一類防雷建筑物引下線導(dǎo)通測試及整改措施研究

◎蔡文君

研究目的及現(xiàn)狀：

防雷裝置包括接閃器、引下線和接地裝置。引下線指連接接閃器與接地裝置的金屬導(dǎo)體。防雷裝置的引下線應(yīng)滿足機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕和熱穩(wěn)定的要求。在裝設(shè)方式上，有設(shè)專用金屬線沿建筑物外墻明敷，有利用建筑物的金屬構(gòu)件（如消防梯等）、金屬煙囪、煙囪的金屬爬梯等，有利用建筑物內(nèi)混凝土中的鋼筋。但不管采用何種方式作引下線，均必須滿足其熱穩(wěn)定和機(jī)械強(qiáng)度的要求，保證強(qiáng)大雷電流通過不熔化。利用建筑物的金屬構(gòu)件作引下線時(shí)，應(yīng)將金屬部件之間連成電氣通路，以防產(chǎn)生反擊現(xiàn)象，引起火災(zāi)。

接地引下線的導(dǎo)通狀況直接影響接地電阻的阻值大小，而目前區(qū)內(nèi)外的研究多側(cè)重于電阻的測量方法、防雷工程和檢測裝置的設(shè)計(jì)，比如2001年李志江等研究防雷設(shè)計(jì)中土壤電阻率及其測量方法，2003年李立偉、鄒積巖發(fā)明了新型雙鉗口接地電阻在線測量儀，再如2020年付斌等對海上風(fēng)電機(jī)組碳纖維葉片防雷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及仿真分析，提出了一種金屬網(wǎng)結(jié)合接閃器的雙回路防雷系統(tǒng)，可減少葉片維護(hù)次數(shù)，提高風(fēng)機(jī)安全可靠性；對于引下線方面的研究側(cè)重于新材料的應(yīng)用，如李孟在2020年對電力系統(tǒng)中接地引下線材料進(jìn)行試驗(yàn)與研究，提出了鎧裝石墨帶用作接地引下線的可行性。而引下線在一類防雷建筑物中的導(dǎo)通情況少有問津，本研究通過對興安盟一類防雷建筑物的接地引下線的進(jìn)行導(dǎo)通測試，判斷其導(dǎo)通狀況，針對導(dǎo)通不良引下線提出建設(shè)性意見。

一、導(dǎo)通測試原理及實(shí)驗(yàn)方法

（一）導(dǎo)通測試原理

本實(shí)驗(yàn)利用智能型接地電阻測試儀（MS1027）對興安盟一類防雷場所防雷接地引下線的阻值進(jìn)行測量，根據(jù)檢測場所我們選擇三極直線法進(jìn)行檢測。圖1為三級法測電阻原理圖：

圖1 三級法測電阻原理圖

“三極”分別是指接地裝置測試極E，輔助電壓極P、和輔助電流極C，如圖1所示。測量時(shí)E、P、C三極放置在一條直線上且必須垂直于地網(wǎng)。按照接地電阻的概念，此時(shí)，E、P之間會(huì)得到一個(gè)接地極對地工頻電壓U，E、C之間通過大地形成回路得到回路工頻電流I，也即E點(diǎn)電流。通過歐姆定律R=U/I，最后得到被測接地裝置的工頻接地電阻R。一般測試儀表內(nèi)部會(huì)自置有工頻電源，按下測試鍵，通過內(nèi)部電路運(yùn)算直接顯示最終的工頻電阻測試值。

三極直線法是在接地電阻測試中使用最多和最普遍的方法，當(dāng)三極直線法運(yùn)用得當(dāng)，布線合理，能夠有效消除引線間的互感耦合影響，操作非常簡便。

（二）實(shí)驗(yàn)方法

1.在檢測之前，完成儀器校準(zhǔn)工作。裝上電池后，先進(jìn)行清零操作：將防雷接地電阻測試儀的電壓極、電流極和接地極相連，開機(jī)后進(jìn)入一個(gè)零點(diǎn)校準(zhǔn)，將設(shè)備進(jìn)行清零。

2.選取一類防雷建筑物，取一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，采用三級法的布線方法，將輔助線連接在兩個(gè)接地釘上，并以每隔5米的距離垂直打入地面，與接地極排成一條直線，確定接地釘插入在潮濕的土壤中，若土壤干燥，則要加足夠的水，使土壤潮濕，方可進(jìn)行測試，并記錄數(shù)據(jù)。

3.按上述方法將所有測試點(diǎn)測量完畢并記錄數(shù)據(jù)。若測得數(shù)值超出測量范圍，則說明該點(diǎn)位斷路并備注。

（三）實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

佩戴安全保護(hù)用具：絕緣手套、絕緣膠鞋、工作服、安全帽等，確保在無雷電或被測物不帶電時(shí)進(jìn)行測量。檢測儀器攜帶、使用時(shí)須輕拿輕放，避免劇烈震動(dòng)。

二、導(dǎo)通測試結(jié)果

對興安盟一類防雷場所進(jìn)行大量的檢測，將有代表性的三個(gè)一類防雷場所進(jìn)行系統(tǒng)的分析。

1.興安盟弘宇工程爆破有限公司引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 興安盟弘宇工程爆破有限公司引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)

表1反映了該單位庫房的引下線導(dǎo)通狀況，由表中可以看出，1、2號庫房阻值在正常范圍，導(dǎo)通效果良好，僅3號雷管庫引下線阻值較高，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出正常范圍。通過將3號雷管庫與1、2號炸藥庫引下線對比后發(fā)現(xiàn)，3號雷管庫引下線采用焊接方式，銹蝕嚴(yán)重，鍍鋅圓鋼直徑低于常規(guī)尺寸。

2.索倫國家基準(zhǔn)氣候站（制氫房）引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)（見表2）。

表2 索倫國家基準(zhǔn)氣候站（制氫房）引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)

表2反映了該制氫房的引下線導(dǎo)通狀況，由表中可以看出，制氫房導(dǎo)通狀態(tài)良好，除門前靜電欄阻值略高外，其余阻值均在正常范圍。通過現(xiàn)場分析后，發(fā)現(xiàn)門前靜電欄與地網(wǎng)采用螺栓連接，連接處的氧化層沒有處理干凈，導(dǎo)致門前靜電欄阻值稍微偏高。

3.興安盟通緣爆破有限責(zé)任公司引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)（見表3）。

表3 興安盟通緣爆破有限責(zé)任公司引下線導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)

表3反映了該庫房的引下線導(dǎo)通狀況，由表中可以看出，除人體靜電釋放柱沒有阻值外，其余阻值均在正常范圍。通過現(xiàn)場分析后，發(fā)現(xiàn)人體靜電釋放柱并未與地網(wǎng)連接，導(dǎo)致其沒有阻值。

三、整改措施研究

1.通過對興安盟弘宇工程爆破有限公司的現(xiàn)場勘測，1號炸藥庫螺栓松動(dòng)，建議采用防松動(dòng)螺絲或者加裝彈簧墊片。3號雷管庫引下線采用焊接方式，嚴(yán)重銹蝕，設(shè)備接地引下線最容易發(fā)生的腐蝕部位是從地下與水平接地體連接處，直到地面上1米處，因?yàn)榇颂幗拥匾戮€經(jīng)過兩種不同的腐蝕環(huán)境，腐蝕電位不同，特別容易發(fā)生因腐蝕電位不同而引起的電化學(xué)腐蝕。我們采取的措施是從地下與水平接地體連接處到地上與設(shè)備連接處均刷瀝清漆或防銹漆。建議引下線在地面以下區(qū)段每隔1-2年做一次防腐處理。

經(jīng)過后期整改，重新檢測，3號雷管庫的阻值為7.96Ω、7.72Ω，檢測結(jié)果為合格。

2.通過對索倫國家基準(zhǔn)氣候站（制氫房）的現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)門前靜電欄與地網(wǎng)采用螺栓連接，連接處的氧化層沒有處理干凈，造成連接處接觸不良。在防雷檢測過程中，為了保證檢測數(shù)據(jù)的說服力，會(huì)對各檢測點(diǎn)處的金屬物做相關(guān)處理。長期被放置在空氣中或者是室外下，金屬表面會(huì)產(chǎn)生一層氧化物，而這層氧化物又具有一定的絕緣性質(zhì)，如果沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)并做好清除工作，會(huì)導(dǎo)致檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性大大降低。因此，在防雷檢測過程中，要及時(shí)將金屬物表面的氧化層清除掉，或者是在設(shè)計(jì)之初，直接將接地裝置的材料更換為不銹鋼材料，避免對后期工作造成影響。

經(jīng)過后期整改，重新檢測，門前靜電欄的阻值為8.94Ω、9.02Ω，檢測結(jié)果為合格。

3.通過對興安盟通緣爆破有限責(zé)任公司的現(xiàn)場勘測，發(fā)現(xiàn)人體靜電釋放柱采用銅芯線Φ8mm的材料，采用螺栓連接方式與地網(wǎng)相連，由于銅芯線長期處于室外或地下，環(huán)境潮濕，銅的表面產(chǎn)生銅綠，時(shí)間一長，就會(huì)造成接觸不良。若將人體靜電釋放柱與地網(wǎng)進(jìn)行熱熔焊接連接在一起，可達(dá)到真正的分子結(jié)合，使接地裝置成為永久性的免維護(hù)的接地裝置。

經(jīng)過后期整改，重新檢測，人體靜電釋放柱的阻值為7.32Ω、7.64Ω，檢測結(jié)果為合格。

四、討論

一類防雷建筑物是具有LPZ1區(qū)爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的建筑物，因電火花而引起爆炸，會(huì)造成巨大破壞和人身傷亡，因此一類防雷建筑物引下線的導(dǎo)通狀況是重中之重，通過本次實(shí)驗(yàn)可以直觀地看到興安盟三處一類防雷場所接地引下線的實(shí)際導(dǎo)通狀況。但是導(dǎo)通測試數(shù)據(jù)不能作為接地引下線、地網(wǎng)好壞的唯一判據(jù)，在今后的研究中，還應(yīng)該將地網(wǎng)建設(shè)時(shí)間與所用材料作為變量進(jìn)行分析，并與之前測試數(shù)據(jù)進(jìn)行對比。

通過本次實(shí)驗(yàn)獲得的大量寶貴數(shù)據(jù)分析得出一些重要結(jié)論：

1.在一類防雷場所中，防雷引下線一般設(shè)在人們不易接近的地方。為防止防雷引下線受到機(jī)械外力損壞，可用角鋼或鋼管加以保護(hù)。

2.在一類防雷場所，一般采用螺栓連接，在連接時(shí)必須去除掉連接處的表面氧化層，若要使用焊接方式，需定期進(jìn)行維護(hù)。

3.若引下線年久失修，腐蝕嚴(yán)重，不能良好的將雷電流泄放至大地，建議在地面以下區(qū)段每隔1-2年做一次防腐處理。

由此可見定期進(jìn)行接地引下線導(dǎo)通測試在安全生產(chǎn)中的必要性。