接地电阻测试方法(图解).doc

接地电阻国家标准建筑物接地电阻的要求 依据GB50057-94（2000版）建筑物防雷设计规范第三章、建筑物的防雷措施；第二节、第一类防雷建筑物的防雷措施要求，第3.2.1条：防雷电感应的接地装置应和电气设备接地装置共用，其工频接地电阻不应大于10。第三节、第二类防雷建筑物的防雷措施要求，第3.3.4条：每根引下线的接地电阻不小于10，防直击雷接地装置宜和防雷电感应、电气设备、信息系统等共用接地装置。第3.3.9条：避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不应大于10。架空和直接埋地的金属管道在进出建筑物处应就近与防雷的接地装置相连；当不相连时，架空管道应接地，其冲击接地电阻不应大于10。本规范第.2.0.3条四、五、六款所规定的建筑物，引人、引出该建筑物的金属管道在进出处应与防雷的接地装置相连；对架空金属管道尚应在距建筑物约25m处接地一次，其冲击接地电阻不应大于10。第四节、第三类防雷建筑物的防雷措施要求，第3.4.2条：每根引下线的冲击接地电阻不宜大于30。第3.4.9条：避雷器、电缆金属外皮和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于30。 电源系统接地电阻的要求 依据JGJ/T16-92民用建筑电气设计规范第14章接地与安全：第14.7.5.3条要求，当机房接地与防雷接地系统共用时，接地电阻要求小于1。因此对于监控机房和通讯机房接地均应与建筑物防雷地等共用同一接地装置，接地电阻要求小于1。 依据GB50089-98民用爆破器材工厂设计安全规范第12章：电气；第12.6.4条：在电缆与架空线连接处，应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于10。第12.7.2条：输送危险物质的各种室外架空管，应每隔2025米接地一次，每处冲击接地电阻不应大于10。第12.7.3条：危险区域应采取相应的防静电措施。凡生产、加工或储存危险品的过程中，有可能积聚静电电荷的金属设备、金属管道和导电物体，均应直接接地，接地电阻不应大于100。第12.7.4条：低压配电线路的接地应采用TN-S或TN-C-S系统，引入建筑物的电源线路，中性点应重复接地，接地电阻不应大于10。 石化接地电阻的要求 依据GB50074-2002石油库设计规范第14章：电气装置；第14.2.2条：钢油罐接地点沿油罐周长的间距，不宜大于30m，接地电阻不宜大于10。第14.2.3条：覆土油罐的罐体及罐宝的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，应做电气连接并接地，接地电阻不宜大于10。第14.2.10条：进出洞内的金属管道接地电阻不宜大于20。电力和信息线路应采用铠装电缆埋地引入洞内。接地电阻不宜大于20。电缆与架空线路的连接处，应装设过电压保护器。过电压保护器、电缆外皮和瓷瓶铁脚，应做电气连接并接地，接地电阻不宜大于10。第14.2.13条：进入油品装卸区的输油（油气）管道在进入点应接地，接地电阻不应大于20。第14.2.16条：避雷针（网、带）的接地电阻，不宜大于10。第14.3.5条：每组绝缘轨缝的电气化铁路侧，应设一组向电气化铁路所在方向延伸的接地装置，接地电阻不应大于10。第14.3.6条：铁路油品装卸设施的钢轨、输油管道、鹤管、钢栈桥等应做等电位跨接并接地，两组跨接间距不应大于20m，每组接地电阻不应大于10。14.3.15条：防静电装置的接地电阻应小于100。第14.3.16条：石油库内防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4。 依据GB50156-2002汽车加油加气站设计与施工规范第10章：电气装置；第10.2.2条：加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4。第10.2.3条：液化受有气罐采用牺牲阳极法进行阴极防腐时，牺牲阳极的接地电阻不应大于10。第10.3.1条：地上或管沟敷设的油品、液化石油气和天然气管道的始、末端和分支处应设防静电和防感应雷的联合接地装置，其接地电阻不应大于30。10.3.4条：防静电装置的接地电阻应小于100。 依据GB50028-93城镇燃气设计规范第6.10.2条：防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10。第6.10.3条：静电接地体的接地电阻应小于100。第7.2.31条：当建筑物处于防雷区外时，放散管的引线应接地，接地电阻应小于10 计算机系统接地电阻的要求 依据GB/T2887-2000电子计算机场地通用规范第4章要求：第四节接地的要求：第4.4.2条接地电阻及相互关系要求，计算机系统直流工作地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；交流工作接地，接地电阻不应大于4；安全保护接地，接地电阻不应大于4；防雷接地接地电阻不应大于10。诸地之间的关系及接法应依不同计算机系统的要求而定。 依据GB50174-93电子计算机机房设计规范第六章电气技术：第四节接地要求：第6.4.2条、第6.4.3条要求，交流工作接地，接地电阻不应大于4；安全保护接地，接地电阻不应大于4；直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；防雷接地，应按现行国家标准建筑物防雷设计规范执行。第6.4.3条要求交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地宜采用一组接地装置，其接地电阻按其中最小值确定。有线电视系统接地电阻的要求 依据GB50198-94民用闭路监视电视系统工程技术规范第2章：第2.5节供电、接地与安全防护：第2.5.4条要求系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4，采用综合接地时，接地电阻不得大于1； 移动通讯系统接地电阻的要求 依据YD5068-98移动通信基站防雷与接地设计规范第5章：接地电阻的要求，5.0.1条：移动通信基站地网的接地电阻值应小于5，对于年雷暴日小于20天的地区，其接地电阻可小于10；5.0.2条：架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器（100KVA以下）保护接地的接地电阻值应小于10。5.0.3条：架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻值，其首端（即进站端）应小于10，中间或末端应小于30。 依据YD2011-93微波站防雷与接地设计规范第4章：接地电阻的要求，4.0.1条：微波中继续站地网的工频接地电阻值应不大于10；微波枢纽站地网的工频接地电阻值应不大于5。其接地电阻可小于10；5.0.2条：无源中继续站地网的工频接地电阻值为2030。4.0.3条：架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器（100KVA以下）保护接地的接地电阻值应小于10。4.0.4条：架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻值，其首端（即进站端）应小于10，中间或末端应小于30。接地电阻测试方法（图解）一、接地电阻测试要求：a. 交流工作接地，接地电阻不应大于4；b. 安全工作接地，接地电阻不应大于4；c. 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定；d. 防雷保护地的接地电阻不应大于10；e. 对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1。二、接地电阻测试仪ZC-8型接地电阻测试仪适用于测量各种电力系统，电气设备，避雷针等接地装置的电阻值。亦可测量低电阻导体的电阻值和土壤电阻率。三、本仪表工作由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成，全部机构装在塑料壳内，外有皮壳便于携带。附件有辅助探棒导线等，装于附件袋内。其工作原理采用基准电压比较式。四、使用前检查测试仪是否完整，测试仪包括如下器件。1、ZC-8型接地电阻测试仪一台2、辅助接地棒二根3、导线5m、20m、40m各一根五、使用与操作1、测量接地电阻值时接线方式的规定仪表上的E端钮接5m导线，P端钮接20m线，C端钮接40m线，导线的另一端分别接被测物接地极E，电位探棒P和电流探棒C，且E、P、C应保持直线，其间距为20m1.1测量大于等于1接地电阻时接线图见图1将仪表上2个E端钮连结在一起。测量小于1接地电阻时接线图见图21.2测量小于1接地电阻时接线图将仪表上2个E端钮导线分别连接到被测接地体上，以消除测量时连接导线电阻对测量结果引入的附加误差。2、操作步骤2.1、 仪表端所有接线应正确无误。2.2、 仪表连线与接地极E、电位探棒P和电流探棒C应牢固接触。2.3、 仪表放置水平后，调整检流计的机械零位，归零。2.4、 将“ 倍率开关”置于最大倍率，逐渐加快摇柄转速，使其达到150r/min。当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0”点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。2.5、 如果刻度盘读数小于1时，检流计指针仍未取得平衡，可将倍率开关置于小一档的倍率，直至调节到完全平衡为止。2.6、 如果发现仪表检流计指针有抖动现象，可变化摇柄转速，以消除抖动现象。六、注意事项1、禁止在有雷电或被测物带电时进行测量。2、仪表携带、使用时须小心轻放，避免剧烈震动。1接地网优化设计的合理性1.1改善导体的泄漏电流密度分布面积为190 m170 m的新塘变电站接地网，在导体根数相同的情况下，分别按10 m 等间距布置和平均10 m不等间距布置。沿平行导体、的泄漏电流密度分布曲线。从此可见，不等间距布置的接地网，边上导体的泄漏电流密度较等间距布置的接地网平均低15%左右;对于导体的泄漏电流密度，这两种布置的接地网几乎相等(仅相差0.3%);对于中部导体、，不等间距布置的接地网的泄漏电流较等间距布置的接地网分别提高了9%，14%和15%。由此可见，不等间距布置能增大中部导体的泄漏电流密度分布，相应降低了边缘导体的泄漏电流密度，使得中部导体能得到更充分的利用。1.2均匀土壤表面的电位分布不等间距布置的接地网能较大地改善表面电位分布，其最大与最小网孔电位的相对差值不超过0.7%，使各网孔电位大致相等，而等间距地网，其最大与最小网孔电位的相对差值在12.2%以上。同时不等间距地网的最大接触电势较等间距地网的最大接触电势降低了60.1%，极大地提高了接地网的安全水平。2)地网面积为190 m170 m;3)长方向导体根数n1=18，宽方向导体根数n2=20。1.3节省大量钢材和施工费用如果按 10 m等间距布置的新塘变电站接地网，最大接触电势在边角网孔，其值为0.799 kV，但采用不等间距布置时，保持最大接触电势与该值接近，这时可节省钢材31.2%。2接地网优化设计的方法在设计时采用尝试的方法来确定均压导体的总根数和总长度，即先对地网长和宽方向的导体根数n1和n2进行试算，对于大地网一般可采用均压导体间距为10 m左右试算，若接触电势满足要求，进行技术经济比较后再考虑增减导体的根数。当确定了n1和n2后，则地网长宽方向的分段数就确定了：长方向上导体分段为k1=n2-1，宽方向上的导体分段为 k2=n1-1，然后按下式得出各分段导体的长度。Lik=L.Sik，式中L地网边长(长方向L=L1，宽方向L=L2)，m;Lik第 i 段导体长度，m;SikLik占边长L的百分数。Sik与i的关系似一负指数曲线即Sik=b1e-b2i+b3，式中，b1，b2，b3均为常数，其确定方法如下：当7k14时，当k14时，对于任意矩形地网，只要长、宽方向导体的布置根数一经确定，就可根据长、宽方向导体的不同分段 k，分别按上述推得的公式布置导体的间距。(风险管理世界网-安全员之家)3结论a)采用不等间距布置优化设计接地网，能够使地网各网孔电位趋于一致，从而提高了变电站的安全水平。b)在同样安全水平下，优化设计的接地网较常规布置的接地网，一般能节省钢材量达38%以上，同时也减少了相应的接地工程投资，在技术上、经济上较为合理。c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网，其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。(风险管理世界网-安全员之家)通信站防雷接地设计发布者：boss 发布时间：2008-6-28 阅读：1002次 通信站的雷电防护问题过去一直都存在，由于近年来大量采用了高可靠性的先进设备，加上运维水平的提高，通信站的运行可靠性也极大地提高，而现代的电信设备对雷电较敏感，这样雷害问题就日益凸显出来。 九十年代是防雷工作大发展的十年，国际上国际电工委员会颁布了IEC系列防雷标准，国内也颁布了基于IEC标准的国标，各相关行业也将防雷要求列入标准。邮电部作为最早在国内开展弱电系统防雷的行业，也颁布了许多关于通信站防雷的新标准。由于防雷牵涉的范围很广，必须系统考虑才能取得经济有效的成果。 一、雷电对通信站的危害 直击雷的危害 雷云对地放电的主通道通过被保护物，就称被保护物被直击雷击中。雷电直接击中通信站建筑、通信设备、通信电缆和操作人员，可能会造成建筑损毁，设备损坏、人员伤亡和电气短路引起火灾等严重后果，因此直击雷发生的概率虽然很小，但其危害十分大，所以不能掉以轻心。 感应雷的危害 雷云对地放电的主通道虽然没有经过被保护物，但放电过程中产生的强大的电磁场可以在附近的导体中感应起电磁脉冲，我们称为雷电电磁感应脉冲，即通常所说的感应雷。显然感应雷是由直击雷引起的，感应雷产生于导体中并沿导体传播，损坏与导体相联的某些设备或设备中的某些器件。（这些设备或器件的耐冲击水平较低）通信站的设备中有大量的集成电路通过金属导线相连，并且通信站也通过电力电缆和各种通信传输电缆与外界相连，这就为感应雷的侵入提供了良好的条件，加上现代通信设备采用了大量高集成度的微电子电路，其耐冲击水平较低，容易被感应雷损坏，产生各种各样的设备故障。如接口板损坏、内部通信口的损坏、整流模块的损坏等，有时感应雷引起故障甚至让我们很难与雷电联系在一起，但却是由雷电引起的。感应雷形成的破坏虽然不及直击雷大，但其损害的往往是通信设备的核心器件，给正常通信带来障碍。 有研究表明直击雷可在其周围1000米范围的半导体上感应起危险电压，加上通信站与外界连接的各种长距离电缆可在更大的范围内感应上雷电电磁脉冲，并几乎无衰减的沿电缆传入通信站。因此对通信站来讲感应雷的概率远大于直击雷的概率，可以这样说通信站防雷主要是防感应雷。 二、通信站的防雷 直击雷的防护 虽然有不少专家学者在努力的研究有效的防止直击雷的方法，但直到今天我们还是无法阻止雷击的发生。实际上现在公认的防直击雷的方法仍然是200年前富兰克林先生发明的避雷针。 接闪器 避雷针及其变形产品避雷线、避雷带、避雷网等统称为接闪器。历史上对接闪器防雷原理的认识产生过误解。当时认为：避雷针防雷是因为其尖端放电综合了雷云电荷从而避免了雷击发生，所以当时要求避雷针顶部一定要是尖端，以加强放电能力。后来的研究表明：一定高度的金属导体会使大气电场畸变，这样雷云就容易向该导体放电，并且能量越大的雷就越易被金属导体吸引。这样接闪器的防雷是因为将雷电引向自身而防止了被保护物被雷电击中。现在认为任何良好接地的导体都可能成为有效的接闪器，而与它的形状没有什么关系。 有铁塔的通信站铁塔本身就是良好的接闪器，如果铁塔在建筑物顶应将铁塔四周与屋顶避雷带作好电气连接。铁塔在通信站附近的可在建筑物顶部设避雷带，并校核铁塔和避雷带联合防雷的保护范围。方法见国标建筑物防雷设计规范（GB50057-94）。 通信站附近无铁塔的宜优先采用避雷网、作为建筑物的接闪器，如果屋面有天线等通信设施可在局部加装避雷针保护，这样接闪器的高度不会太高，不会增大通信站的雷击概率。避雷网的网格尺寸应不大于10m10m，避雷针应与避雷网可靠连接。 引下线 引下线的作用是将接闪器接闪的雷电流安全的导引入地，引下线不得少于两根，并应沿建筑物四周对称均匀的布置，引下线的间距不大于18米，重要通信局和100米及以上的电信楼其引下线的间距应不大于12米。引下线接长必须采用焊接，引下线应与各层均压环焊接，引下线采用10毫米的圆钢或相同面积的扁钢。对于框架结构的建筑物，引下线应利用建筑物内的钢筋作为防雷引下线。 采用多根引下线不但提高了防雷装置的可靠性，更重要的是多根引下线的分流作用可大大降低每根引下线的沿线压降，减少侧击的危险。的目的是为了让雷电流均匀入地，便于地网散流，以均衡地电位。同时，均匀对称布置可使引下线泻流时产生的强电磁场在引下线所包围的电信建筑物内相互抵消，减小雷击感应的危险。 接地体 接地体是指埋在土壤中起散流作用的导体，接地体应采用： 钢管直径大于50毫米，壁厚大于3.5毫米； 角钢不小于50X50X5毫米 扁钢不小于40X4毫米。 应将多根接地体连接成地网，地网的布置应优先采用环型地网，引下线应连接在环型地网的四周，这样有利于雷电流的散流和内部电位的均衡。垂直接地体一般长为1.5-2.5米，埋深0.8米，地极间隔5米，水平接地体应埋深1米，其向建筑物外引出的长度一般不大于50米。 框架结构的通信站应采用建筑物基础钢筋做接地体。 感应雷的防护 前面已提到感应雷是因为直击雷放电而感应到附近的金属导体中的，其实感应雷可通过两种不同的感应方式侵入导体，一是静电感应：在雷云中的电荷积聚时，附近的导体也会感应上相反的电荷，当雷击放电时，雷云中的电荷迅速释放，而导体中原来被雷云电场束缚住的静电也会沿导体流动寻找释放通道，就在电路中形成电脉冲。二是电磁感应：在雷云放电时，迅速变化的雷电流在其周围产生强大的瞬变电磁场，在其附近的导体中产生很高的感生电动势。研究表明：静电感应方式引起的浪涌数倍于电磁感应引起的浪涌。 感应雷可以通过电力电缆、通信电缆、光纤和天馈线侵入通信站，由于电力电缆的距离长且对雷电波的传输损耗小，所以由电源侵入的感应雷造成的危害十分突出，按原邮电部的统计约占了通信站雷击事故的80%。因此，对通信站进行感应雷防护时，电源是重点。 感应雷还可以通过空间感应侵入通信站的内部线路，虽然经过建筑物和机壳的屏蔽衰减后其能量大为减小，但站内许多电信设备的抗过压能力也很弱，如果处理不当也可能造成设备故障。 电源防护 信息产业部发布了专门的通信电源防雷标准，对各种通信站的电源防雷提出了具体要求，主要是两条：一是电力电缆应有金属屏蔽层，且必须埋地进出通信站。二是在电源上逐级加装电源避雷器，实现多级防护。即在变压器的高压端加装高压避雷器，低压侧加装低压避雷器，在交流配电屏和直流配电屏分别加装交、直流避雷器。 通信电源防护应注意以下问题： 进局电力电缆的防雷容易引起重视，而其它进出通信站的电力线常常被忽视，如照明路灯线、塔灯电力线、非电信设施租用电信电力线等。现在宜采用太阳能塔灯，可减少一个雷击入侵渠道。其它出局电力线应在防雷系统的保护范围内，否则应采取专门的防雷措施。 加装直流避雷器是最近发布的防雷标准中才提出的，因为直流避雷器的残压大大低于交流避雷器，因此能有效地提高通信站内敏感设备抵御雷电电磁脉冲的能力。 避雷器的防雷能力与安装方式有密切关系，主要是引线电感会产生额外的残压，应尽可能地缩短电力线与避雷器的连线和避雷器与接地汇接板连线的长度。 多级布置避雷器可减小引线电感带来的额外残压，因为前级避雷器已将大部分雷电流泄放入地，在后级的避雷器只泄放少部分雷电流，雷电流的减小必然导致引线上的附加残压减小。为保证避雷器由前到后顺序泄放，避雷器的动作电压应是后级不低于前级。避雷器之间的电力电缆长度不小于15米。 传输线防护 电信局内的低频传输线大量是用户线和中继线，目前采用保安单元基本有效，如果采取进一步的防雷措施会急剧增大投资，目前尚无推广方案。 光纤的防雷主要是针对其金属护皮和金属芯线，从线路防护的要求看这些金属应接地，最好在埋地进局时接在底楼的接地汇接排上，而不要接在设备机架上。 天馈线防雷主要是针对同轴电缆，接地的波导管本身就有良好的防雷作用不需再加避雷器。同轴电缆天馈线应加装相应的高频避雷器，避雷器的地线应就近与机房的接地汇接排相连。天馈线的顶端应通过铁塔接地，在入局处应接到机房汇接排。如果天馈线较长在其中间应每隔25米与走线架或铁塔相连。 移动通信设备与光端机、微波、交换机相联的PCM、DDF线线宜采用同轴电缆，可加装相应的避雷器。 监控信号的数据传输线可加装相应的数据避雷器。 所有进出通信站的通信传输电缆应采用有金属屏蔽层的电缆埋地进出，其屏蔽层应在进局处就近接地。 联合地网 通信站机房、变电房、铁塔的接地极应连接起来，组成联合地网，如果是框架结构的机房，建筑物的基础钢筋是优良的环型接地网，应利用。联合地网是通信站内所有设备共用的接地装置。 接地电阻是地网的一个重要指标，部标对不同类型的通信站作了具体规定，其阻值为1到20欧。其依据是早期单线通信设备需要用大地做回路，不控制地电阻就无法通信。现在的通信设备不需要大地做回路了，但没有研究阻值可放宽到何种程度，所以就沿用了过去的规定。从防雷技术的角度看，地电阻的要求已不那么严格，而是强调接地系统的布置，这在建筑物防雷设计规范（GB50057-94）中已有体现。 早期的通信站建设中往往采用分离地网，要求交流地、直流地、保护地、数据地、防雷地等都采用单独的接地装置。其目的是想避免各系统的干扰通过地网耦合，但现在认为联合地网更经济有效。这是因为分离地网要求的条件太苛刻，地网须相距20米以上才认为实现了分离，而现代通信站需要五、六个这样的独立地网，在寸土寸金的年代很难办到。另外，从技术角度看，分离地网在泄放雷电流时因接地线和接地电阻的不同，各接地系统会产生电位差，反而可能危害相互连接着的通信设备。联合地网通过合理的布置接地线可以实现通信设备间的等电位。 设备接地 通信站内所有设备的金属外壳都应接地，金属走线架、水管等金属物也必须接地。站内金属物良好的接地不但是用电安全的要求，也是屏蔽雷电感应、均衡设备电位的重要措施。 接地有单点接地、多点接地和混合接地三种方式。从抗干扰的角度讲：低频通信设备宜用单点接地，高频通信宜用多点接地，高、低频混合通信设备宜采用混合接地。但目前部标统一规定各种通信站都用单点接地方式，接地线的要求是粗、短、直，要兼顾到泄放设备短路电流和泄放雷电流的能力。设备短路电流由电源电压和接地阻抗决定，部标推荐用35-95平方毫米的多股铜线。而泄放雷电流只需大于16平方毫米的铜线即可。 接地汇集线的布置 接地汇集线（汇流排）应布置在靠近避雷器的地方，以使避雷器的接地连接线最短，各楼层的分汇集线应直接与楼底的总汇集线相连，这样能保证实现单点接地方式，当楼层高于30米时，高于30米部分的分汇集线应与建筑物均压环相连，以防止侧击。 近年来IEC的研究认为：接地汇集线的多重互连是有益的，但部标尚未采纳。 三、接地连线 通信站的种类很多，但其防雷思想是一致的，就是努力实现等电位。绝对的等电位只是一个理想，实际中只能尽量逼近，目前是综合采用分流、屏蔽、箝位、接地等方法来近似实现等电位。由于电信设备种类繁多，且新产品层出不穷，它们的耐过压能力也有差别，目前在这方面的量化研究尚未普遍开展，因此，防雷的等电位理论还主要停留在定性上。现在这些措施经多年的实践证明是行之有效的，但并不表示采取了这些措施就万事大吉。我们还需在实践中不断地研究新问题、解决新问题，才能将通信站的防雷工作推向一个新水平。接地网防腐工程中的阴极保护设计. o# o- a7 s8 9 c% B( v6 V% B! p 7 b5 I/ L r1.7 H7 Sd9 R4 r# L概述4 B) o. u) K6 c. U) ?8 % X接地装置是发电厂、变电站、通信站中确保工作接地、防雷接地、保护接地的必备设施。出于经济方面的考虑，接地装置一般采用镀锌碳钢（扁钢、圆钢）组成立体接地网；由于长期处于地下恶劣的运行环境中，土壤带来化学与电化学腐蚀不可避免，同时还要承受巨大的排流与杂散电流腐蚀，接地网的腐蚀是电网系统问题与事故的主要来源之一12。因此，确保接地网免受腐蚀是电网稳定安全运行的前提，在各种接地网防护措施中，阴极保护是一项科学、可行的方法，尤其对于业已运行的接地网的保护，有其独特的优点。/ d5 D2 ; r# B7 H+ a2.9 N1 U2 B5 V5 Q4 % d4 w; d7 P: K阴极保护原理2 Y+ z. T3 ?! UI( a0 a& Y6 通过对受保护金属设施（如变电站的接地网）进行阴极极化，使之变成一个大阴极，从而防止金属腐蚀（金属只有在阳极状态下才可能腐蚀），此即所谓的阴极保护。阴极保护可通过两种方法实现，一是牺牲阳极法；二是外加电流法。牺牲阳极法简单易行，无须维护，它是在被保护的接地网上连接电位更负、更容易腐蚀的金属或合金（如镁及镁合金阳极、锌合金阳极），靠阳极的腐蚀溶解达到保护阴极（接地网）的目的。外加电流法是利用外加直流电源，将被保护的金属与电源负极连接，使之变成阴极而达到防止金属腐蚀的目的。两种保护方式各有千秋，具体的选择是根据保护电流、土壤电阻率及现场的其他情况决定的，但它们在接地网的保护中都有成功的应用。% |7 Q0 2 P. N- V3. y- h4 _ O9 & P7 Y: i% c土壤的腐蚀特性* o6 e/ t6 l0 S9 & M土壤是一个由气、液、固三相物质组成的复杂体系，其三相组成随温度、气候、季节等因素的变化而改变，由此导致土壤的电阻率、氧化还原电位、pH值、含水率、透气性等特性改变；同时土壤中伴有一系列微生物的新陈代谢活动，这些都是引起接地网腐蚀的因素。因此，评定土壤的腐蚀性是非常复杂的；作为常用的参考指标，表1给出了用土壤电阻率（Wm）评定土壤腐蚀性的标准。* Z4 F- s9 e0 t8 g6 H# Z表1：土壤电阻率（Wm）与土壤腐蚀性3/ h/ d7 q# s: K9 M$ H4 A 腐蚀性: a) n9 T3 _, s: R中国& n# Z( m# V& D( WH4 K前苏联+ l a8 9 - P6 z- B) / B英国 C* % D& p; R/ K ?日本# q8 o D l! Q6 c4 D美国; C$ 6 a% zpA5 c5 |0 , A极强6 W* |0 C# 5 $ f5 g, x$ m+ _; C1 j1 Q2 nL4 c5+ q2 O$ D7 Yv- p90 J- U X, g& o9 y6 L( W5 T v: 8 $ u P! z2 i* H( S( h$ C9 z0 _- o1 g0 o6 T强9 I+ D7 a- _, R1 O20 c( v, m4 P) n5 h; K! y1 g! 510# X5 1 c1 A1 - d D923% n6 u4 O$ t: L- S2 E20& H# g8 N- I; g( l- 505 k2 I5 W. A! p2 g; W20100# QN) S2 V; I1 S50100, u3 yE) E7 |- k1 f: |2 f. n45605 R. V( e- p/ N3 r8 m! w4560 7 e( N- B. N& s很弱( N4 Q) z0 J( I9 w1 V2 J/ o, M( q- S( U1 # t9 S100: J9 R% |8 j0 E, r) A2 100 H3 w$ s2 q8 J4 R7 J# h608 j) A q2 A$ A3 c- v601006 Gs, W4 0 Z, j7 D% B7 I9 l5 C6 b 土壤电阻率是接地网阴极保护设计中的主要考察指标之一，它一般通过交流四极法测得4。3 b$ e- i8 A3 L* v6 W% 土壤的氧化还原电位（一般在-300 mV +700 mV之间）也是评定土壤腐蚀性的指标之一，表2给出了土壤氧化还原电位（Eh）与土壤腐蚀性的关系。+ u7 h! ! F* Z: & n 表2：土壤氧化还原电位与土壤腐蚀性3|8 e0 ?9 k k! N l5 w, O Eh,mV,(pH=7.0,对标准氢电极)8 A( |/ b( O # G! o腐蚀性6 l# Q1 V3 f7 c400& 7 V/ v; ?$ f不腐蚀$ O% B; B( v* a, V0 A$ A J8 |0 P+ z) Y* l2 e$ k0 X9 R 氧化还原电位是反映微生物参与土壤腐蚀的一个参考指标，其值低时，嫌气微生物活动增强，可导致接地网的微生物腐蚀。土壤的氧化还原电位通过甘汞做参比电极、铂电极做工作电极测得9。3 W: i4 Y# g, M0 1 v# L! E! S1 a7 ?3 ( Q 英国的研究表明4：低电阻率（20Wm）的土壤具有腐蚀危险性；pH=7时，若氧化还原电位较低（400 mV，SHE），这种土壤适合硫酸盐还原菌生长，也具有腐蚀危险性。对于这两种判据的边界情况，可以用土壤含水率判断，即含水率超过20%的土壤具有腐蚀性。$ z! k. f/ h6 u0 I3 H f! p! G1 l. X/ K6 W* V% G7 Y7 s: q/ v8 s另外，土壤中的盐分（尤其是Cl-）、含气量（O2）、微生物类型、有机质、杂散电流等也会对土壤的腐蚀性产生影响。8 x& u- T4 x* d* 4 .接地网阴极保护设计要点. f6 O ?. E1 i5 4.1 接地网牺牲阳极式阴极保护设计, b$ n k1 H Z( 9 f: 4 5 P（1）接地网所在地土壤电阻率的测定 H7 q2 x4 k! 6 p* P* d, q8 Q 测定不同时间、气候条件下的土壤电阻率，得到电阻率的变化范围。( K- _; p2 t* : D% X1 f（2）根据土壤电阻率，决定选用牺牲阳极的类型1 Y% f7 V0 n% |, t# q 土壤电阻率15Wm(或20Wm)时, 选用锌基阳极；土壤电阻率100Wm时，除特殊情况采用带状镁阳极外，一般不采用牺牲阳极（即采用外加电流）。表3给出了两种阳极的电化学性能。, u/ n% S7 b# n+ R+ |4 W: t & | h % M; n$ W . T! _) K2 _$ t* M9 K Z表3：镁阳极、锌阳极电化学性能3性能: n. AC# x# i5 d( 单位0 u: Q/ # d T9 w5 H0 e6 qMg、Mg-Mn3 x% M3 2 6 a7 mMg-Al-Zn-Mn+ C: I1 c1 P: N! Zn、Zn合金! _5 S* l( w( A1 i) x8 n$ g$ h5 K7 X- j密度# Q: D9 l2 x- O! sg/cm3$ q7 # F# g ! P) E( G8 zS1.741.777.14开路电位 G1 a0 m/ y, K. # O/ v-V(SHE)4 _9 u# U6 N6 l( H: o1.561.481.03理论发生电量( o# g! 2 B: GAh/g6 ! J% X. P; P3 P. N% w; x2.202.210.82土壤中电流效率) O, u- K# x2 b3 i7 nH( b%9 Y5 C( & E* 9 A6 M405065土壤中发生电量 L) L8 p5 * S6 O. OAh/g4 su& l6 J& b% $ S2 $ k. Q0.881.110.53土壤中消耗率6 |/ _G! 7 , Z3 Mkg/(Aa)6 Z2 j( _1 m$ E1 r% l# f; k, O10.07.9217.25 x3 $ M/ |; l$ b# r2 p9 W3 D（3）确定接地网最小保护电流密度(mA/ m2)：两家实施接地网阴极保护的变电站选择的保护电流密度分别为：25；45；有关资料给出的数值为：10100；440；35。接地网最小保护电流密度应该土壤腐蚀性（土壤电阻率、氧化还原电位）确定，一般在1050 mA/ m2。/ n g$ G5 L0 y（4）根据接地网所用碳钢的外形尺寸、总长计算受保护的总面积（m2），按选定的保护电流密度计算所需的阴极保护总电流