钳型接地电阻测试仪在防雷检测中的应用

林世祺, 曲 胜, 黄少强, 贾 杨, 黄如松

(中山市防雷设施检测所, 广东 中山 528400)

钳型接地电阻测试仪在防雷检测中的应用

林世祺, 曲 胜, 黄少强, 贾 杨, 黄如松

(中山市防雷设施检测所, 广东 中山 528400)

介绍了钳型接地电阻测试仪的测试原理,分析了钳型接地电阻测试仪的测量方法、应用场合以及注意事项。指出钳型接地电阻测试仪具有测试快速、操作简单等优点,对相关防雷设施的接地电阻测量具有一定的指导意义。

钳型接地电阻测试仪; 接地电阻; 测量方法; 现场检测

0 引 言

钳型接地电阻仪(简称钳型表)是对传统接地电阻测量技术的重大突破,广泛应用于电力、电信、气象防雷、建筑及工业电气设备的接地电阻测量。

1 工作原理

钳型表主要是为了克服测量接地电阻时需要打辅助接地极的困难而研制的,其钳口部分由电压线圈和电流线圈组成。电压线圈提供激励信号,并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下,在被测回路产生电流I。钳型表对E及I进行测量,并通过R=E/I得到环形导体或接地回路电阻R,并显示出R值。

电阻测量的条件:① 形成闭合回路;② 多点接地系统。如果被测接地不满足闭合回路条件,就只能产生感应电动势,而无感应电流,因此就无法测量出非闭合导体电阻。

2 接地电阻测量方法

2.1 多点接地系统

(1) 自然接地体接地电阻测量。当被保护物上的避雷网(带)有多根引下线时,每根引下线对应有一个接地极。如果这几个接地极做闭合等电位联结,所测得的电阻并非是接地极的接地电阻,而是接地极的综合回路的电阻值。

按照目前建筑施工的工艺水平和防雷规范要求,多数建筑物均利用混凝土内钢筋、钢柱作为自然引下线,借助基础主筋作为自然接地极,把整幢建筑物构成多个等电位闭合回路或类似法拉第笼,且引下线和接地极都隐蔽在混凝土内。此时用钳式电阻测试仪检测,所测得的是建筑物内部钢筋焊接或绑扎形成的回路电阻。通常情况下,当建筑物内的钢筋连接为有效焊接时,测得的回路电阻值为0.2～0.6 Ω,当建筑物内的钢筋连接为绑扎时,测得的回路电阻值为200～300 Ω或更大。

(2) 人工接地体接地电阻测量。当防雷装置的接地极由两个或以上独立接地极单体组成时,所测的接地电阻值随接地极之间的距离、周围环境和连接方式等的变化而变化。距离短、周围土壤电阻率低、连接良好时,所测得的电阻值偏小,反之则偏大。

建(构)筑物的整体接地电阻值与各独立接地极的单体接地电阻值的关系为

式中:Rx——预测的防雷引下线接地电阻;

Rn——建筑物其他防雷引下线接地电阻。

测试等效电路如图1所示。

图1 测试等效电路

设R0为R1、R2、…、Rn所有其他接地体的接地电阻并联后的等效电阻。虽然R0并不是通常的电工学意义上的并联值,但它会比电工学意义上的并联值稍大。由于每一个接地体的接地半球比接地体之间的距离要小得多,而接地点数量很大,因此R0要比Rx小得多,因此可以从工程角度假设R0=0,这样测得的电阻应为Rx。通过多次不同环境、不同场合下与传统方法对比试验,证明上述假设完全合理。

2.2 单个接地极和少点接地系统的电气连通测试

从测试原理来说,钳型表只能测量回路电阻且需要多回路(至少四回路),且测出的电阻值是回路中的总电阻,只有Rx>>1/(1/R1+1/R2+…+1/Rn)时,该电阻值才近似于要测的接地电阻。这个条件在很多情况下,尤其是在单点接地系统中是不满足的。但可以利用一根测试线及防雷引下线附近的接地极,人为地制造一个或几个回路,从而形成多回路,然后再进行测试。例如,附近的其他接地极、已埋地金属管道、建筑地网等,通过辅助导线构成闭合回路,再测试接地极接地电阻。另外,在平时检测中,也可以使用钳型表测量单个接地极和少点接地系统的电气连通情况。

3 现场检测应用

(1) 单个接地极或少点接地系统的电气连通应用。在被测接地体RA附近找到一个独立的接地较好的接地体RB(例如临近的管道、建筑物等),并将RA和RB用一根测试线连接起来。由于钳型表所测的阻值是两个接地电阻和测试线阻值的串联值,将测试线头尾相连即可用钳型表测出测试线的阻值。如果钳型表的测量值小于1 Ω,则可判断这两个接地体有电气连通。

(2) 建(构)筑物电气连通的应用。判断建筑物接地网间电气连接是否良好,建筑物防雷引下线是否断裂,高层建筑物门窗是否做等电位联结。

(3) 加油站接地系统的应用。① 储油罐、装卸点电气连通测量;② 测试加油机接地是否良好;③ 加油枪电气连接测试;④ 判断独立避雷针与油罐是否电气连接。

(4) 电气和电子系统的应用。

4 注意事项

(1) 自检过程中,不要扣压扳机,不能张开钳口,不能钳任何导线。

(2) 钳型表接合面要保持清洁。测量时,避免过于接近铁磁物质。

(3) 测试辅助线应尽量短直。

5 结 语

钳型表最大的特点是不必设置辅助接地极,可以比较准确地测出接地回路电阻,其优点是测试快速、操作简单,缺点是不能满足高精度测量要求。但只要检测人员熟悉钳型表的工作原理和方法,在实际防雷检测中还是能减少现场检测人员的工作量,提高检测效率。

[1] GB/T 21431—2008 建筑物防雷装置检测技术规范[S].

[2] GB 50057—2010 建筑物防雷设计规范[S].

[3] 谢宝永,叶平.人工接地装置的接地电阻测量与分析[J].广东气象,2005,27(S1):21-23.

[4] 杨宗美,郭金良,龚家军.防雷装置跟踪系统中常见问题的分析[J].现代建筑电气,2013,4(12):43-45.

Application of Clamp Ground Resistance Tester in Lightning Detection

LIN Shiqi, QU Sheng, HUANG Shaoqiang, JIA Yang, HUANG Rusong

(Zhongshan Lightning Protection Facility for Testing, Zhongshan 528400, China)

This paper introduced the measuring priniple of clamp ground resistance tester.The measurement methods,applications places,and precautions were analyzed.The clamp ground resistance tester has the advantages of rapid testing and easy operation.It can provide

for the grounding resistance measuring of related lightning protection facility.

clamp ground resistance tester; ground resistance; measurement method; field detection

林世祺(1981—),男,工程师,从事建筑电气与电子防雷方面的研究。

TU 856

B

1674-8417(2015)01-0029-03

2014-08-21

曲 胜(1986—),男,从事防雷设施检测工作。

黄少强(1986—),男,从事防雷设施检测工作。

贾 杨(1985—),男,从事防雷设施检测工作。

黄如松(1985—),男,从事防雷设施检测工作。