一类防雷建筑物引下线导通测试及整改措施研究

◎蔡文君

研究目的及现状：

防雷装置包括接闪器、引下线和接地装置。引下线指连接接闪器与接地装置的金属导体。防雷装置的引下线应满足机械强度、耐腐蚀和热稳定的要求。在装设方式上，有设专用金属线沿建筑物外墙明敷，有利用建筑物的金属构件（如消防梯等）、金属烟囱、烟囱的金属爬梯等，有利用建筑物内混凝土中的钢筋。但不管采用何种方式作引下线，均必须满足其热稳定和机械强度的要求，保证强大雷电流通过不熔化。利用建筑物的金属构件作引下线时，应将金属部件之间连成电气通路，以防产生反击现象，引起火灾。

接地引下线的导通状况直接影响接地电阻的阻值大小，而目前区内外的研究多侧重于电阻的测量方法、防雷工程和检测装置的设计，比如2001年李志江等研究防雷设计中土壤电阻率及其测量方法，2003年李立伟、邹积岩发明了新型双钳口接地电阻在线测量仪，再如2020年付斌等对海上风电机组碳纤维叶片防雷系统的设计及仿真分析，提出了一种金属网结合接闪器的双回路防雷系统，可减少叶片维护次数，提高风机安全可靠性；对于引下线方面的研究侧重于新材料的应用，如李孟在2020年对电力系统中接地引下线材料进行试验与研究，提出了铠装石墨带用作接地引下线的可行性。而引下线在一类防雷建筑物中的导通情况少有问津，本研究通过对兴安盟一类防雷建筑物的接地引下线的进行导通测试，判断其导通状况，针对导通不良引下线提出建设性意见。

一、导通测试原理及实验方法

（一）导通测试原理

本实验利用智能型接地电阻测试仪（MS1027）对兴安盟一类防雷场所防雷接地引下线的阻值进行测量，根据检测场所我们选择三极直线法进行检测。图1为三级法测电阻原理图：

图1 三级法测电阻原理图

“三极”分别是指接地装置测试极E，辅助电压极P、和辅助电流极C，如图1所示。测量时E、P、C三极放置在一条直线上且必须垂直于地网。按照接地电阻的概念，此时，E、P之间会得到一个接地极对地工频电压U，E、C之间通过大地形成回路得到回路工频电流I，也即E点电流。通过欧姆定律R=U/I，最后得到被测接地装置的工频接地电阻R。一般测试仪表内部会自置有工频电源，按下测试键，通过内部电路运算直接显示最终的工频电阻测试值。

三极直线法是在接地电阻测试中使用最多和最普遍的方法，当三极直线法运用得当，布线合理，能够有效消除引线间的互感耦合影响，操作非常简便。

（二）实验方法

1.在检测之前，完成仪器校准工作。装上电池后，先进行清零操作：将防雷接地电阻测试仪的电压极、电流极和接地极相连，开机后进入一个零点校准，将设备进行清零。

2.选取一类防雷建筑物，取一个基准点，采用三级法的布线方法，将辅助线连接在两个接地钉上，并以每隔5米的距离垂直打入地面，与接地极排成一条直线，确定接地钉插入在潮湿的土壤中，若土壤干燥，则要加足够的水，使土壤潮湿，方可进行测试，并记录数据。

3.按上述方法将所有测试点测量完毕并记录数据。若测得数值超出测量范围，则说明该点位断路并备注。

（三）实验注意事项

佩戴安全保护用具：绝缘手套、绝缘胶鞋、工作服、安全帽等，确保在无雷电或被测物不带电时进行测量。检测仪器携带、使用时须轻拿轻放，避免剧烈震动。

二、导通测试结果

对兴安盟一类防雷场所进行大量的检测，将有代表性的三个一类防雷场所进行系统的分析。

1.兴安盟弘宇工程爆破有限公司引下线导通测试数据（见表1）。

表1 兴安盟弘宇工程爆破有限公司引下线导通测试数据

表1反映了该单位库房的引下线导通状况，由表中可以看出，1、2号库房阻值在正常范围，导通效果良好，仅3号雷管库引下线阻值较高，远远超出正常范围。通过将3号雷管库与1、2号炸药库引下线对比后发现，3号雷管库引下线采用焊接方式，锈蚀严重，镀锌圆钢直径低于常规尺寸。

2.索伦国家基准气候站（制氢房）引下线导通测试数据（见表2）。

表2 索伦国家基准气候站（制氢房）引下线导通测试数据

表2反映了该制氢房的引下线导通状况，由表中可以看出，制氢房导通状态良好，除门前静电栏阻值略高外，其余阻值均在正常范围。通过现场分析后，发现门前静电栏与地网采用螺栓连接，连接处的氧化层没有处理干净，导致门前静电栏阻值稍微偏高。

3.兴安盟通缘爆破有限责任公司引下线导通测试数据（见表3）。

表3 兴安盟通缘爆破有限责任公司引下线导通测试数据

表3反映了该库房的引下线导通状况，由表中可以看出，除人体静电释放柱没有阻值外，其余阻值均在正常范围。通过现场分析后，发现人体静电释放柱并未与地网连接，导致其没有阻值。

三、整改措施研究

1.通过对兴安盟弘宇工程爆破有限公司的现场勘测，1号炸药库螺栓松动，建议采用防松动螺丝或者加装弹簧垫片。3号雷管库引下线采用焊接方式，严重锈蚀，设备接地引下线最容易发生的腐蚀部位是从地下与水平接地体连接处，直到地面上1米处，因为此处接地引下线经过两种不同的腐蚀环境，腐蚀电位不同，特别容易发生因腐蚀电位不同而引起的电化学腐蚀。我们采取的措施是从地下与水平接地体连接处到地上与设备连接处均刷沥清漆或防锈漆。建议引下线在地面以下区段每隔1-2年做一次防腐处理。

经过后期整改，重新检测，3号雷管库的阻值为7.96Ω、7.72Ω，检测结果为合格。

2.通过对索伦国家基准气候站（制氢房）的现场勘测，发现门前静电栏与地网采用螺栓连接，连接处的氧化层没有处理干净，造成连接处接触不良。在防雷检测过程中，为了保证检测数据的说服力，会对各检测点处的金属物做相关处理。长期被放置在空气中或者是室外下，金属表面会产生一层氧化物，而这层氧化物又具有一定的绝缘性质，如果没有及时发现并做好清除工作，会导致检测数据的真实性大大降低。因此，在防雷检测过程中，要及时将金属物表面的氧化层清除掉，或者是在设计之初，直接将接地装置的材料更换为不锈钢材料，避免对后期工作造成影响。

经过后期整改，重新检测，门前静电栏的阻值为8.94Ω、9.02Ω，检测结果为合格。

3.通过对兴安盟通缘爆破有限责任公司的现场勘测，发现人体静电释放柱采用铜芯线Φ8mm的材料，采用螺栓连接方式与地网相连，由于铜芯线长期处于室外或地下，环境潮湿，铜的表面产生铜绿，时间一长，就会造成接触不良。若将人体静电释放柱与地网进行热熔焊接连接在一起，可达到真正的分子结合，使接地装置成为永久性的免维护的接地装置。

经过后期整改，重新检测，人体静电释放柱的阻值为7.32Ω、7.64Ω，检测结果为合格。

四、讨论

一类防雷建筑物是具有LPZ1区爆炸危险环境的建筑物，因电火花而引起爆炸，会造成巨大破坏和人身伤亡，因此一类防雷建筑物引下线的导通状况是重中之重，通过本次实验可以直观地看到兴安盟三处一类防雷场所接地引下线的实际导通状况。但是导通测试数据不能作为接地引下线、地网好坏的唯一判据，在今后的研究中，还应该将地网建设时间与所用材料作为变量进行分析，并与之前测试数据进行对比。

通过本次实验获得的大量宝贵数据分析得出一些重要结论：

1.在一类防雷场所中，防雷引下线一般设在人们不易接近的地方。为防止防雷引下线受到机械外力损坏，可用角钢或钢管加以保护。

2.在一类防雷场所，一般采用螺栓连接，在连接时必须去除掉连接处的表面氧化层，若要使用焊接方式，需定期进行维护。

3.若引下线年久失修，腐蚀严重，不能良好的将雷电流泄放至大地，建议在地面以下区段每隔1-2年做一次防腐处理。

由此可见定期进行接地引下线导通测试在安全生产中的必要性。