探析大型儲氣罐接地電阻測試方法

摘要：在防雷裝置安全檢測中，防雷接地電阻的測試是其中一項最重要的部分，同時也是最基本的測試。尤其是在防雷裝置由于經過一段時間的使用，會發生氧化、銹蝕，會遭受自然或人為機械力的破壞，設施本身經常受到雷電沖擊，也會出現局部熔斷、損毀等現象，就如何通過對多點接地系統中接地電阻測試及時準確判斷存在隱患點部位，為防雷檢測人員提供一定的幫助。

關鍵詞： 儲氣罐、接地電阻;測試方法;查找隱患;

0引言

隨著我國國民經濟的快速發展，人們對各類場所對雷擊災害的預防越來越嚴苛，雷電災害的發生往往對各類場所造成及其嚴重后果。根據近年來，對在晉城市嘉峰和端氏片區多個煤層氣輸氣管道線和大型儲氣罐防雷裝置檢測的實踐，利用電位降法和鉗形法兩種測試手段，通過對大型儲氣罐接地電阻測量，并分析影響所測接地電阻值的方法，據此對查找防雷裝置隱患點位的工作效率和結果的可靠性提出建議[1]。

1、接地電阻及其測試手段

防雷裝置是由接閃器、引下線、接地裝置組成。連線堅固、地網可靠、泄流暢通是防雷技術中比較重要的一部分，即能夠通過使用接地裝置將直擊雷、感應雷或其它形式的雷電導入大地。而大型儲氣罐除了安裝獨立避雷針以應對直擊雷外，還需在罐體周圍安裝接地網，并通過鍍鋅扁鋼與罐體相連。接地電阻是接地電流通過接地極流向大地時的電阻，是衡量接地系統泄放雷電流能力的重要參數。目前，測量儲氣罐接地電阻的手段主要有電位降法和鉗形法兩種。

2、電位降法及其優劣

電位降法是傳統的測試方法，測試儀器分手搖式和數字式，手搖式以國產ZC系列為代表，數字式有日本產4105A等。測試儀發出的交流電沿著被測接地電阻、大地和電流極流動，接地電阻等于V/I見圖1所示。

C是電流輔助電極，P是電位輔助電極，兩個輔助電極插入地下，分別用測試線與接地極和測試儀連接。只要輔助電極離接地點E的距離足夠遠，在直線布置時滿足EP之問的距離不少于20m，EC之問的距離不少于40m時，就認為測得的結果符合要求。對于三角形布置時，則保持E只EC不少于40m，PC之間的距離不少于20m（見圖2）[2]。

電位降法的優點在于兩個輔助電極的電阻值對測試結果沒有影響，抗干擾能力強，測量結果準確可靠。但對于大型儲氣罐來說，運用電位降法的缺點是很突出的：

⑴、儲氣罐附近往往都是混凝土地面或者為防火堤等障礙所隔，打輔助電極非常困難。

⑵、由于電位降法測量的結果是接地網整體接地電阻值，因此必須將所測試的接地引線從斷接卡處打開，測試完畢再恢復。

安插輔助電極，打開然后再恢復引下線的螺栓對于動輒數百，上千個接地點的儲氣庫來說，這樣就使得測試接地電阻的工作極其繁重，且環境不易完全滿足測試條件。當測試人員沒有實際打開引下線，或輔助電極的放置位置、距離隨意安排的時候，測試結果也就失去了可信度。

3、鉗形法及其優劣

鉗形法是接地電阻測試手段的一次革命。鉗形式分單口和雙口兩種，單口式有武漢三新電力設備制造有限公司ETCR2000型，雙口式則以德國美翠公司的M12124型為代表。使用鉗形法測試不需要打開接地極，直接將鉗口套在引下線上就可測得數據。如圖3所示。

鉗形法的測試原理是測量回路電阻，其鉗口部分由電位線圈和電流線圈組成，雙口式則是電位線圈和電流線圈分別放在兩個鉗口，電位線圈提供激勵信號，并在被測回路上感應一個電動勢E。在電動勢E的作用下在被測回路產生電流I，測試儀對電動勢E電流線圈感應到的電流值I測量，從而根據R=E/I得到被測接地電阻R。其等效電路如圖4所示，測得的電阻實際為所測接地點對地電阻R1，和其它接地點對地電阻并聯值RO的和，當接地點足夠多時，R1>R0R1+RO也就可以看做是R1的值，因此，鉗形法得以應用的一個基本前提是，所測接地點必須構成環路。所以對單點接地系統并不適用。

鉗形法用于大型儲氣罐地阻測量的優越性是非常明顯的：

（1）、大型儲氣罐一般有8--12個接地點，它們上端與罐壁焊接，下端通過接地網相聯，彼此構成環路，完全滿足鉗形法測試的要求[3]。

⑵、使用鉗形法測試，無需布置輔助電極，不受現場環境限制。也避免了由于輔助電極的位置、距離不合要求帶來的布輔助電極誤差。

⑶、不需要斷開接地點即可有選擇地測得該接地點的接地電阻值測量，極大地提高工作效率和測試結果的可信度。

⑷、當接地引下線與罐體連接不良時，因不能形成環路，故鉗形法能發現這樣的缺陷。而傳統的電位降法測試的對地電阻仍是合格的，實際上此時該接地點已不起作用。

鉗形法的缺點主要是：

⑴、當接地引下線過寬，或者引下線緊貼罐壁，鉗形口卡不下時無法測量。

⑵、在接地網電流較大時會受到干擾，從而影響測試。

⑶、在接地電阻值較大時，測試精度下降，一般表現顯示的測試值偏大。具體情況要在測試中進行比對。

4、兩種測量方法的選用

鑒于防雷接地系統對預防雷擊災害，保證儲氣罐安全的極端重要性，有必要在分清兩種測試方法優劣的基礎上，結合實際選用，在確保測試結果的可靠性的基礎上，兼顧測試工作效率。

⑴、在使用鉗形測試儀器前，應測試1-2處數值后，打開接地斷接卡，用電位降法復測，確認測試結果可靠后正式開始。

⑵、在正常測試情況下主要采用鉗形法。

⑶、當引下線不能卡入鉗口，或干擾較大不能測試時，改用電位降法。有的鉗形測試儀器可切換到電位降法測試功能，直接放線，打布置輔助電極即可測試，但仍必須打開引下線接地斷接卡。

⑷、有時測得的數據較大時，應采用電位降法反復測試，以確認電阻值是否合格。在測試中曾多次遇到測得的電阻值大于10歐姆，而通過電位降法反復測試，數據均為合格的情況。不能僅依據鉗形法測得的數據得出接地電阻不合格的結論。

⑸、電位降法測試，遇到儲氣罐現場是混凝土地面，而無法插入輔助電極的探針時，可在混凝土地面上使用布或毛巾將探針蓋住，并在其周圍注入適量水（地面潮濕即可）。

5、結語

為把雷電災害降低到最低程度，必須嚴格按規定對防雷裝置進行定期檢測，發現問題及時整改。

儲氣罐的防雷接地，對儲氣罐的安全運行至關重要，僅年以來，就發生了多起大型儲氣罐雷擊著火事故。儲氣罐接地電阻測試，是保證儲氣罐防雷接地系統正常運行的主要工作。根據現場實際，正確選擇接地電阻的測試方法，以鉗形法為主，兼采用電位降法，以提高測試工作效率，同時保證測試結果的準確性，科學分析測試結果，并對不合格接地點進行及時處理，從而構成維護儲氣罐防雷接地系統可靠運行的重要環節。

參考文獻

[1]GB/T21714-2105《建筑物防雷裝置檢測技術規范》

[2]DL/T475-2006《接地裝置特性參數測量導則》

[3]中國石油化工集團公司環保安全局石油石化環境保護技術[M].[北京]中國石化出版社

作者簡介：王勇（1978—），男，漢族，山西沁水人，助理工程師，主要從事防雷檢測、設計施工、人工影響天氣、運用氣象等研究。