地磅接地系統(tǒng)技術(shù)和維護

一、概述

衡器（地磅只是其中的一種，但地磅有其特殊性，大型地磅的承載器大多在露天工作，直擊雷對其影響較大）的接地是一個老生常談的問題了，僅《衡器》雜志就有過 5～6 篇類似的“防雷與接地”方面文章，但就接地的型式、維護、接地電阻的計算、電位參考點等幾乎沒談及。就供電的電網(wǎng)而言，也存在著一些不足，如國家標(biāo)準(zhǔn)已要求電網(wǎng)應(yīng)采用“三相五線制”的供電方式，鑒于目前的電網(wǎng)全部是“三相四線制”供電方式，一下子是無法改變目前的現(xiàn)狀，改造也不現(xiàn)實，大多采用補救的增加“接地裝置”方式來實現(xiàn)。每年的雷雨季節(jié)都能聽很多關(guān)于雷電給我們?nèi)祟愒斐傻膫蛽p失（典型的是青島黃島油庫的雷擊起火，幾萬噸原油化為灰燼，造成了極大的經(jīng)濟損失，防止雷電造成損害的主要措施就是通過接地來實現(xiàn)。接地是確保衡器正常工作和安全防護的重要措施之一。接地是通過衡器上的任何部分與大地（土壤）間作良好的電氣連接來實現(xiàn)，在電網(wǎng)為三相四線制時一般是給衡器再做一個接地裝置。接地裝置通常由接地體和接地線組成，與土壤直接接觸的部分（一般為金屬體）稱為接地體，連接衡器與接地體之間的導(dǎo)線稱為接地線。

二、系統(tǒng)的接地型式及電子衡器常用的型式

根據(jù) GB14050-2008 的規(guī)定系統(tǒng)的接地型式有三類五種，分別是：TN 系統(tǒng)、TT 系統(tǒng)和 IT 系統(tǒng)三大類，在 TN 系統(tǒng)中又分為“TN-S 系統(tǒng)、TN-C 系統(tǒng)和 TN-C-S 系統(tǒng)”。下面分別介紹它們的接地型式。國家推薦接地采用“TN-S 系統(tǒng)”，但由于原來的電網(wǎng)均是按三相四線制配制的，鑒于目前的情況 TT 系統(tǒng)就是對原來的三相四線制供電線路的一種補救的方法，但在實際接地布置中多以 IT 系統(tǒng)的型式出現(xiàn)。一般要求接地線（保護導(dǎo)體）的電阻僅為 0.5Ω，而中性導(dǎo)體的要求多為 10Ω，所以TN-C 系統(tǒng)和 TN-C-S 系統(tǒng)使用后其接地效果就差一些。IT 系統(tǒng)保護接地導(dǎo)體的電阻應(yīng)控制到?。?.5Ω的要求）。  

1、  TN 系統(tǒng)的接地型式

    三相五線制可以消除三相負(fù)荷不均勻或損壞時的中性線帶電的危害，同時由于保護導(dǎo)

體的電阻非常?。?.5Ω），不管是電源的問題還是雷擊的問題都能起到良好的保護作用。  

2、TT 系統(tǒng)的接地型式

現(xiàn)有三相四線的一種改進布置圖，也是目前常用的一種方式。這種布置方式的 PE 接

地導(dǎo)體其電阻應(yīng)符合 0.5Ω的要求，接地裝置的接地電阻符合使用要求即可。

3、IT 系統(tǒng)的接地型式

是我們目前常用的接地型式之一，因為國標(biāo)中規(guī)定中性導(dǎo)體的電阻為不大于 10Ω，接地裝置符合設(shè)計要求就可以。如果是單相電源，只是把 L2 和 L3 去掉就可以了。

4、地磅常用的接地型式

目前電子衡器常用的接地型式大多是 TT 和 IT 系統(tǒng)的接地型式。動力部分選用三相供電與TT 和 IT 系統(tǒng)的接線方式基本相同；當(dāng)動力部分和控制部分為單相供電時，去掉 L2 和 L3 后就與現(xiàn)有的接地型式一樣了。這種方式的接地不僅適用于電子衡器，而是適用于所有的衡器的接地。

三、零電位參考點與接地電阻的計算

過去發(fā)表的有關(guān)接地與防雷的很多文章僅講如何接地，從未提及零電位參考點（即接地的電位參考點）和接地電阻的計算與接地體的布置，在這里介紹一下這方面的知識。

1、零電位參考點的確定

根據(jù)電能在大地中的傳遞擴散、大地容納電能的方式和相關(guān)規(guī)定，一般是以距離地表面 20m 深處為零電位參考點的，在此深處及以下，幾乎測不到電能的壓差，所以習(xí)慣上就以距離地表深 20m處作為零電位的參考點。

2、接地電阻的計算

關(guān)于接地電阻的計算也很少文章談及，一般是先計算單根的接地（導(dǎo)）體的接地電阻的單根長約 3m 的接地體接地電阻計算公式為：Ｒ≈0.3ρ（ρ—土壤電阻率值），然后根據(jù)分配給接地體的電阻值確定接地體的根數(shù)，再考慮接地體的布置。在接地體的布置上盡量考慮等電位布置方式，以減少接地體間的電位差。我在這里舉一個例子如何計算接地裝置的電阻。 例如：當(dāng)需要做一個接地電阻為 4Ω的接地裝置時，假如分配給接地體（長度按 3m）的總電阻值為 2Ω，若普通粘土的電阻率ρ=60，則單根（長 3m）接地體的接地電阻R接地體（≈0.3ρ）約為 18Ω。

3、接地體的布置

接地體的布置應(yīng)盡可能的采用等電位來布局，以免在不同的接地體間產(chǎn)生電位差。必要時可采用不等間距布置接地體，盡可能使地網(wǎng)各網(wǎng)孔電位趨于一致。接地體的橫向連接扁鋼的布置要盡可能的不出現(xiàn)尖角，外緣各角要做成弧形，以免影響接體的電位平衡，從而提高設(shè)備的安全運行水平。

四、接地的分類

接地根據(jù)需要不同大體可分為八類，具體表述如下。

1、工作接地

為滿足電力系統(tǒng)或衡器的運行要求，而將電力系統(tǒng)或衡器的某一點進行接地，稱為工作接地，如采用TN-S系統(tǒng)的三相五線制供電，就具有了良好的接地。

2、防雷接地

為防止雷電過電壓對人身或設(shè)備產(chǎn)生危害，而設(shè)置的過電壓保護設(shè)備的接地，稱為防雷接地，如大型設(shè)備和高大建筑然避雷網(wǎng)、塔式設(shè)備的避雷針、一般設(shè)備的避雷器的接地等。

3、保護接地

為防止電氣設(shè)備的絕緣損壞對人身造成的傷害，將其金屬外殼對地電壓限制在安全電壓內(nèi)，將電氣設(shè)備的外露可接近導(dǎo)體部分接地，稱為保護接地。如：

①電機、變壓器、照明器具、手持式或移動式用電器具和其他電器的金屬底座和外殼。

②衡器的傳動裝置。

③配電、控制和保護用的盤(臺)的框架。

④交直流電力電纜的構(gòu)架、接線盒和終端盒的金屬外殼、電纜的金屬護層和穿線的鋼管。

⑤室內(nèi)、外配電裝置的金屬構(gòu)架或鋼筋混凝土構(gòu)架的鋼筋及靠近帶電部分的金屬護攔和金屬門。

⑥架空線路的金屬桿塔或鋼筋混凝土桿塔的鋼筋以及桿塔上的架空地線、裝在桿塔上的設(shè)備的外殼及支架。

⑦變（配）電所各種電氣設(shè)備的底座或支架。

⑧民用電器的金屬外殼，如洗衣機、電冰箱等。

4、重復(fù)接地 在低壓配電系統(tǒng)的TN-C系統(tǒng)中，為防止因中性線故障而失去接地保護作用，造成電擊危險和損壞設(shè)備，對中性線進行重復(fù)接地（使其變?yōu)門N-C-S系統(tǒng)）。TN-C系統(tǒng)中的重復(fù)接地點為：

①架空線路的終端及線路中適當(dāng)點。

②四芯電纜的中性線。

③電纜或架空線路在建筑物或車間的進線處。

④大型車間內(nèi)的中性線宜實行環(huán)形布置，并實行多點重復(fù)接地。

5、防靜電接地

為了消除靜電對人身和設(shè)備產(chǎn)生危害而進行的接地，如將某些液體或氣體的金屬輸送管道或車輛和弱電設(shè)備外殼的接地。

6、屏蔽接地

為了防止電路之間由于寄生電容存在產(chǎn)生相互干擾、電路輻射電場或?qū)ν饨珉妶雒舾?，必須進行必要的隔離和屏蔽，這些隔離和屏蔽的金屬必須接地。像濾波器接地：濾波器中一般都包含信號線或電源線到地的旁路電容，當(dāng)濾波器不接地時，這些電容就處于懸浮狀態(tài)，起不到旁路的作用。再如噪聲和干擾抑制：對內(nèi)部噪聲和外部干擾的控制需要設(shè)備或系統(tǒng)上的許多點與地相連，從而為干擾信號提供“低阻抗”通道。

7、特殊要求的接地

如弱電系統(tǒng)、計算機系統(tǒng)及中壓系統(tǒng)的接地，當(dāng)為中性點直接接地或經(jīng)小電阻接地時，應(yīng)按弱電系統(tǒng)、計算機和中壓系統(tǒng)要求執(zhí)行。

8、易燃易爆場所的電氣設(shè)備的保護接地

易燃易爆場所的電氣設(shè)備、機械設(shè)備、金屬管道和建筑物的金屬結(jié)構(gòu)均應(yīng)接地，并在管道接頭處敷設(shè)跨接線。

五、接地裝置運行中的維護

系統(tǒng)或衡器的接地裝置不是一勞永逸的，在以后接地裝置的運行中，接地線和接地體會因外力破壞或腐蝕而損傷或斷裂，接地電阻也會隨土壤變化而發(fā)生變化，因此必須對接地裝置定期進行檢查和試驗。

1、接地裝置運行中的檢查周期

①電子衡器的承載器每年檢查一次，一般在雷雨季節(jié)到來之前進行。

②秤房的建筑物的接地線根據(jù)運行情況一般每年檢查 1～2 次。

③儀表和傳感器防雷裝置的接地裝置至少每年在雷雨季到來前檢查一次。

④接地裝置周圍有腐蝕性土壤的，應(yīng)根據(jù)運行情況一般每 3～5 年對地面下接地體檢查一次。

⑤接地裝置的接地電阻一般根據(jù)當(dāng)?shù)氐耐寥栏g情況 1～3 年測量一次。

2、檢查項目

①檢查接地裝置接觸性能：檢查各連接點的接觸是否良好，有無損傷、折斷和腐蝕現(xiàn)象。

②腐蝕環(huán)境下的接地體腐蝕程度檢查：對含有重酸、堿、鹽等化學(xué)成分的土壤地帶（一般可能為化工生產(chǎn)企業(yè)、藥品生產(chǎn)企業(yè)及部分食品工業(yè)企業(yè)）應(yīng)檢查地面下 500mm 以上部位的接地體的腐蝕程度。

③接地電阻檢查：應(yīng)在土壤電阻率大時(一般為雨季前)測量，并對測量結(jié)果與原設(shè)計要求進行分析比較。

④大型衡器的承載器檢修后，應(yīng)檢查接地線連接情況，是否牢固可靠。

3、接地裝置的接地電阻值不符合要求時的改進措施

增加接地體的總長度或增加垂直接地體的數(shù)量，在接地體周圍更換土壤電阻率低的土，如黃粘土、黑土（土壤電阻率在 50Ωm 以下），采用化學(xué)降阻劑，處理接地體等。

六、結(jié)束語

接地與防雷是多年來人們關(guān)注度比較高的一個問題。盡管關(guān)注度極高，但每年還都造成相當(dāng)大的經(jīng)濟損失和人身傷害。從字面上來看好像接地與防雷是一件很簡單的事情，但真正做好的難度還是很大的，特別是弱電器件的雷擊、電磁干擾處理起來有時相當(dāng)束手，處理不當(dāng)就會造成器件的損壞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)的癱瘓，造成不必要的經(jīng)濟損失。本文是根據(jù)多年接觸接地與防雷方面的經(jīng)驗，參考相關(guān)技術(shù)文獻(xiàn)而寫的，為廣大衡器設(shè)計人員提供這方面的參考，不當(dāng)之處歡迎指正。