廣播發(fā)射臺防雷接地電阻值的檢測

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)合國家相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)廣播發(fā)射臺站測量工作實(shí)踐，分析了三種接地電阻測試儀的工作原理及適用范圍，以及使用手搖電阻測試儀測量鐵塔接地電阻的整個過程.

關(guān)鍵詞：鐵塔;接地電阻;防雷;測試

中圖分類號：TU895? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? 文章編號：1673-260X（2019）01-0086-03

1 前言

由于調(diào)頻信號直線傳播的特點(diǎn)，為提高信號的覆蓋范圍，確保收聽質(zhì)量，調(diào)頻發(fā)射天線一般懸掛在較高的鐵塔上面.鐵塔相對于周邊的環(huán)境，形成了比較突兀的目標(biāo)，進(jìn)而會導(dǎo)致被雷擊的概率增加，雷擊及其次生災(zāi)害往往會造成播出中斷，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、準(zhǔn)確地對接地電阻進(jìn)行測量，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接地體的電流為沖擊電流時求得的接地電阻值，它對通過雷電電流時的情況下很有研究價值;而工頻接地電阻是工頻電流流過接地裝置時，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遠(yuǎn)方大地的電壓與通過接地極流入地中電流的比值.

在我們?nèi)粘９ぷ髦兴鶞y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，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，可以通過計算公式轉(zhuǎn)換.

轉(zhuǎn)換計算公式為：R=ARi

式中：R-接地裝置各支線的長度取值小于或等于接地體的有效長度le或者有支線大于le而取其等于le時的工頻接地電阻（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 接地電阻的測量方法

接地電阻測量儀常用的可以分為三類：手搖式地阻測量儀、數(shù)字式地阻測量儀、鉗形地阻測量儀.這幾種地阻儀的基本測量原理都是相同的，即：歐姆定律：R=U/I.但是，針對測試現(xiàn)場紛繁復(fù)雜的情況，三種儀表的性能測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 手搖式電阻測量儀

手搖式電阻測試儀是一種較為傳統(tǒng)的測量儀表，它的基本原理是采用三點(diǎn)式電壓落差法.手搖式電阻測試儀以內(nèi)部交流發(fā)電機(jī)（手搖式）作為電源.通過大概150r/min的搖動，測試儀此時可以看作是產(chǎn)生交變電流的恒流源.以上海第六電表廠生產(chǎn)的ZC29B-2型手搖式電阻測量儀為例（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端檢測該交變電壓值.數(shù)據(jù)經(jīng)處理后，標(biāo)度盤會顯示被測接地體在所施加的交變電流下的電阻值.但是該類儀表及測試方法有以下缺點(diǎn)：由于兩個輔助地極線較長，在許多現(xiàn)場無法滿足;儀表精度很低，無法滿足高精度地阻值的測量;由于是手搖式發(fā)電，故測試時手柄搖動速率對測試結(jié)果影響很大.

3.2 數(shù)字式地阻測試儀

數(shù)字式接地電阻測量儀摒棄了傳統(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、四端鈕測量方式合并為一種機(jī)型的新型接地電阻測量儀.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)過輔助接地極和被測物組成回路，被測物上產(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)過檢波送入表頭顯示.借助倍率開關(guān)，一般可得到幾個不同的量限：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恒定電流更便于測量，允許輔助接地電阻在幾個檔位之間切化，測量結(jié)果影響較小.

3.3 鉗形地阻測量儀

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

鉗形地阻測量儀的測量原理是：鉗形接地電阻測試儀鉗口內(nèi)有兩個獨(dú)立線圈，一個產(chǎn)生交流電壓U，另一個用于測試回路電流I，測試框圖如圖2.鉗住地線，接通電源后，可測得回路總電阻R總：

R總=Rx+Rz=U/I

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

由于鉗形地阻測試儀的特殊結(jié)構(gòu)，受周圍環(huán)境限制較小，使它可以很方便地作為電流表使用，很多這類儀表同時具有鉗形電流表的功能.在測試時可使用一定頻率的信號以排除干擾，以對在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測量，而不需切斷設(shè)備電源或斷開地線，而且測試時不需輔助測試極，極大地方便了地阻測量工作.不過因該表測出的是整個回路的阻抗，而不是電阻，故在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中和對于已埋設(shè)好而尚未與設(shè)備連接的開路接地網(wǎng)中，該表所測數(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)行測量.

4 使用手搖式地阻測試儀實(shí)地測量

本次測量的鐵塔為內(nèi)蒙古新聞出版廣電局赤峰762臺用于懸掛調(diào)頻發(fā)射天線的自立塔，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)行接地測量.測量前，用鋼銼銼掉待測點(diǎn)角鋼的鍍鋅層.

4.1 測試儀表介紹

本次采用的ZC-29B-2型接地電阻測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型接地電阻測試儀主要由5個部分組成，分別是：接線端子（圖中的“E”“E”“P”“C”四個端子）;可旋轉(zhuǎn)刻度盤;金屬搖柄;表頭（標(biāo)度盤）;量程選擇旋鈕;

其儀器附件包括：5m導(dǎo)線一根;20m導(dǎo)線一根;40m導(dǎo)線一根;輔助探棒兩根.

利用ZC-29B-2型接地電阻測試儀測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)線一段連接接線柱“E”，一端連接鐵塔待測點(diǎn);

（3）20M導(dǎo)線一段連接接線柱“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)線一段連接接線柱“C”，一端連接探棒2，并利用鐵錘將探棒2砸入土中;

（5）確保鐵塔待測點(diǎn)、探棒1、探棒2在一條直線上.

4.2 測試過程

（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)中心線上;

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

（3）先將倍率選擇旋鈕扭至“×1”檔位，將刻度盤旋鈕調(diào)至“9”，轉(zhuǎn)動金屬搖柄至150r/min，發(fā)現(xiàn)指針偏離過大;逐步調(diào)整刻度盤旋鈕至”1”，轉(zhuǎn)動金屬搖柄，發(fā)現(xiàn)指針仍然偏離過大，說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，將刻度盤旋鈕調(diào)至“9”，轉(zhuǎn)動金屬搖柄至150r/min，發(fā)現(xiàn)指針偏離較大，說明倍率選擇正確，但刻度盤未調(diào)整好;逐步調(diào)整刻度盤旋鈕至“4.4”時，轉(zhuǎn)動金屬搖柄，發(fā)現(xiàn)指針基本在0位，說明倍率和刻度盤選擇均正確.

4.3 測試結(jié)果分析

綜合以上過程，鐵塔接地電阻為4.4（刻度盤讀數(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)計規(guī)范》要求，本次測試的鐵塔接地電阻符合國家標(biāo)準(zhǔn).

5 結(jié)束語

做好鐵塔的接地電阻測試工作，不僅僅是廣播發(fā)射維護(hù)工作中的一項重要內(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.

參考文獻(xiàn)：

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