本文較詳細(xì)論述地磅接地裝置的設(shè)計(jì)、施工與質(zhì)量驗(yàn) 收。著重說明秤臺、儀表、接線盒、管纜、傳感器輸出信號防沖擊保護(hù)裝置等與接地母線的連接 方法及各接地點(diǎn)能*保持接地電阻值穩(wěn)定對地磅安全運(yùn)行的重要意義。

　　一、概述

　　為了防止操作過程過電壓及大氣過電壓(指雷 電)對地磅的侵害，地磅必須具備一套完 善的接地系統(tǒng)。其中包括秤臺、儀表、接線盒、穿線 管、稱重傳感器輸入輸出信號保護(hù)裝置等均應(yīng)可靠 地接在接地電阻不大于4Ω的接地裝置上。所謂接 地裝置，即是由多個單接地體經(jīng)合理組合連接， 組成的復(fù)合接地網(wǎng)。由于接地裝置設(shè)計(jì)或施工不 當(dāng)，造成地磅接地電阻偏大或引流線開焊，致 使接地裝置失效，危及設(shè)備人身安全。

　　95年本溪歪頭山100噸軌道衡，因接地電阻過 大，雷電感應(yīng)電流不能充分釋放到大地中，產(chǎn)生反 擊，將坐在鐵床上的司磅員擊倒在地上，稱重儀表 全部燒毀。事后檢查接地電阻阻值為170Ω，原因是 接地引流線開焊斷路。2000年歪頭山鐵礦50噸地磅，因接地裝置沒有按設(shè)計(jì)施工，接地電阻不合 格，一年內(nèi)造成多次儀表電路板燒毀事故。就接地 電阻不合格造成事故，分析原因有設(shè)計(jì)方面的缺 陷，也有施工方面的問題。我們曾考查過某正規(guī)設(shè) 計(jì)院設(shè)計(jì)的接地裝置藍(lán)圖，即沒有實(shí)測土壤電阻率 做為設(shè)計(jì)依據(jù)，也沒有具體施工方法，不管接地電阻值大小，均在地下埋設(shè)三根角鋼，這顯然是沒有經(jīng)

　　過計(jì)算，設(shè)計(jì)是不科學(xué)的。有些施工單位為了節(jié)省材料，不按設(shè)計(jì)施工，這就給地磅以后的安全運(yùn)行留下隱患。本文根據(jù)具體工作實(shí)踐，對各種類型的接地體，在相同條件下按接地效率，消耗材料，施工是否方便等進(jìn)行分析比較，選擇管形接地體組成復(fù)合接地網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)合理的。并按電子衡器接地裝置的技術(shù)要求，進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算。為使地磅各接地部件的接地電阻*穩(wěn)定，對各接地部件與接地母線的連接方法做了較詳細(xì)的說明，可供接地裝置設(shè)計(jì)及施工人員參考。

　　二、過電壓的機(jī)理及地磅接地的重要意義

　　地磅的儀表、計(jì)算機(jī)、傳感器均屬弱電設(shè)備，易受到過電壓的侵害。通常儀表為220伏供電，當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生短路跳閘或開關(guān)斷感性負(fù)載(如電動機(jī))的瞬間，會產(chǎn)生很高的峰電壓， 即操作過電壓。在220V供電系統(tǒng)中，過電壓的峰值可達(dá)6000V，持續(xù)時間為5-10微 秒。如圖1所示，這種過電壓對地磅設(shè)備是很危 險(xiǎn)的。

　　另外，雷電產(chǎn)生的過電壓對地磅設(shè)備危害 U 大，我國每年因雷電 造成電子、 電氣設(shè)備的 損失價值是 巨大的。

　　雷電不只是直擊地磅產(chǎn)生損害，即使雷電落在地磅附近，擊中樹木，電 力線，建筑物等，都會引起空間電磁場急劇變化，因 此在很短導(dǎo)線內(nèi)也會感應(yīng)出很高的沖擊電壓，沖擊 電壓波形圖，如圖2所示：

　　由圖2可知沖擊電壓的波只有1.5微妙，波 尾也僅持續(xù)40微妙。如此陡峭的電壓波，在儀表的 電源和傳感器線路中感應(yīng)上萬伏沖擊電壓，產(chǎn)生很 大的沖擊電流。符合設(shè)計(jì)要求經(jīng)檢測合格的接地裝 置，可順暢的為沖擊電流提供通路，使其繞過儀表、 傳感器，直接泄放到大地中。因大地可以中和無窮 電荷，使其電位為零。從而保證電子衡器的安全運(yùn) 行，這就是地磅接地的重要意義。

　　三、地磅接地裝置設(shè)計(jì)

　　1.接地性質(zhì)及技術(shù)要求

　　地磅接地性質(zhì)屬保護(hù)接地， 通常一臺地磅要有圖3所示完 整的接地系統(tǒng)。

　　(1 )儀表輸入電源220V的進(jìn)線 實(shí)際是線電壓380V供電系統(tǒng)的一根 火線，對地相電壓力220V?？稍谶M(jìn)線 入口安裝FS-0. 22型的閥式避雷 器。避雷器的接地裝置電阻要求不大 于5Ω，屬于防雷接地。其接地裝置的 裝設(shè)位置要求與地磅的保護(hù)接地裝 置的位置之間的間隔要大于25米。

　　(2)儀表至接線盒之間6芯帶屏 蔽的電纜穿線管接地及四只傳感器 到接線盒之間電纜4根穿線管接地 電阻應(yīng)不大于4Ω。

　　(3)儀表及4只傳感器供14只 (SVP1-SVP16)沖氣式防沖擊保護(hù)器 接地，其接地電阻不應(yīng)大于4Ω。

　　(4)秤臺，接線盒(BOX)及儀表 外殼保護(hù)接地，其接地電阻不應(yīng)大于 4Ω。

　　(5)電源避雷器接地應(yīng)單引接 地引流線。地磅共16個接地 點(diǎn)。見圖3a所示，應(yīng)接在4!接地裝 置的接地母板。

　　圖 3a 中的 1，2，3，4，5，14 接 地點(diǎn)對應(yīng)圖3b中的1，2，3，4，5，14的 穿線管接地。具體與接地母板的連接方法見以下說明。

　　2.接地裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法：

　　(1)土壤電阻率的概念

　　接地裝置的接地電阻，包括引線電阻，接地體自 身電阻和接地體與大地之間的過度電阻(亦稱發(fā)散 電阻)。前兩者電阻較后者小的很多，主要電阻是接 地體與大地之間的過渡電阻。大地屬半導(dǎo)體，雖然 具有負(fù)的溫度系數(shù)，但它的性質(zhì)亦像導(dǎo)體一樣，由電 阻率來決定。土地的電阻率是以土壤的橫截面為 1cm2，長1cm的體積電阻。

　　土壤電阻率的大小與土壤中的水分的多少和水 分中溶解的物質(zhì)、土壤的粒度、接觸密度、溫度等因 素有關(guān)。而這些因素又與季節(jié)氣候相關(guān)聯(lián)。因此在 設(shè)計(jì)接地裝置時，應(yīng)在氣候干燥的季節(jié)對實(shí)際安裝 接地裝置的現(xiàn)場土壤性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查后，必須應(yīng)用接 地電阻測試儀，進(jìn)行土壤電阻率實(shí)地測量。根據(jù)實(shí) 測土壤電阻率，設(shè)計(jì)和計(jì)算出接地裝置的接地電阻 值，才是正確有效的。

　　(2)土壤電阻率的測量方法，可用MC-07型接 地電阻測定器(或ZC -8型)按圖4接線方法進(jìn)行 測量。

　　先要在裝設(shè)接地裝置的位置上打入地下四根 鋼管，打入深度為30cm，間距為1000cm，打入深度至少要大于A/20，如圖4所示。

　　場的土壤進(jìn)行采樣分析，判定土壤類型，參照表1不 同類型的土壤電阻率的范圍取其平均值做為設(shè)計(jì)參考值。

　　3.單接地體形式的選擇與分析 要求接地電阻小于20n以下接地裝置，必須采 用由多個單接地體并聯(lián)組成復(fù)合接地網(wǎng)。地磅接地電阻值要求4Ω，所以一定要裝設(shè)復(fù)合接地 網(wǎng)。作設(shè)計(jì)時，為了降低造價和方便施工，要對各種 型式的單接地體進(jìn)行分析比較，確定經(jīng)濟(jì)合理，施 工方便由立接地體組成復(fù)合接地網(wǎng)。以土壤電阻 率為1 x 104#/cm為例，表2列出各種類型單接 地體的接地電阻值。

　　從表2各種接地體尺寸，埋入地下深度及相應(yīng) 電阻值分析，埋在地下0. 5米深，帶狀接地體要達(dá)到 4Ω接地電阻，需挖40多米地溝，占地面積大施工量 大。而球型接地體直徑為1米，接地電阻才能達(dá)到 14Ω，平板接地體面積7. 3平方米埋入地下1.8米 才能達(dá)到11n，即不經(jīng)濟(jì)也不便于施工。只有管型接地體，即節(jié)省材料亦便于施工。

　　4.接地電阻為4Ω管形復(fù)合接地裝置設(shè)計(jì) 從表2可以看出管長3m，管徑為5cm，打入地 下2. 5m，接地電阻為27. 5Ω。若打入地下若干根鋼 管將其并聯(lián)便可得到設(shè)計(jì)要求的接地電阻值。

　　(1)鋼管合理長度及管徑的選擇 為了合理有效的利用材料，并且要便于施工， 我們要適當(dāng)?shù)倪x擇管長和管徑。如表2中選3m長 鋼管，人工打入地下須要站在高處顯然不方便。鋼 管直徑越大有利于降低接地電阻，但直徑太大，難 于打入地下。圖5的曲線圖表明管長(L)與接地電 阻關(guān)系。由曲線圖可以看出，選擇管長(L)為2m長 是比較合理，超過兩米接地電阻沒有明顯的減小， 說明更大的增加管長是不合適的。應(yīng)用2m長的鋼 管，打入地下時，可先將地表挖一米深，管子露出地 表1米，人工打入地下也比較方便。如果管長選擇 小于0.5m顯然也是不合理的，即使打入地下很多 鋼管其接地電阻也不會太小。管徑的選擇，可參考 圖6，鋼管直徑(d)與接地電阻的關(guān)系曲線。圖6曲 線表明，鋼管直徑選5cm是合適的。

　　(2 )單管接地體接地電阻計(jì)算：

　　仍以土壤電阻率等于1x104Ω.cm為例，按式 (2)計(jì)算單管接地電阻。

　　10根鋼管的按裝位置，排列布局及連接見圖8 所示。

　　鋼管之間用40mm鋼帶連接在一起形成封閉的 接地網(wǎng)。引流線采用$10mm圓銅線引入秤臺中間位 置，焊接在一塊100 X200的接地母板上。為了使土 壤在干燥季節(jié)保持一定小的電阻，施工時在管形接 地體周圍撒些木炭和工業(yè)鹽，有利于接地電阻*穩(wěn)定。

　　四、地磅接地裝置的施工

　　1.材料準(zhǔn)備

　　接地裝置施工之前必須按著設(shè)計(jì)圖紙要求，對 施工需要的材料做好準(zhǔn)備。因?yàn)橛行┸壍篮饣蚴堑匕醯氖┕がF(xiàn)場往往是遠(yuǎn)離市里較偏僻的地方，材 料需用車運(yùn)到現(xiàn)場，如有疏漏或短缺需重新審批和 運(yùn)輸造成不必要的麻煩。若有些施工單位按材料將 就施工，會造成以后難以彌補(bǔ)的工程缺陷。

　　通常裝設(shè)4Ω的接地裝置，必須備足如下材 料。(p + 1x104Ω - cm )

　　(1)直徑50mm鋼管25m - 30m，并要截成2m長，一 端要用水焊切割成錐形，易于打入地下。

　　(2)40mm鍍鋅鋼帶100kg，用來連接管形接地體。

　　(3)直徑10mm銅線30kg，做好引流線與接地母板相連接。

　　(4)接地母板(100mm X 200mm厚6mm)黃銅板一塊。

　　(5)工業(yè)鹽200kg，木炭30kg。

　　(6)大錘及水電焊工具一套。

　　在土壤條件較好的地方裝4Ω的接地裝置費(fèi)用概算(包括人工)約3500元左右。

　　2.地磅接地裝置的施工方法

　　(1)先要按設(shè)計(jì)圖紙的方位，挖長13米，寬2.5米，深1米的地溝。這樣打入地下2米鋼管 時，鋼管可露出地表面1米。人站在溝邊施工方便，當(dāng)鋼管上端打入地表下0.5米時，即達(dá)到設(shè)計(jì)深 度。

　　(2)將40mm鋼帶焊在每一根鋼管的上端，使其 成一個封閉的矩形。鋼帶與鋼管焊接時，先將鋼帶 彎成半圓形，使其與鋼管外徑相吻合。至少要包圍 鋼管的一半，上下焊兩道焊縫，防止腐蝕開焊。

　　(3)將木炭碾成粉狀與工業(yè)鹽一起撒在鋼管的 周圍，分若干層與土間隔覆蓋。

　　(4)引流線一端焊接在接地母板上，另一端焊接 在接地網(wǎng)的連接鋼帶上，至少要有3個以上的焊接 點(diǎn)，并且要焊牢，有利于散流，防止一點(diǎn)開焊接 地失效，概述中的例子是嚴(yán)重的教訓(xùn)。另外引流線 過長時，嚴(yán)禁在接地體與接地母板之間盤圈，防止感 應(yīng)沖擊電壓。

　　地磅各接地點(diǎn)與接地母板的連接方法 及注意事項(xiàng)。

　　(5)地磅各接地點(diǎn)與接地裝置的具體連接方 法，往往沒有引起人們的重視。我們曾見過一些電子秤穿線管的接地，只是用鐵線在管子上繞了兩圈， 鐵線與管之間仍有間隙，接地的另一端鐵螺栓嚴(yán)重 銹蝕，已不能形成電氣導(dǎo)通，實(shí)際上沒有真正達(dá)到接 地目的。

　　一臺地磅或是電子軌道衡，按圖3所示， 包括秤臺，管纜，接線盒，儀表及傳感器防沖擊裝置 共有16處接地點(diǎn)。這些接地點(diǎn)必須科學(xué)而慎重牢固 的接于接地母板上，并能*保持接地電阻穩(wěn)定不 變，才能真正起到接地保護(hù)作用。否則由于接連不 牢，產(chǎn)生銹蝕接觸電阻增大，當(dāng)發(fā)生大氣過電壓時， 仍會造成衡器設(shè)備的損壞。以下著重說明每個接地點(diǎn)連接方法。

　　a.接地母板應(yīng)按接地點(diǎn)的數(shù)目鉆孔攻M8螺 孔。各接地點(diǎn)用#4mm銅線引至接地母板上，再用黃 銅螺栓加彈簧墊旋緊，并涂工業(yè)凡士林油保護(hù)，可保 證在潮濕環(huán)境使用不發(fā)生氧化。接地母板應(yīng)固定在 秤臺中間位置，盡量縮短各接地點(diǎn)與接地母板的距 離，亦不能應(yīng)用秤臺經(jīng)螺栓連接做過渡接地。

　　b.傳感器電纜穿線管的接地要非常慎重，一定要將管子兩端同時接地，使鋼管形成短接環(huán)路，雷 電感應(yīng)的沖擊電流，不會在管線兩端產(chǎn)生高電壓。 接地的方法，將所有穿線管的兩端用直徑6mm鋼筋焊 在一起，再從接線盒一端用銅線引至接地母板。(美 國有資料介紹，在管子外部敷設(shè)一根單股銅線，緊 固在管子兩端同時接地)。

　　c.儀表及傳感器屏蔽線的接地應(yīng)在儀表接口 一端進(jìn)行。為了不使屏蔽線產(chǎn)生環(huán)流對儀表產(chǎn)生干 擾，所有傳感器的屏蔽線在傳感器的一端應(yīng)與外殼 有1000MΩ以上緣電阻。安裝時應(yīng)逐個檢查，發(fā) 現(xiàn)緣電阻偏小者應(yīng)更換。

　　d.儀表至接線盒之間的電纜的穿線管接地方法與 b所述相同。如使用儀表是金屬外殼，應(yīng)接地。

　　e.傳感器的輸出信號及儀表輸入端防沖擊保 護(hù)器(SVPi - SVP16)的接地，應(yīng)就近接在不銹鋼的接 線盒的外殼上，因金屬外殼的接線盒已接至接地母 板上。

　　秤臺的接地應(yīng)在秤臺的兩端內(nèi)側(cè)的金屬板 上焊接一塊10mm，50mm X 50mm的銅板用M10銅 螺栓經(jīng)直徑6mm銅線連接到接地母板上。秤臺一側(cè)的 M10螺栓亦應(yīng)涂工業(yè)凡士林油，使防氧化保護(hù)。

　　五.接地裝置的質(zhì)量驗(yàn)收

　　1.接地裝置的質(zhì)量驗(yàn)收，要由電力試驗(yàn)部門的 專業(yè)人員來驗(yàn)收。

　　2.先要檢查地磅接地裝置的裝設(shè)位置是 否合理，與直擊雷保護(hù)(避雷針)的接地裝置之間的 距離應(yīng)大于 25 米。

　　3.檢查地磅所有接地點(diǎn)是否有松動或銹 蝕。接地母板應(yīng)放在秤體內(nèi)部防止被人盜走。

　　4.實(shí)地測量接地裝置的接地電阻。

　　測量方法是采用ZC -8型接地電阻測定器，按 圖9接線進(jìn)行測量。

　　10m和20m的兩根導(dǎo)線可同方向排列，亦可成 30P夾角，將接地棒打入地下300mm -400mm時， 檢查補(bǔ)助接地電阻滿足儀表靈敏度要求時，轉(zhuǎn)動搖 柄120轉(zhuǎn)/分讀出儀表示值，即是該接地裝置的接 地電阻。若不大于4"為合格，測量結(jié)果由電力試驗(yàn) 部門出示檢測報(bào)告，記錄當(dāng)日的大氣，陰，晴，氣溫， 存檔備查。