān)固、地網(wǎng)可靠、泄流暢通是防雷技術(shù)中比較重要的一部分，即能夠通過使用接地裝置將直擊雷、感應(yīng)雷或其它形式的雷電導(dǎo)入大地。而大型儲(chǔ)氣罐除了安裝獨(dú)立避雷針以應(yīng)對(duì)直擊雷外，還需在罐體周圍安裝接地網(wǎng)，并通過鍍鋅扁鋼與罐體相連。接地電阻是接地電流通過接地極流向大地時(shí)的電阻，是衡量接地系統(tǒng)泄放雷電流能力的重要參數(shù)。目前，測量儲(chǔ)氣罐接地電阻的手段主要有電位降法和鉗形法兩種。

2、電位降法及其優(yōu)劣

電位降法是傳統(tǒng)的測試方法，測試儀器分手搖式和數(shù)字式，手搖式以國產(chǎn)ZC系列為代表，數(shù)字式有日本產(chǎn)4105A等。測試儀發(fā)出的交流電沿著被測接地電阻、大地和電流極流動(dòng)，接地電阻等于V/I見圖1所示。

C是電流輔助電極，P是電位輔助電極，兩個(gè)輔助電極插入地下，分別用測試線與接地極和測試儀連接。只要輔助電極離接地點(diǎn)E的距離足夠遠(yuǎn)，在直線布置時(shí)滿足EP之問的距離不少于20m，EC之問的距離不少于40m時(shí)，就認(rèn)為測得的結(jié)果符合要求。對(duì)于三角形布置時(shí)，則保持E只EC不少于40m，PC之間的距離不少于20m（見圖2）[2]。

電位降法的優(yōu)點(diǎn)在于兩個(gè)輔助電極的電阻值對(duì)測試結(jié)果沒有影響，抗干擾能力強(qiáng)，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。但對(duì)于大型儲(chǔ)氣罐來說，運(yùn)用電位降法的缺點(diǎn)是很突出的：

⑴、儲(chǔ)氣罐附近往往都是混凝土地面或者為防火堤等障礙所隔，打輔助電極非常困難。

⑵、由于電位降法測量的結(jié)果是接地網(wǎng)整體接地電阻值，因此必須將所測試的接地引線從斷接卡處打開，測試完畢再恢復(fù)。

安插輔助電極，打開然后再恢復(fù)引下線的螺栓對(duì)于動(dòng)輒數(shù)百，上千個(gè)接地點(diǎn)的儲(chǔ)氣庫來說，這樣就使得測試接地電阻的工作極其繁重，且環(huán)境不易完全滿足測試條件。當(dāng)測試人員沒有實(shí)際打開引下線，或輔助電極的放置位置、距離隨意安排的時(shí)候，測試結(jié)果也就失去了可信度。

3、鉗形法及其優(yōu)劣

鉗形法是接地電阻測試手段的一次革命。鉗形式分單口和雙口兩種，單口式有武漢三新電力設(shè)備制造有限公司ETCR2000型，雙口式則以德國美翠公司的M12124型為代表。使用鉗形法測試不需要打開接地極，直接將鉗口套在引下線上就可測得數(shù)據(jù)。如圖3所示。

鉗形法的測試原理是測量回路電阻，其鉗口部分由電位線圈和電流線圈組成，雙口式則是電位線圈和電流線圈分別放在兩個(gè)鉗口，電位線圈提供激勵(lì)信號(hào)，并在被測回路上感應(yīng)一個(gè)電動(dòng)勢E。在電動(dòng)勢E的作用下在被測回路產(chǎn)生電流I，測試儀對(duì)電動(dòng)勢E電流線圈感應(yīng)到的電流值I測量，從而根據(jù)R=E/I得到被測接地電阻R。其等效電路如圖4所示，測得的電阻實(shí)際為所測接地點(diǎn)對(duì)地電阻R1，和其它接地點(diǎn)對(duì)地電阻并聯(lián)值RO的和，當(dāng)接地點(diǎn)足夠多時(shí)，R1>R0R1+RO也就可以看做是R1的值，因此，鉗形法得以應(yīng)用的一個(gè)基本前提是，所測接地點(diǎn)必須構(gòu)成環(huán)路。所以對(duì)單點(diǎn)接地系統(tǒng)并不適用。

鉗形法用于大型儲(chǔ)氣罐地阻測量的優(yōu)越性是非常明顯的：

（1）、大型儲(chǔ)氣罐一般有8--12個(gè)接地點(diǎn)，它們上端與罐壁焊接，下端通過接地網(wǎng)相聯(lián)，彼此構(gòu)成環(huán)路，完全滿足鉗形法測試的要求[3]。

⑵、使用鉗形法測試，無需布置輔助電極，不受現(xiàn)場環(huán)境限制。也避免了由于輔助電極的位置、距離不合要求帶來的布輔助電極誤差。

⑶、不需要斷開接地點(diǎn)即可有選擇地測得該接地點(diǎn)的接地電阻值測量，極大地提高工作效率和測試結(jié)果的可信度。

⑷、當(dāng)接地引下線與罐體連接不良時(shí)，因不能形成環(huán)路，故鉗形法能發(fā)現(xiàn)這樣的缺陷。而傳統(tǒng)的電位降法測試的對(duì)地電阻仍是合格的，實(shí)際上此時(shí)該接地點(diǎn)已不起作用。

鉗形法的缺點(diǎn)主要是：

⑴、當(dāng)接地引下線過寬，或者引下線緊貼罐壁，鉗形口卡不下時(shí)無法測量。

⑵、在接地網(wǎng)電流較大時(shí)會(huì)受到干擾，從而影響測試。

⑶、在接地電阻值較大時(shí)，測試精度下降，一般表現(xiàn)顯示的測試值偏大。具體情況要在測試中進(jìn)行比對(duì)。

4、兩種測量方法的選用

鑒于防雷接地系統(tǒng)對(duì)預(yù)防雷擊災(zāi)害，保證儲(chǔ)氣罐安全的極端重要性，有必要在分清兩種測試方法優(yōu)劣的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際選用，在確保測試結(jié)果的可靠性的基礎(chǔ)上，兼顧測試工作效率。

⑴、在使用鉗形測試儀器前，應(yīng)測試1-2處數(shù)值后，打開接地?cái)嘟涌ǎ秒娢唤捣◤?fù)測，確認(rèn)測試結(jié)果可靠后正式開始。

⑵、在正常測試情況下主要采用鉗形法。

⑶、當(dāng)引下線不能卡入鉗口，或干擾較大不能測試時(shí)，改用電位降法。有的鉗形測試儀器可切換到電位降法測試功能，直接放線，打布置輔助電極即可測試，但仍必須打開引下線接地?cái)嘟涌ā?/p>

⑷、有時(shí)測得的數(shù)據(jù)較大時(shí)，應(yīng)采用電位降法反復(fù)測試，以確認(rèn)電阻值是否合格。在測試中曾多次遇到測得的電阻值大于10歐姆，而通過電位降法反復(fù)測試，數(shù)據(jù)均為合格的情況。不能僅依據(jù)鉗形法測得的數(shù)據(jù)得出接地電阻不合格的結(jié)論。

⑸、電位降法測試，遇到儲(chǔ)氣罐現(xiàn)場是混凝土地面，而無法插入輔助電極的探針時(shí)，可在混凝土地面上使用布或毛巾將探針蓋住，并在其周圍注入適量水（地面潮濕即可）。

5、結(jié)語

為把雷電災(zāi)害降低到最低程度，必須嚴(yán)格按規(guī)定對(duì)防雷裝置進(jìn)行定期檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改。

儲(chǔ)氣罐的防雷接地，對(duì)儲(chǔ)氣罐的安全運(yùn)行至關(guān)重要，僅年以來，就發(fā)生了多起大型儲(chǔ)氣罐雷擊著火事故。儲(chǔ)氣罐接地電阻測試，是保證儲(chǔ)氣罐防雷接地系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要工作。根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際，正確選擇接地電阻的測試方法，以鉗形法為主，兼采用電位降法，以提高測試工作效率，同時(shí)保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，科學(xué)分析測試結(jié)果，并對(duì)不合格接地點(diǎn)進(jìn)行及時(shí)處理，從而構(gòu)成維護(hù)儲(chǔ)氣罐防雷接地系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]GB/T21714-2105《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》

[2]DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》

[3]中國石油化工集團(tuán)公司環(huán)保安全局石油石化環(huán)境保護(hù)技術(shù)[M].[北京]中國石化出版社

作者簡介：王勇（1978—），男，漢族，山西沁水人，助理工程師，主要從事防雷檢測、設(shè)計(jì)施工、人工影響天氣、運(yùn)用氣象等研究。