建筑物防雷接地裝置電阻值檢測研究

魏琳琳

摘要：雷電是天空中瞬態強電磁輻射的天氣現象，伴隨閃電將其蘊藏的能量在瞬間釋放，產生強大的雷電流，其熱效應，電磁效應等對高達建筑物，電力設施，極端及電子設備造成嚴重的破壞，為人類生活帶來巨大的影響。防雷設計是建筑物電氣設計中的重要環節，工程質量直接影響建筑物中電氣設備的適用安全，對建筑物防雷接地裝置進行檢測很有必要，建筑物防雷檢測中接地電阻測量是重要的內容，本文對接地電阻測量方法及測量儀器原理介紹，分析檢測結果，提出減少檢測偏差的措施。

關鍵詞：建筑物;防雷接地裝置;電阻值檢測

中圖分類號：TP393

文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2020）04-0250-02

收稿日期：2019-11-02

雷電是自然現象，雷擊時有強大的電流通過，會危害到建筑電氣設備正常工作。建筑物防雷工程實施非常必要。防雷接地裝置是有效防雷減災的技術，防雷接地裝置重要性要求必須進行接地電阻準確測量，排除測量中出現的誤差，為檢測單位提供科學的測量數據。接地電阻值是建筑物防雷施工中的重要測量參數，傳統接地電阻測試是人工測讀，不能體現接地電阻值的連續變化，一些要經常測量的場所對電阻自動采集需求突出，接地電阻自動監測系統能對多點接地電阻數據進行采集，可用于氣象系統觀測業務需要。檢測物種接地電阻是防雷檢測的重要環節，一些重要場所需要監測接地電阻長時間，由于受到人員等因素影響，在工作中具有很大困難。目前測量接地電阻儀器設備可以準確地測量接地裝置電阻值，但儀器設備存在一些缺點，不能實現對多地點的接地電阻進行長期有效監測，需要測量人員現場測量。自動電阻檢測儀可以實現對多層土壤電阻率的即時測量，實現對測量數據的結果顯示，綜合統計，信息發布等操作。

1 雷電對建筑物的危害

隨著科技的進步，大氣電學作為新興學科飛速發展，地球是帶電球體，空氣中含有大量帶電自立，雷電產生是大地表層局部小規模放電現象。雷電是發生于天空中的具有破壞性的天氣現象，受地表熱輻射的影響，導致溫度升高，密度降低，上升中的空氣中水蒸氣熱能轉為勢能，溫度降低冷卻凝結成水滴，水滴與冰晶離子摩擦帶電荷，云層發展成大云團，云團內不同極性的電荷密度增大到強度穿擊空氣，云團空隙變為導電性，通道，正負電荷通過導電通道中和發生放電[1]。

云層中正負電荷放電產生閃電，閃電溫度是太陽表面溫度的3-5倍，放電中釋放大量熱能，使空氣體積迅速膨脹爆炸。帶電荷云層靠近大地突出于地面的建筑物感應到反電荷，電荷電場增大引起云層對地放電，雷電形成導電通道沿途釋放高熱量，瞬間的電磁場，對建筑物與人身造成傷害。

雷電是云雨中不同符號電荷中心放電過程，根據雷電形式分為云閃與地閃。根據雷電對建筑物造成損害的方式分為直擊雷，球形雷，感應雷。雷電對超高層智能建筑破壞作用是由電流引起，危害形式主要有閃電直接擊在建筑物上散發熱能效應，瞬間高溫引起建筑物燃燒，可燃物燃燒引起火災，危害建筑物與人員設備安全。雷電襲擊中架空輸電線路時，雷電中蘊含的能力侵入室內，造成設備損壞。雷電擊中建筑物時，通過防雷裝置將雷電流導入大地，產生幾百千伏的高電動勢，使能量沿金屬管線傳播破壞電氣設備。

隨著我國城市化進程加快，投資建設智能化高層辦公樓興起，超高層智能化辦公建設成為某個地區最高點，智能辦公類內配備大量計算機等電子設備，設備對工程運行環境要求高，易受到雷電磁感應影響，傳統避雷裝置通過建筑物結構鋼筋壁壘引下線導入大地，導入中雷電流在傳輸空間附近產生強大交變電磁場，通過在空間相鄰電源上感應雷電流造成破壞，傳統直擊雷防護系統不能保護超高層建筑內電氣設備的安全。開展超高層辦公類雷電災害防護是研究工作的重點內容。采用有效的雷電防護技術，使其最大限度減輕雷擊造成的災害，對提高超高建筑物雷電防護意義重大。

2 接地裝置簡介

接地的目的主要是滿足電氣設備工作性能需要，保障工作人員與設備安全，電子設備要穩定工作，必須有可靠的工作回路，需要有良好的接地保障。電氣設備正常工作必須減少雜訊干擾，通過合理的接地實現?？茖W的接地可以保障電子設備系，統正常，是防雷系統工程中的重要環節，合理的接地目的是疏導雷擊產生的能量，屏蔽各種電磁信號干擾，消除干擾產生的影響等[2]。

由于功能不同的接地裝置分為安全接地與工作接地。安全接地是電氣設備正常運行中不帶電的金屬外殼，建筑物帶有鋼筋梁柱，建筑物內的金屬結構等接地，設備的金屬外殼工作中不帶電，接地的作用是防止異常下電氣設備絕緣損壞導致人員觸電，主要作用是保護設備人身安全。安全接地具有消除電磁干擾的作用。電力設備的正常工作需要的接地為工作接地，通過對電力系統某點接地，如中性點接地，使電氣設備可靠運行。工作接地可以直接接地，或經特殊裝置接地。三相負荷出現不對稱時，零序電流通過工作接地流過，通信系統防靜電接地，防干擾接地也是工作接地。

防雷接地主要是為防止雷擊造成電位抬高造成損害的接地，直擊雷防護裝置受雷擊時，雷電流通過引下線進人大地，使得引下線電壓驟升，地電位升高現象可能危及人身設備安全，防雷接地裝置電阻是衡量接地裝置質量的重要參數，是電流流人大地流向另一接地體的電阻，包括接地線與接地體本身的電阻，與大地的電阻接的觸電阻，及接地之間大地電阻。接地電阻分為沖擊接地電阻與工頻接地電阻。

重復接地是供電系統中將中性點直接接地，在三相四線制中性點接地線路中，零干線每隔一段距離需要接地，如接地大于50m，接地處零線需要重復接地。如對接地種類細分，可以列出更多的接地，實際運行中將其合并為一，形成統一的接地為共用接地。

3 接地電阻測量原理

3.1 聯合接地

聯合接地是目前應用最廣泛的經濟的接地技術，其主要優點是減低了接地電阻值，減少接地裝置可能出現的電位差，城市建筑物智能化高，電子系統結構復雜，聯合接地在實際工程中應用實用。聯合接地是低阻抗的籠型網絡，可以降低內部空間電子干擾強度，滿足不同設備EMI要求，減少項目費用投入[3]。

采用聯合接地系統接地電阻值對系統內部過電壓安全防護不會產生很大影響，但接地要滿足降低雜訊干擾等要求，接地電阻增大會產生很多問題，大電流流人大地時，接地系統暫態高電位增大，使附近發生接觸電壓傷害事故。大量雷電流無法快速泄入大地，進人電子系統可能引起嚴重的電磁干擾。野外孤立建筑物如地質條件較差，難獲得第接地電阻可放寬要求，聯合接地系統電阻值應根據環境等因素分析，符合技術經濟性原則。某些特殊場合如危險場所獨立避雷針，可采用獨立接地。獨立接地運行一段時間后，由于設備變動，可能破壞獨立地網要求安全距離，建立完整接地系統資料檔案十分重要。

不同種類的設備，由于工作性質不同，對接地裝置接地電阻有不同要求。如接地裝置具有較高的接地電阻值，將降低防雷性能，科學合理的接地電阻值標準十分重要。

接地工程測量包括土壤電阻率與接地電阻測量，評價接地裝置質量主要看其結構形式是否合理，接地電阻值必須通過儀表測量得出，目前常用的測量方法有很多需要改進的地方?，F.有研究水平下，排除可能干擾測量結果的因素，要避免雨后測量，測量接地電阻時斷開接地母線測試斷接卡，導線避免在測量時相互纏繞。

3.2 接地電阻測量方法

接地電阻測量方法理論簡單，但要想得到精確的接地電阻值比較困難，測量方式及對測量儀器的適用都會影響測量精度。測得裝置接地電阻值原理是使用電流裝置將電流注入大地，設置電流輔助極，將電流收集返流回電源，用于測量的電流輔助電極有接地電阻。要想得到準確的接地電阻，需要測量準確的電壓值，電流輔助極接地裝置距離直接影響電位點位置，零電位點與土壤分布及地形地貌等因素有關[4]。

接地電阻測量方法有電壓電流測算法，比率計法，電橋法等，測量接線對測準接地電阻值非常重要，常用的接線方法有三極法，三角形法，三極法普遍用于測量體積不大的接地裝置，大型接地網系統電阻測量方法通常采用三角形法。采用三角形法測量接地網接地電阻簡單，但多數情況下簡化與實際情況相差較大，存在一定誤差。四極法用于測量大型接地網，在三極法基礎上增加輔助接地極形成。

接地電阻自動監測系統將接地極數數目增至五個，可同時測得不同地點勿讓電阻率值，每個觀測站安裝接地電阻檢測儀，負責監測不同接地裝置的接地電阻。每臺檢測儀有固定的站點號，PC機通過遍歷串口號可以完成對檢測儀站點的控制。系統的安裝分為基礎建設與儀器調試。首先選定測試場地，進行測試布線等工作，選擇儀器安裝位置，如在室外安裝必須安裝戶外機箱，達到遮陽壁溫的等作用，如在室內安裝需要為測試線人室內通道，選擇無線傳輸方式系統需要安排網絡接入。

3.3 接地電阻測量偏離對策

實際測量中，不能避免接地電阻測量值的誤差，天氣，檢測技術方法等都會對最終準確度產生影響。為有效降低測量值的誤差，應采取有效措施進行改進。在進行接地電阻測量時應選擇天氣情況較好的時間，不要出現土壤凍結現象。進行接地電阻測量前，需檢測測量儀器，在使用期限內使用保證測量值的準確性。檢測時結合檢測對象需求選擇合適的儀器，注意檢查接地回路是否安全可靠。

接地電阻測量時使用的儀器保持高低電壓供電路距離，減少相互干擾，進行地網檢測時，帶電因素會影響測量結果，要查處原因解決。檢測方法選擇要對被測對象接地電阻有了解，多方位測試。工作人員操作中會對電阻值測量結果產生影響，要保證檢測儀器三極對應在一條直線上。

進行接地電阻測量的儀器主要有數字式，鉗形式與手搖式，三種測量儀采用歐姆定律原理，要結合實際情況選擇儀器需，選擇適宜的儀表測量。數字式接地電阻測量儀是引用先進的集成電路制成，主要采用DC/AC變換技術合成的新接地電阻測量儀，可以將直流電變為交流電低頻恒流，經過輔助接地后成為具體的回路。手搖式接地測量儀是傳統的測量儀。

鉗形地阻測量儀工作原理是測量儀鉗口內存在獨立線圈，用于產生交流電壓，測試回路電流，鉗住地面后，可以了解回路電阻。必須有供電流流過的閉合回路，根據歐姆定律計算阻值，鉗形地阻測量出非需要的準確電阻，在單點接地系統中和埋設相關設備。

參考文獻：

[1]趙良.沖擊接地電阻值與工頻接地電阻值的關系[J].電世界，201 3，54（12）：46-47.

[2]戴惠忠.建筑物防雷接地裝置電阻值檢測探析[J].科學之友，2012（7）：25-26.

[3]周國軍，黃玲霞，周維才，等.淺論防雷接地電阻值的檢測[J].貴州氣象，2010，34（S2）：190-193.

[4]陳奇，耿奇峰.建筑物接地阻值與等電位連接[J].內蒙古氣象，2010（2）：55-56.

[通聯編輯：光文玲]