探析大型储气罐接地电阻测试方法

摘要：在防雷装置安全检测中，防雷接地电阻的测试是其中一项最重要的部分，同时也是最基本的测试。尤其是在防雷装置由于经过一段时间的使用，会发生氧化、锈蚀，会遭受自然或人为机械力的破坏，设施本身经常受到雷电冲击，也会出现局部熔断、损毁等现象，就如何通过对多点接地系统中接地电阻测试及时准确判断存在隐患点部位，为防雷检测人员提供一定的帮助。

关键词： 储气罐、接地电阻;测试方法;查找隐患;

0引言

随着我国国民经济的快速发展，人们对各类场所对雷击灾害的预防越来越严苛，雷电灾害的发生往往对各类场所造成及其严重后果。根据近年来，对在晋城市嘉峰和端氏片区多个煤层气输气管道线和大型储气罐防雷装置检测的实践，利用电位降法和钳形法两种测试手段，通过对大型储气罐接地电阻测量，并分析影响所测接地电阻值的方法，据此对查找防雷装置隐患点位的工作效率和结果的可靠性提出建议[1]。

1、接地电阻及其测试手段

防雷装置是由接闪器、引下线、接地装置组成。连线坚固、地网可靠、泄流畅通是防雷技术中比较重要的一部分，即能够通过使用接地装置将直击雷、感应雷或其它形式的雷电导入大地。而大型储气罐除了安装独立避雷针以应对直击雷外，还需在罐体周围安装接地网，并通过镀锌扁钢与罐体相连。接地电阻是接地电流通过接地极流向大地时的电阻，是衡量接地系统泄放雷电流能力的重要参数。目前，测量储气罐接地电阻的手段主要有电位降法和钳形法两种。

2、电位降法及其优劣

电位降法是传统的测试方法，测试仪器分手摇式和数字式，手摇式以国产ZC系列为代表，数字式有日本产4105A等。测试仪发出的交流电沿着被测接地电阻、大地和电流极流动，接地电阻等于V/I见图1所示。

C是电流辅助电极，P是电位辅助电极，两个辅助电极插入地下，分别用测试线与接地极和测试仪连接。只要辅助电极离接地点E的距离足够远，在直线布置时满足EP之问的距离不少于20m，EC之问的距离不少于40m时，就认为测得的结果符合要求。对于三角形布置时，则保持E只EC不少于40m，PC之间的距离不少于20m（见图2）[2]。

電位降法的优点在于两个辅助电极的电阻值对测试结果没有影响，抗干扰能力强，测量结果准确可靠。但对于大型储气罐来说，运用电位降法的缺点是很突出的：

⑴、储气罐附近往往都是混凝土地面或者为防火堤等障碍所隔，打辅助电极非常困难。

⑵、由于电位降法测量的结果是接地网整体接地电阻值，因此必须将所测试的接地引线从断接卡处打开，测试完毕再恢复。

安插辅助电极，打开然后再恢复引下线的螺栓对于动辄数百，上千个接地点的储气库来说，这样就使得测试接地电阻的工作极其繁重，且环境不易完全满足测试条件。当测试人员没有实际打开引下线，或辅助电极的放置位置、距离随意安排的时候，测试结果也就失去了可信度。

3、钳形法及其优劣

钳形法是接地电阻测试手段的一次革命。钳形式分单口和双口两种，单口式有武汉三新电力设备制造有限公司ETCR2000型，双口式则以德国美翠公司的M12124型为代表。使用钳形法测试不需要打开接地极，直接将钳口套在引下线上就可测得数据。如图3所示。

钳形法的测试原理是测量回路电阻，其钳口部分由电位线圈和电流线圈组成，双口式则是电位线圈和电流线圈分别放在两个钳口，电位线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电动势E。在电动势E的作用下在被测回路产生电流I，测试仪对电动势E电流线圈感应到的电流值I测量，从而根据R=E/I得到被测接地电阻R。其等效电路如图4所示，测得的电阻实际为所测接地点对地电阻R1，和其它接地点对地电阻并联值RO的和，当接地点足够多时，R1>R0R1+RO也就可以看做是R1的值，因此，钳形法得以应用的一个基本前提是，所测接地点必须构成环路。所以对单点接地系统并不适用。

钳形法用于大型储气罐地阻测量的优越性是非常明显的：

（1）、大型储气罐一般有8--12个接地点，它们上端与罐壁焊接，下端通过接地网相联，彼此构成环路，完全满足钳形法测试的要求[3]。

⑵、使用钳形法测试，无需布置辅助电极，不受现场环境限制。也避免了由于辅助电极的位置、距离不合要求带来的布辅助电极误差。

⑶、不需要断开接地点即可有选择地测得该接地点的接地电阻值测量，极大地提高工作效率和测试结果的可信度。

⑷、当接地引下线与罐体连接不良时，因不能形成环路，故钳形法能发现这样的缺陷。而传统的电位降法测试的对地电阻仍是合格的，实际上此时该接地点已不起作用。

钳形法的缺点主要是：

⑴、当接地引下线过宽，或者引下线紧贴罐壁，钳形口卡不下时无法测量。

⑵、在接地网电流较大时会受到干扰，从而影响测试。

⑶、在接地电阻值较大时，测试精度下降，一般表现显示的测试值偏大。具体情况要在测试中进行比对。

4、两种测量方法的选用

鉴于防雷接地系统对预防雷击灾害，保证储气罐安全的极端重要性，有必要在分清两种测试方法优劣的基础上，结合实际选用，在确保测试结果的可靠性的基础上，兼顾测试工作效率。

⑴、在使用钳形测试仪器前，应测试1-2处数值后，打开接地断接卡，用电位降法复测，确认测试结果可靠后正式开始。

⑵、在正常测试情况下主要采用钳形法。

⑶、当引下线不能卡入钳口，或干扰较大不能测试时，改用电位降法。有的钳形测试仪器可切换到电位降法测试功能，直接放线，打布置辅助电极即可测试，但仍必须打开引下线接地断接卡。

⑷、有时测得的数据较大时，应采用电位降法反复测试，以确认电阻值是否合格。在测试中曾多次遇到测得的电阻值大于10欧姆，而通过电位降法反复测试，数据均为合格的情况。不能仅依据钳形法测得的数据得出接地电阻不合格的结论。

⑸、电位降法测试，遇到储气罐现场是混凝土地面，而无法插入辅助电极的探针时，可在混凝土地面上使用布或毛巾将探针盖住，并在其周围注入适量水（地面潮湿即可）。

5、结语

为把雷电灾害降低到最低程度，必须严格按规定对防雷装置进行定期检测，发现问题及时整改。

储气罐的防雷接地，对储气罐的安全运行至关重要，仅年以来，就发生了多起大型储气罐雷击着火事故。储气罐接地电阻测试，是保证储气罐防雷接地系统正常运行的主要工作。根据现场实际，正确选择接地电阻的测试方法，以钳形法为主，兼采用电位降法，以提高测试工作效率，同时保证测试结果的准确性，科学分析测试结果，并对不合格接地点进行及时处理，从而构成维护储气罐防雷接地系统可靠运行的重要环节。

参考文献

[1]GB/T21714-2105《建筑物防雷装置检测技术规范》

[2]DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》

[3]中国石油化工集团公司环保安全局石油石化环境保护技术[M].[北京]中国石化出版社

作者简介：王勇（1978—），男，汉族，山西沁水人，助理工程师，主要从事防雷检测、设计施工、人工影响天气、运用气象等研究。