论文部分内容阅读
摘要：接地电阻测试工作是轨道交通的一个重要项目，其主要牵扯发到地铁设备的防雷和电气安全测试，其精度是在保证公平、科学的检测出相关数据，但实际检测却受到检测环境和对象的限制，不能按规定要求布置接地极或标准长度的测量导线的情况时常发生，文中介绍地铁接地的含义并结合其特殊性论述接地电阻检测的一些体会。
关键词： 轨道交通；接地电阻；检测
中图分类号： U264 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着国民经济的飞速发展，城市的人口数量也是在日益的增加，这就导致居民的出行成为了城市的一大难题。城市轨道交通以其安全、快捷、准时、舒适、运载能力强等特点逐步得到人们的认可， 近年国内一些大中城市都陆续兴建地铁项目， 对缓解城市交通压力取得了明显的效果。地铁大部分区段位于地下，由于其环境特殊，地铁里的设备样式复杂且品种多样，几乎覆盖了电力、电子、通信以及控制系统等各种领域，为了保证人身安全及设备的可靠运行，每种设备都有其自身的接地要求。
2 地铁接地系统概述
地铁车站有多种系统需要接地，包括牵引变电所及降压变电所的工作接地，有保护人身安全和设备安全的保护接地，还有通信系统、信号系统等弱电设备的接地，以及地上车站的防雷接地等。地铁与地面大型公用建筑的唯一差别就是采用直流牵引供电系统，750V 或 1500V 直流供电制式，通过馈电线路送至接触网或接触轨，电动机车通过受流器与接触网或接触轨接触而获得电力，最后通过作为回流线路的走行轨将电流引回至牵引变电所。
由于钢轨与大地之间不能做到完全绝缘，因此由钢轨回流至牵引变电所的电流必有一部分经大地流回牵引变电所，这部分电流被称为杂散电流，它会对地下的金属构件产生侵蚀破坏作用，因此地铁的接地设计与一般民用建筑的接地设计有所区别。
目前各城市的地铁接地电阻以人工接地为主，即对设备基础槽钢进行绝缘处理，采用外引接地极，绝缘引入，设置专用接地网。地铁接地网由两部分组成，即由设备基础槽钢用镀锌扁钢连接起来的内部接地网，以及外引接地极用镀锌扁钢连接起来构成的外部接地网，外部接地网的绝缘引入在接地母线排处和内部接地网构成地铁的接地装置。南京地铁车站结构一般均采用地下连续墙，接地极在结构底板下打入，地铁系统是一个封闭的环境，接地网同建筑结构钢筋互相连接，构成了等效法拉第笼，使得地铁内各处等电位，对其接地电阻的检测也有着相应的特点。
随着地铁建筑规模的扩大，其内部各种电力、电气、电子及通信、监控系统等设备的使用日趋增多，地铁内的建（构）筑物的接地装置就显得尤为重要，检验一个地铁工程的接地装置是否正常运作，就要对该工程的接地电阻进行測试。
3 地铁接地电阻检测的若干问题
3.1 接地电阻的检测
接地电阻的现场检测首先是外观检测，观察其接地的可靠性，各接地装置的连接等，然后主要通过接地电阻仪来测量接地电阻值，实际检测过程中由于检测人员的操作、检测仪器本身的精度及校准、检测环境等因素会导致接地电阻值存在偏差和误差，因此接地电阻检测首先要摒弃这些不利因素所造成的影响，检测人员应严格按照操作规程操作，对于测量使用的仪器应当经过严格的校准和计量认证。
3.2 地棒位置的选取
接地电阻常采用电位降法进行测量，比如常用的 ZC29B 型、4105 型、K2016B 型接地电阻测试仪都是采用该法进行测量的。
在实测中我们发现不同的接地极位置测得的接地电阻值也不相同，对此有标准给出了正确选择接地极距离的方法。 GB T 17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量》中规定，当接地电阻随电位极间距变化的曲线水平阶段对应的电阻值， 可当作被测地极的真实接地电阻值。
相关规范对测量的距离的规定是：CE间距离取（4～5）D（D 为地网对角线的长度），PE 取（0.5～0.6）CE的距离。对于一般建筑物，这两个值在实际的工程中相对容易获得，但对于场地有限的城市，尤其是轨道交通的地面站，这样的测量条件通常很难达到，比如在已有路面及建筑物的地方建设地铁站。限于现场的各种特殊条件，如果严格的按照标准的方法有时会很难选取到合适的接地极位置。施工现场常用ZC-8 型接地电阻测试仪，测试仪的三极呈直线布置进行测量。
3.3 接地电阻值的确定原则
接地电阻的大小是影响实现接地系统功能的重要因素之一，且直接影响接地系统的投资规模。关于地铁接地电阻值，有关规范说法不一，如 GB 50174-93《电子计算机机房设计规 范》中规定“交流工 频接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻值按最小值确定”。 GBJ 79-85《工业企业通信接地设计规范》规定“电信站的通信接地，接地体单设时，接地电阻值≤4Ω；与工频接地共用接地体时，接地电阻值≤1Ω”。而长期以来，参照国外标准要求，国内地铁接地设计的接地电阻小于 0.5Ω。
接地电阻具体应如何确定， 应从各种接地所具有的具体功能进行分析。 强电接地以泄放大电流为主，其接地电阻值涉及人身安全，因此不得大于规定值， 而弱电直流一是为电子电路提供基准电位的接地，此时弱电基准电位的接地对地电阻应大于 1mΩ以上。考虑弱电设备的易耦合性，一般仍将直流接地与大地做连接， 同时将弱电设备外壳与其基准点做单点连接，求得可保证的等电位。弱电系统外壳及系统内连接线缆屏蔽层的接地，通过该接地泄放的最大电流也不过是电流碰壳引起的短路电流。综合上述情况，直流接地电阻最好与系统保护接地电阻一致（4Ω），且其在等电位情况下可以与 PE 线连接。即交流工频接地、安全保护接地、直流工作接地共用接地时不会产生不可接受的干扰，其接地电阻值按最小值确定，这是符合规范要求的。
2.4 测量辅助线的影响
在实际检测中，往往需要使用一定长度的测量辅助线，但辅助线本身对测量有一定影响。⑴ 辅助线本身存在线阻，会影响测量结果的准确性，且在不同的工作频率接地电阻测试仪上使用时也会呈现不同的阻抗值。⑵ 测量辅助线易受周围电磁波的干扰，现代城市无线通讯日益发达，在地铁站的各种移动通信发射塔、大功率发射天线等发出强电磁波，还有大功率设备频繁启动场所等，电磁波干扰严重时会使测量数据跳动，无法读出准确的数据。为了减小辅助测量线对检测结果的影响，保证测量结果的准确性，可采取以下措施：
⑴ 尽可能选用长度适合、截面积小的多股内芯铜导线作 E 极接地检测辅助线；
⑵ 检测中使用辅助测量线时，应对接地电阻检测结果进行修正，减去增加的辅助测量线的线阻；
⑶ 当测量现场周围屋面有移动通信天线时，辅助测量线可考虑采用屏蔽线；
⑷ 辅助测量线在测量时尽量放直，不应缠绕，避免卷在一起而增大辅助测量线的阻抗，引起测量数据不准确。
4 接地电阻的测量与异常现象的分析
在接地电阻的检测中，各种客观和人为因素都会影响检测结果的真实性和准确性，同时检测过程也会受到检测地点的环境状况、检测设备及季节与天气变化等各种因素的影响，从而引起或大或小的误差。
人为的因素主要有检测人员由于长期从事检测工作的重复劳动，在检测过程中偷工减料或弄虚作假造成测量的数据失实，或者由于检测人员无意识的操作失误和测量不当造成的检测数据的误差等。主观的人为原因通过加强检测人员的纪律监督及工作服务意识的教育是可以避免的。但客观的环境状况，检测设备及季节与天气的变化等因素则较难把握其规律，由此造成测量误差及错误。
5 结语
地铁接地系统在整个地铁电气系统中起着至关重要的作用， 因此接地系统接地电阻的检测对于整个地铁电气系统是必不可少的。 地铁的接地电阻的检测关系到地铁电气系统的安全运行， 检测过程应严格按照标准及规程进行操作，要获得地铁系统的准确的接地电阻值，需要不断改进检测方法，减小检测过程中出现的错误及误差。
关键词： 轨道交通；接地电阻；检测
中图分类号： U264 文献标识码： A 文章编号：
1 引言
随着国民经济的飞速发展，城市的人口数量也是在日益的增加，这就导致居民的出行成为了城市的一大难题。城市轨道交通以其安全、快捷、准时、舒适、运载能力强等特点逐步得到人们的认可， 近年国内一些大中城市都陆续兴建地铁项目， 对缓解城市交通压力取得了明显的效果。地铁大部分区段位于地下，由于其环境特殊，地铁里的设备样式复杂且品种多样，几乎覆盖了电力、电子、通信以及控制系统等各种领域，为了保证人身安全及设备的可靠运行，每种设备都有其自身的接地要求。
2 地铁接地系统概述
地铁车站有多种系统需要接地，包括牵引变电所及降压变电所的工作接地，有保护人身安全和设备安全的保护接地，还有通信系统、信号系统等弱电设备的接地，以及地上车站的防雷接地等。地铁与地面大型公用建筑的唯一差别就是采用直流牵引供电系统，750V 或 1500V 直流供电制式，通过馈电线路送至接触网或接触轨，电动机车通过受流器与接触网或接触轨接触而获得电力，最后通过作为回流线路的走行轨将电流引回至牵引变电所。
由于钢轨与大地之间不能做到完全绝缘，因此由钢轨回流至牵引变电所的电流必有一部分经大地流回牵引变电所，这部分电流被称为杂散电流，它会对地下的金属构件产生侵蚀破坏作用，因此地铁的接地设计与一般民用建筑的接地设计有所区别。
目前各城市的地铁接地电阻以人工接地为主，即对设备基础槽钢进行绝缘处理，采用外引接地极，绝缘引入，设置专用接地网。地铁接地网由两部分组成，即由设备基础槽钢用镀锌扁钢连接起来的内部接地网，以及外引接地极用镀锌扁钢连接起来构成的外部接地网，外部接地网的绝缘引入在接地母线排处和内部接地网构成地铁的接地装置。南京地铁车站结构一般均采用地下连续墙，接地极在结构底板下打入，地铁系统是一个封闭的环境，接地网同建筑结构钢筋互相连接，构成了等效法拉第笼，使得地铁内各处等电位，对其接地电阻的检测也有着相应的特点。
随着地铁建筑规模的扩大，其内部各种电力、电气、电子及通信、监控系统等设备的使用日趋增多，地铁内的建（构）筑物的接地装置就显得尤为重要，检验一个地铁工程的接地装置是否正常运作，就要对该工程的接地电阻进行測试。
3 地铁接地电阻检测的若干问题
3.1 接地电阻的检测
接地电阻的现场检测首先是外观检测，观察其接地的可靠性，各接地装置的连接等，然后主要通过接地电阻仪来测量接地电阻值，实际检测过程中由于检测人员的操作、检测仪器本身的精度及校准、检测环境等因素会导致接地电阻值存在偏差和误差，因此接地电阻检测首先要摒弃这些不利因素所造成的影响，检测人员应严格按照操作规程操作，对于测量使用的仪器应当经过严格的校准和计量认证。
3.2 地棒位置的选取
接地电阻常采用电位降法进行测量，比如常用的 ZC29B 型、4105 型、K2016B 型接地电阻测试仪都是采用该法进行测量的。
在实测中我们发现不同的接地极位置测得的接地电阻值也不相同，对此有标准给出了正确选择接地极距离的方法。 GB T 17949.1-2000《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量》中规定，当接地电阻随电位极间距变化的曲线水平阶段对应的电阻值， 可当作被测地极的真实接地电阻值。
相关规范对测量的距离的规定是：CE间距离取（4～5）D（D 为地网对角线的长度），PE 取（0.5～0.6）CE的距离。对于一般建筑物，这两个值在实际的工程中相对容易获得，但对于场地有限的城市，尤其是轨道交通的地面站，这样的测量条件通常很难达到，比如在已有路面及建筑物的地方建设地铁站。限于现场的各种特殊条件，如果严格的按照标准的方法有时会很难选取到合适的接地极位置。施工现场常用ZC-8 型接地电阻测试仪，测试仪的三极呈直线布置进行测量。
3.3 接地电阻值的确定原则
接地电阻的大小是影响实现接地系统功能的重要因素之一，且直接影响接地系统的投资规模。关于地铁接地电阻值，有关规范说法不一，如 GB 50174-93《电子计算机机房设计规 范》中规定“交流工 频接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地四种接地宜共用一组接地装置，其接地电阻值按最小值确定”。 GBJ 79-85《工业企业通信接地设计规范》规定“电信站的通信接地，接地体单设时，接地电阻值≤4Ω；与工频接地共用接地体时，接地电阻值≤1Ω”。而长期以来，参照国外标准要求，国内地铁接地设计的接地电阻小于 0.5Ω。
接地电阻具体应如何确定， 应从各种接地所具有的具体功能进行分析。 强电接地以泄放大电流为主，其接地电阻值涉及人身安全，因此不得大于规定值， 而弱电直流一是为电子电路提供基准电位的接地，此时弱电基准电位的接地对地电阻应大于 1mΩ以上。考虑弱电设备的易耦合性，一般仍将直流接地与大地做连接， 同时将弱电设备外壳与其基准点做单点连接，求得可保证的等电位。弱电系统外壳及系统内连接线缆屏蔽层的接地，通过该接地泄放的最大电流也不过是电流碰壳引起的短路电流。综合上述情况，直流接地电阻最好与系统保护接地电阻一致（4Ω），且其在等电位情况下可以与 PE 线连接。即交流工频接地、安全保护接地、直流工作接地共用接地时不会产生不可接受的干扰，其接地电阻值按最小值确定，这是符合规范要求的。
2.4 测量辅助线的影响
在实际检测中，往往需要使用一定长度的测量辅助线，但辅助线本身对测量有一定影响。⑴ 辅助线本身存在线阻，会影响测量结果的准确性，且在不同的工作频率接地电阻测试仪上使用时也会呈现不同的阻抗值。⑵ 测量辅助线易受周围电磁波的干扰，现代城市无线通讯日益发达，在地铁站的各种移动通信发射塔、大功率发射天线等发出强电磁波，还有大功率设备频繁启动场所等，电磁波干扰严重时会使测量数据跳动，无法读出准确的数据。为了减小辅助测量线对检测结果的影响，保证测量结果的准确性，可采取以下措施：
⑴ 尽可能选用长度适合、截面积小的多股内芯铜导线作 E 极接地检测辅助线；
⑵ 检测中使用辅助测量线时，应对接地电阻检测结果进行修正，减去增加的辅助测量线的线阻；
⑶ 当测量现场周围屋面有移动通信天线时，辅助测量线可考虑采用屏蔽线；
⑷ 辅助测量线在测量时尽量放直，不应缠绕，避免卷在一起而增大辅助测量线的阻抗，引起测量数据不准确。
4 接地电阻的测量与异常现象的分析
在接地电阻的检测中，各种客观和人为因素都会影响检测结果的真实性和准确性，同时检测过程也会受到检测地点的环境状况、检测设备及季节与天气变化等各种因素的影响，从而引起或大或小的误差。
人为的因素主要有检测人员由于长期从事检测工作的重复劳动，在检测过程中偷工减料或弄虚作假造成测量的数据失实，或者由于检测人员无意识的操作失误和测量不当造成的检测数据的误差等。主观的人为原因通过加强检测人员的纪律监督及工作服务意识的教育是可以避免的。但客观的环境状况，检测设备及季节与天气的变化等因素则较难把握其规律，由此造成测量误差及错误。
5 结语
地铁接地系统在整个地铁电气系统中起着至关重要的作用， 因此接地系统接地电阻的检测对于整个地铁电气系统是必不可少的。 地铁的接地电阻的检测关系到地铁电气系统的安全运行， 检测过程应严格按照标准及规程进行操作，要获得地铁系统的准确的接地电阻值，需要不断改进检测方法，减小检测过程中出现的错误及误差。