广播发射台防雷接地电阻值的检测

郭华颖

摘要：接地电阻是接地系统的重要技术参数，是衡量防雷装置工程质量的重要指标.本文结合国家相关技术标准，根据广播发射台站测量工作实践，分析了三种接地电阻测试仪的工作原理及适用范围，以及使用手摇电阻测试仪测量铁塔接地电阻的整个过程.

关键词：铁塔;接地电阻;防雷;测试

中图分类号：TU895  文献标识码：A  文章编号：1673-260X（2019）01-0086-03

1 前言

由于调频信号直线传播的特点，为提高信号的覆盖范围，确保收听质量，调频发射天线一般悬挂在较高的铁塔上面.铁塔相对于周边的环境，形成了比较突兀的目标，进而会导致被雷击的概率增加，雷击及其次生灾害往往会造成播出中断，甚至危及工作人员人身安全.赤峰地区年平均雷暴日32.4，属于中雷区，每年都会有雷电损坏广电设施的事情发生.为避免雷电及其次生灾害发生，铁塔需要依靠自身良好的接地及时地将雷电导入地下.因此在铁塔的日常维护当中，及时、准确地对接地电阻进行测量，确保阻值在合理范围之内就显得十分重要.

2 接地电阻的定义

接地电阻实质上是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻.

接地电阻有冲击接地电阻和工频接地电阻之分.冲击接地电阻是按通过接地体的电流为冲击电流时求得的接地电阻值，它对通过雷电电流时的情况下很有研究价值;而工频接地电阻是工频电流流过接地装置时，接地极与远方大地之间电阻.其数值等于接地装置相对远方大地的电压与通过接地极流入地中电流的比值.

在我们日常工作中所测得的接地电阻值数值是工频接地电阻值，故一般在不指明是哪一种接地电阻时，接地电阻均指工频接地电阻而言.为了便于衡量其接地电阻是否符合规范要求，可以通过计算公式转换.

转换计算公式为：R=ARi

式中：R-接地装置各支线的长度取值小于或等于接地体的有效长度le或者有支线大于le而取其等于le时的工频接地电阻（Ω）;A—换算系数， 其数值宜按图1确定;Ri—所要求的接地装置冲击接地电阻（Ω）.

3 接地电阻的测量方法

接地电阻测量仪常用的可以分为三类：手摇式地阻测量仪、数字式地阻测量仪、钳形地阻测量仪.这几种地阻仪的基本测量原理都是相同的，即：欧姆定律：R=U/I.但是，针对测试现场纷繁复杂的情况，三种仪表的性能测试方法和适用范围等却相差很大，下面进行具体分析.

3.1 手摇式电阻测量仪

手摇式电阻测试仪是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法.手摇式电阻测试仪以内部交流发电机（手摇式）作为电源.通过大概150r/min的摇动，测试仪此时可以看作是产生交变电流的恒流源.以上海第六电表厂生产的ZC29B-2型手摇式电阻测量仪为例（如图3所示），恒流源从E端和C端向接地体和电流辅助极送入交变恒流，该电流在被测体产生相应的交变电压值，仪器在E端和电压辅助极P端检测该交变电压值.数据经处理后，标度盘会显示被测接地体在所施加的交变电流下的电阻值.但是该类仪表及测试方法有以下缺点：由于两个辅助地极线较长，在许多现场无法满足;仪表精度很低，无法满足高精度地阻值的测量;由于是手摇式发电，故测试时手柄摇动速率对测试结果影响很大.

3.2 数字式地阻测试仪

数字式接地电阻测量仪摒弃了传统的人工手摇发电工作方式，采用先进的中大规模集成电路，应用DC/AC变换技术将三端钮、四端钮测量方式合并为一种机型的新型接地电阻测量仪.工作原理为由机内DC/AC变换器将直流变为交流的低频恒流， 经过辅助接地极和被测物组成回路，被测物上产生交流压降，经辅助接地极送入交流放大器放大， 再经过检波送入表头显示.借助倍率开关，一般可得到几个不同的量限：0～1Ω，0～10Ω，0～100Ω，0～1000Ω等.

其代表主要有BY2571接地电阻仪和日本共立的4102A、4105A等.这些仪表电路上为防止工频、射频干扰采用锁相环同步跟踪检波方式并配以开关电容滤波器，使仪表有一定的抗干扰能力，采用的DC/AC变换技术将直流变为交流的低频恒定電流更便于测量，允许辅助接地电阻在几个档位之间切化，测量结果影响较小.

3.3 钳形地阻测量仪

钳形地阻表是一种新颖的测量工具，它方便、快捷，外形酷似钳形电流表，测试时不需辅助测试桩，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地方便了地阻测量工作.钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用的设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线.

钳形地阻测量仪的测量原理是：钳形接地电阻测试仪钳口内有两个独立线圈，一个产生交流电压U，另一个用于测试回路电流I，测试框图如图2.钳住地线，接通电源后，可测得回路总电阻R总：

R总=Rx+Rz=U/I

式中：Rx—被测接地体接地电阻值;Rz—辅助测试电极接地电阻值.假如知道辅助测试电极接地电阻值Rz，就可算出被测接地体接地电阻Rx=R总-Rz.若Rz≤Rx，则Rx≈R总.

由于钳形地阻测试仪的特殊结构，受周围环境限制较小，使它可以很方便地作为电流表使用，很多这类仪表同时具有钳形电流表的功能.在测试时可使用一定频率的信号以排除干扰，以对在用设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线，而且测试时不需辅助测试极，极大地方便了地阻测量工作.不过因该表测出的是整个回路的阻抗，而不是电阻，故在单点接地系统中和对于已埋设好而尚未与设备连接的开路接地网中，该表所测数值与正常的接地电阻值相差比较大（基本上是偏高），其地阻就不能用该仪表进行测量.

4 使用手摇式地阻测试仪实地测量

本次测量的铁塔为内蒙古新闻出版广电局赤峰762台用于悬挂调频发射天线的自立塔，塔身为角钢材质，塔高82米.根据工程资料，本次选取铁塔的东北角进行接地测量.测量前，用钢锉锉掉待测点角钢的镀锌层.

4.1 测试仪表介绍

本次采用的ZC-29B-2型接地电阻测试仪由上海第六电表厂有限公司生产，其仪器界面如图3所示.

ZC-29B-2型接地电阻测试仪主要由5个部分组成，分别是：接线端子（图中的“E”“E”“P”“C”四个端子）;可旋转刻度盘;金属摇柄;表头（标度盘）;量程选择旋钮;

其仪器附件包括：5m导线一根;20m导线一根;40m导线一根;辅助探棒两根.

利用ZC-29B-2型接地电阻测试仪测试铁塔的接地电阻系统连接如图4所示：

（1）“E”—“E”端短接;

（2）5M导线一段连接接线柱“E”，一端连接铁塔待测点;

（3）20M导线一段连接接线柱“P”，一端连接探棒1，并利用铁锤将探棒1砸入土中;

（4）40M导线一段连接接线柱“C”，一端连接探棒2，并利用铁锤将探棒2砸入土中;

（5）确保铁塔待测点、探棒1、探棒2在一条直线上.

4.2 测试过程

（1）将仪表置于水平位置，利用调零螺丝将指针调至“0”点中心线上;

（2）先将倍率选择旋钮扭至“×10”档位，将刻度盘旋钮调至“9”，转动金属摇柄至150r/min，发现指针偏离过大;逐步调整刻度盘旋钮至“1”，转动金属摇柄，发现指针仍然偏离过大，说明倍率档位选择不当;

（3）先将倍率选择旋钮扭至“×1”档位，将刻度盘旋钮调至“9”，转动金属摇柄至150r/min，发现指针偏离过大;逐步调整刻度盘旋钮至”1”，转动金属摇柄，发现指针仍然偏离过大，说明倍率档位选择仍然不当;

（4）先将倍率选择旋钮扭至“×0.1”档位，将刻度盘旋钮调至“9”，转动金属摇柄至150r/min，发现指针偏离较大，说明倍率选择正确，但刻度盘未调整好;逐步调整刻度盘旋钮至“4.4”时，转动金属摇柄，发现指针基本在0位，说明倍率和刻度盘选择均正确.

4.3 测试结果分析

综合以上过程，铁塔接地电阻为4.4（刻度盘读数）×0.1（倍率）=0.44Ω.根据GB 50689-2011《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》要求，本次测试的铁塔接地电阻符合国家标准.

5 结束语

做好铁塔的接地电阻测试工作，不仅仅是广播发射维护工作中的一项重要内容，而且能够起到预防雷击及其次生灾害，保障安全播出的重要作用.

参考文献：

〔1〕GB/T 21431-2015.建筑物防雷装置检测技术规范[S].

〔2〕GB 50343-2012.建筑物電子信息系统防雷技术规范[S].

〔3〕DL475-92.接地装置工频物性参数的测量导则.

〔4〕周国军，黄玲霞，周维才，周正明，江波.浅论防雷接地电阻值的检查[J].贵州气象，2010（增刊）.