探析大型儲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最重要的部分，同時也是最基本的測試。尤其是在防雷裝置由于經過一段時間的使用，會發(fā)生氧化、銹蝕，會遭受自然或人為機械力的破壞，設施本身經常受到雷電沖擊，也會出現(xiàn)局部熔斷、損毀等現(xiàn)象，就如何通過對多點接地系統(tǒng)中接地電阻測試及時準確判斷存在隱患點部位，為防雷檢測人員提供一定的幫助。

關鍵詞： 儲氣罐、接地電阻;測試方法;查找隱患;

0引言

隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，人們對各類場所對雷擊災害的預防越來越嚴苛，雷電災害的發(fā)生往往對各類場所造成及其嚴重后果。根據(jù)近年來，對在晉城市嘉峰和端氏片區(qū)多個煤層氣輸氣管道線和大型儲氣罐防雷裝置檢測的實踐，利用電位降法和鉗形法兩種測試手段，通過對大型儲氣罐接地電阻測量，并分析影響所測接地電阻值的方法，據(jù)此對查找防雷裝置隱患點位的工作效率和結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。連線堅固、地網可靠、泄流暢通是防雷技術中比較重要的一部分，即能夠通過使用接地裝置將直擊雷、感應雷或其它形式的雷電導入大地。而大型儲氣罐除了安裝獨立避雷針以應對直擊雷外，還需在罐體周圍安裝接地網，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ZC系列為代表，數(shù)字式有日本產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，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E的距離足夠遠，在直線布置時滿足EP之問的距離不少于20m，EC之問的距離不少于40m時，就認為測得的結果符合要求。對于三角形布置時，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)點在于兩個輔助電極的電阻值對測試結果沒有影響，抗干擾能力強，測量結果準確可靠。但對于大型儲氣罐來說，運用電位降法的缺點是很突出的：

⑴、儲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果是接地網整體接地電阻值，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。

安插輔助電極，打開然后再恢復引下線的螺栓對于動輒數(shù)百，上千個接地點的儲氣庫來說，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。當測試人員沒有實際打開引下線，或輔助電極的放置位置、距離隨意安排的時候，測試結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鉗口，電位線圈提供激勵信號，并在被測回路上感應一個電動勢E。在電動勢E的作用下在被測回路產生電流I，測試儀對電動勢E電流線圈感應到的電流值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，測得的電阻實際為所測接地點對地電阻R1，和其它接地點對地電阻并聯(lián)值RO的和，當接地點足夠多時，R1>R0R1+RO也就可以看做是R1的值，因此，鉗形法得以應用的一個基本前提是，所測接地點必須構成環(huán)路。所以對單點接地系統(tǒng)并不適用。

鉗形法用于大型儲氣罐地阻測量的優(yōu)越性是非常明顯的：

（1）、大型儲氣罐一般有8--12個接地點，它們上端與罐壁焊接，下端通過接地網相聯(lián)，彼此構成環(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、不需要斷開接地點即可有選擇地測得該接地點的接地電阻值測量，極大地提高工作效率和測試結果的可信度。

⑷、當接地引下線與罐體連接不良時，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地電阻仍是合格的，實際上此時該接地點已不起作用。

鉗形法的缺點主要是：

⑴、當接地引下線過寬，或者引下線緊貼罐壁，鉗形口卡不下時無法測量。

⑵、在接地網電流較大時會受到干擾，從而影響測試。

⑶、在接地電阻值較大時，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行比對。

4、兩種測量方法的選用

鑒于防雷接地系統(tǒng)對預防雷擊災害，保證儲氣罐安全的極端重要性，有必要在分清兩種測試方法優(yōu)劣的基礎上，結合實際選用，在確保測試結果的可靠性的基礎上，兼顧測試工作效率。

⑴、在使用鉗形測試儀器前，應測試1-2處數(shù)值后，打開接地斷接卡，用電位降法復測，確認測試結果可靠后正式開始。

⑵、在正常測試情況下主要采用鉗形法。

⑶、當引下線不能卡入鉗口，或干擾較大不能測試時，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斷接卡。

⑷、有時測得的數(shù)據(jù)較大時，應采用電位降法反復測試，以確認電阻值是否合格。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論。

⑸、電位降法測試，遇到儲氣罐現(xiàn)場是混凝土地面，而無法插入輔助電極的探針時，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、結語

為把雷電災害降低到最低程度，必須嚴格按規(guī)定對防雷裝置進行定期檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時整改。

儲氣罐的防雷接地，對儲氣罐的安全運行至關重要，僅年以來，就發(fā)生了多起大型儲氣罐雷擊著火事故。儲氣罐接地電阻測試，是保證儲氣罐防雷接地系統(tǒng)正常運行的主要工作。根據(jù)現(xiàn)場實際，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，同時保證測試結果的準確性，科學分析測試結果，并對不合格接地點進行及時處理，從而構成維護儲氣罐防雷接地系統(tǒng)可靠運行的重要環(huán)節(jié)。

參考文獻

[1]GB/T21714-2105《建筑物防雷裝置檢測技術規(guī)范》

[2]DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導則》

[3]中國石油化工集團公司環(huán)保安全局石油石化環(huán)境保護技術[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、設計施工、人工影響天氣、運用氣象等研究。