建筑物防雷接地装置电阻值检测研究

魏琳琳

摘要：雷电是天空中瞬态强电磁辐射的天气现象，伴随闪电将其蕴藏的能量在瞬间释放，产生强大的雷电流，其热效应，电磁效应等对高达建筑物，电力设施，极端及电子设备造成严重的破坏，为人类生活带来巨大的影响。防雷设计是建筑物电气设计中的重要环节，工程质量直接影响建筑物中电气设备的适用安全，对建筑物防雷接地装置进行检测很有必要，建筑物防雷检测中接地电阻测量是重要的内容，本文对接地电阻测量方法及测量仪器原理介绍，分析检测结果，提出减少检测偏差的措施。

关键词：建筑物;防雷接地裝置;电阻值检测

中图分类号：TP393

文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2020）04-0250-02

收稿日期：2019-11-02

雷电是自然现象，雷击时有强大的电流通过，会危害到建筑电气设备正常工作。建筑物防雷工程实施非常必要。防雷接地装置是有效防雷减灾的技术，防雷接地装置重要性要求必须进行接地电阻准确测量，排除测量中出现的误差，为检测单位提供科学的测量数据。接地电阻值是建筑物防雷施工中的重要测量参数，传统接地电阻测试是人工测读，不能体现接地电阻值的连续变化，一些要经常测量的场所对电阻自动采集需求突出，接地电阻自动监测系统能对多点接地电阻数据进行采集，可用于气象系统观测业务需要。检测物种接地电阻是防雷检测的重要环节，一些重要场所需要监测接地电阻长时间，由于受到人员等因素影响，在工作中具有很大困难。目前测量接地电阻仪器设备可以准确地测量接地装置电阻值，但仪器设备存在一些缺点，不能实现对多地点的接地电阻进行长期有效监测，需要测量人员现场测量。自动电阻检测仪可以实现对多层土壤电阻率的即时测量，实现对测量数据的结果显示，综合统计，信息发布等操作。

1 雷电对建筑物的危害

随着科技的进步，大气电学作为新兴学科飞速发展，地球是带电球体，空气中含有大量带电自立，雷电产生是大地表层局部小规模放电现象。雷电是发生于天空中的具有破坏性的天气现象，受地表热辐射的影响，导致温度升高，密度降低，上升中的空气中水蒸气热能转为势能，温度降低冷却凝结成水滴，水滴与冰晶离子摩擦带电荷，云层发展成大云团，云团内不同极性的电荷密度增大到强度穿击空气，云团空隙变为导电性，通道，正负电荷通过导电通道中和发生放电[1]。

云层中正负电荷放电产生闪电，闪电温度是太阳表面温度的3-5倍，放电中释放大量热能，使空气体积迅速膨胀爆炸。带电荷云层靠近大地突出于地面的建筑物感应到反电荷，电荷电场增大引起云层对地放电，雷电形成导电通道沿途释放高热量，瞬间的电磁场，对建筑物与人身造成伤害。

雷电是云雨中不同符号电荷中心放电过程，根据雷电形式分为云闪与地闪。根据雷电对建筑物造成损害的方式分为直击雷，球形雷，感应雷。雷电对超高层智能建筑破坏作用是由电流引起，危害形式主要有闪电直接击在建筑物上散发热能效应，瞬间高温引起建筑物燃烧，可燃物燃烧引起火灾，危害建筑物与人员设备安全。雷电袭击中架空输电线路时，雷电中蕴含的能力侵入室内，造成设备损坏。雷电击中建筑物时，通过防雷装置将雷电流导入大地，产生几百千伏的高电动势，使能量沿金属管线传播破坏电气设备。

随着我国城市化进程加快，投资建设智能化高层办公楼兴起，超高层智能化办公建设成为某个地区最高点，智能办公类内配备大量计算机等电子设备，设备对工程运行环境要求高，易受到雷电磁感应影响，传统避雷装置通过建筑物结构钢筋壁垒引下线导入大地，导入中雷电流在传输空间附近产生强大交变电磁场，通过在空间相邻电源上感应雷电流造成破坏，传统直击雷防护系统不能保护超高层建筑内电气设备的安全。开展超高层办公类雷电灾害防护是研究工作的重点内容。采用有效的雷电防护技术，使其最大限度减轻雷击造成的灾害，对提高超高建筑物雷电防护意义重大。

2 接地装置简介

接地的目的主要是满足电气设备工作性能需要，保障工作人员与设备安全，电子设备要稳定工作，必须有可靠的工作回路，需要有良好的接地保障。电气设备正常工作必须减少杂讯干扰，通过合理的接地实现。科学的接地可以保障电子设备系，统正常，是防雷系统工程中的重要环节，合理的接地目的是疏导雷击产生的能量，屏蔽各种电磁信号干扰，消除干扰产生的影响等[2]。

由于功能不同的接地装置分为安全接地与工作接地。安全接地是电气设备正常运行中不带电的金属外壳，建筑物带有钢筋梁柱，建筑物内的金属结构等接地，设备的金属外壳工作中不带电，接地的作用是防止异常下电气设备绝缘损坏导致人员触电，主要作用是保护设备人身安全。安全接地具有消除电磁干扰的作用。电力设备的正常工作需要的接地为工作接地，通过对电力系统某点接地，如中性点接地，使电气设备可靠运行。工作接地可以直接接地，或经特殊装置接地。三相负荷出现不对称时，零序电流通过工作接地流过，通信系统防静电接地，防干扰接地也是工作接地。

防雷接地主要是为防止雷击造成电位抬高造成损害的接地，直击雷防护装置受雷击时，雷电流通过引下线进人大地，使得引下线电压骤升，地电位升高现象可能危及人身设备安全，防雷接地装置电阻是衡量接地装置质量的重要参数，是电流流人大地流向另一接地体的电阻，包括接地线与接地体本身的电阻，与大地的电阻接的触电阻，及接地之间大地电阻。接地电阻分为冲击接地电阻与工频接地电阻。

重复接地是供电系统中将中性点直接接地，在三相四线制中性点接地线路中，零干线每隔一段距离需要接地，如接地大于50m，接地处零线需要重复接地。如对接地种类细分，可以列出更多的接地，实际运行中将其合并为一，形成统一的接地为共用接地。

3 接地电阻测量原理

3.1 联合接地

联合接地是目前应用最广泛的经济的接地技术，其主要优点是减低了接地电阻值，减少接地装置可能出现的电位差，城市建筑物智能化高，电子系统结构复杂，联合接地在实际工程中应用实用。联合接地是低阻抗的笼型网络，可以降低内部空间电子干扰强度，满足不同设备EMI要求，减少项目费用投入[3]。

采用联合接地系统接地电阻值对系统内部过电压安全防护不会产生很大影响，但接地要满足降低杂讯干扰等要求，接地电阻增大会产生很多问题，大电流流人大地时，接地系统暂态高电位增大，使附近发生接触电压伤害事故。大量雷电流无法快速泄入大地，进人电子系统可能引起严重的电磁干扰。野外孤立建筑物如地质条件较差，难获得第接地电阻可放宽要求，联合接地系统电阻值应根据环境等因素分析，符合技术經济性原则。某些特殊场合如危险场所独立避雷针，可采用独立接地。独立接地运行一段时间后，由于设备变动，可能破坏独立地网要求安全距离，建立完整接地系统资料档案十分重要。

不同种类的设备，由于工作性质不同，对接地装置接地电阻有不同要求。如接地装置具有较高的接地电阻值，将降低防雷性能，科学合理的接地电阻值标准十分重要。

接地工程测量包括土壤电阻率与接地电阻测量，评价接地装置质量主要看其结构形式是否合理，接地电阻值必须通过仪表测量得出，目前常用的测量方法有很多需要改进的地方。现.有研究水平下，排除可能干扰测量结果的因素，要避免雨后测量，测量接地电阻时断开接地母线测试断接卡，导线避免在测量时相互缠绕。

3.2 接地电阻测量方法

接地电阻测量方法理论简单，但要想得到精确的接地电阻值比较困难，测量方式及对测量仪器的适用都会影响测量精度。测得装置接地电阻值原理是使用电流装置将电流注入大地，设置电流辅助极，将电流收集返流回电源，用于测量的电流辅助电极有接地电阻。要想得到准确的接地电阻，需要测量准确的电压值，电流辅助极接地装置距离直接影响电位点位置，零电位点与土壤分布及地形地貌等因素有关[4]。

接地电阻测量方法有电压电流测算法，比率计法，电桥法等，测量接线对测准接地电阻值非常重要，常用的接线方法有三极法，三角形法，三极法普遍用于测量体积不大的接地装置，大型接地网系统电阻测量方法通常采用三角形法。采用三角形法测量接地网接地电阻简单，但多数情况下简化与实际情况相差较大，存在一定误差。四极法用于测量大型接地网，在三极法基础上增加辅助接地极形成。

接地电阻自动监测系统将接地极数数目增至五个，可同时测得不同地点勿让电阻率值，每个观测站安装接地电阻检测仪，负责监测不同接地装置的接地电阻。每台检测仪有固定的站点号，PC机通过遍历串口号可以完成对检测仪站点的控制。系统的安装分为基础建设与仪器调试。首先选定测试场地，进行测试布线等工作，选择仪器安装位置，如在室外安装必须安装户外机箱，达到遮阳壁温的等作用，如在室内安装需要为测试线人室内通道，选择无线传输方式系统需要安排网络接入。

3.3 接地电阻测量偏离对策

实际测量中，不能避免接地电阻测量值的误差，天气，检测技术方法等都会对最终准确度产生影响。为有效降低测量值的误差，应采取有效措施进行改进。在进行接地电阻测量时应选择天气情况较好的时间，不要出现土壤冻结现象。进行接地电阻测量前，需检测测量仪器，在使用期限内使用保证测量值的准确性。检测时结合检测对象需求选择合适的仪器，注意检查接地回路是否安全可靠。

接地电阻测量时使用的仪器保持高低电压供电路距离，减少相互干扰，进行地网检测时，带电因素会影响测量结果，要查处原因解决。检测方法选择要对被测对象接地电阻有了解，多方位测试。工作人员操作中会对电阻值测量结果产生影响，要保证检测仪器三极对应在一条直线上。

进行接地电阻测量的仪器主要有数字式，钳形式与手摇式，三种测量仪采用欧姆定律原理，要结合实际情况选择仪器需，选择适宜的仪表测量。数字式接地电阻测量仪是引用先进的集成电路制成，主要采用DC/AC变换技术合成的新接地电阻测量仪，可以将直流电变为交流电低频恒流，经过辅助接地后成为具体的回路。手摇式接地测量仪是传统的测量仪。

钳形地阻测量仪工作原理是测量仪钳口内存在独立线圈，用于产生交流电压，测试回路电流，钳住地面后，可以了解回路电阻。必须有供电流流过的闭合回路，根据欧姆定律计算阻值，钳形地阻测量出非需要的准确电阻，在单点接地系统中和埋设相关设备。

参考文献：

[1]赵良.冲击接地电阻值与工频接地电阻值的关系[J].电世界，201 3，54（12）：46-47.

[2]戴惠忠.建筑物防雷接地装置电阻值检测探析[J].科学之友，2012（7）：25-26.

[3]周国军，黄玲霞，周维才，等.浅论防雷接地电阻值的检测[J].贵州气象，2010，34（S2）：190-193.

[4]陈奇，耿奇峰.建筑物接地阻值与等电位连接[J].内蒙古气象，2010（2）：55-56.

[通联编辑：光文玲]