本文較詳細論述地磅接地裝置的設計、施工與質(zhì)量驗 收。著(zhù)重說(shuō)明秤臺、儀表、接線(xiàn)盒、管纜、傳感器輸出信號防沖擊保護裝置等與接地母線(xiàn)的連接 方法及各接地點(diǎn)能長(cháng)期保持接地電阻值穩定對地磅安全運行的重要意義。

一、概述

為了防止操作過(guò)程過(guò)電壓及大氣過(guò)電壓（指雷 電）對地磅的侵害，電子衡器必須具備一套完 善的接地系統。其中包括秤臺、儀表、接線(xiàn)盒、穿線(xiàn) 管、稱(chēng)重傳感器輸入輸出信號保護裝置等均應可靠 地接在接地電阻不大于4!的接地裝置上。所謂接 地裝置，即是由多個(gè)單獨接地體經(jīng)合理組合連接， 組成的復合接地網(wǎng)。由于接地裝置設計或施工不 當，造成電子衡器接地電阻偏大或引流線(xiàn)開(kāi)焊，致 使接地裝置失效，危及設備人身安全。

95年本溪歪頭山100噸軌道衡，因接地電阻過(guò) 大，雷電感應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(chēng)重儀表 全部燒毀。事后檢查接地電阻阻值為170!，原因是 接地引流線(xiàn)開(kāi)焊斷路。2000年歪頭山鐵礦50噸汽 車(chē)衡，因接地裝置沒(méi)有按設計施工，接地電阻不合 格，一年內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，分析原因有設計方面的缺 陷，也有施工方面的問(wèn)題。我們曾考查過(guò)某正規設 計院設計的接地裝置藍圖，即沒(méi)有實(shí)測土壤電阻率 做為設計依據，也沒(méi)有具體施工方法，不管接地電阻值大小，均在地下埋設三根角鋼，這顯然是沒(méi)有經(jīng) 過(guò)計算，設計是不科學(xué)的。有些施工單位為了節省材 料，不按設計施工，這就給電子衡器以后的安全運行 留下隱患。本文根據具體工作實(shí)踐，對各種類(lèi)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合 接地網(wǎng)是經(jīng)濟合理的。并按電子衡器接地裝置的技 術(shù)要求，進(jìn)行了設計和計算。為使電子衡器各接地部 件的接地電阻長(cháng)期穩定，對各接地部件與接地母線(xiàn) 的連接方法做了較詳細的說(shuō)明，可供接地裝置設計 及施工人員參考。

二、過(guò)電壓的機理及電子衡器接地的重要意義 電子衡器的儀表、計算機、傳感器均屬弱電設 備，極易受到過(guò)電壓的侵害。通常儀表為220伏供 電，當供電系統發(fā)生短路跳閘或開(kāi)關(guān)斷感性負載(如 電動(dòng)機）的瞬 間，會(huì )產(chǎn)生很 高的尖峰電 壓， 即操作過(guò)電壓。在220V過(guò)電壓的峰值可達6000V，持續時(shí)間為5-10微 秒。如圖1所示，這種過(guò)電壓對地磅設備是很危 險的。

另外，雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓對電子衡器設備危害 U 極大，我國每年因雷電 造成電子、 電氣設備的 損失價(jià)值是 巨大的。

雷電不 只是直擊衡器產(chǎn)生損害，即使雷電落在衡器附近，擊中樹(shù)木，電 力線(xiàn)，建筑物等，都會(huì )引起空間電磁場(chǎng)急劇變化，因 此在很短導線(xiàn)內也會(huì )感應出很高的沖擊電壓，沖擊 電壓波形圖，如圖2所示：

由圖2可知沖擊電壓的波首只有1.5微妙，波 尾也僅持續40微妙。如此陡峭的電壓波，在儀表的 電源和傳感器線(xiàn)路中感應上萬(wàn)伏沖擊電壓，產(chǎn)生很 大的沖擊電流。符合設計要求經(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(guò)儀表、 傳感器，直接泄放到大地中。因大地可以中和無(wú)窮 電荷，使其電位為零。從而保證電子衡器的安全運 行，這就是電子衡器接地的重要意義。

三.地磅接地裝置設計

1.接地性質(zhì)及技術(shù)要求 電子衡器接地性質(zhì)屬保護接地， 通常一臺電子衡器要有圖3所示完 整的接地系統。

(1）儀表輸入電源220V的進(jìn)線(xiàn) 實(shí)際是線(xiàn)電壓380V供電系統的一根 火線(xiàn)，對地相電壓力220V。可在進(jìn)線(xiàn) 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5!，屬于防雷接地。其接地裝置的 裝設位置要求與衡器的保護接地裝 置的位置之間的間隔要大于25米。

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

儀表及4只傳感器供14只 (SVP1-SVP16)沖氣式防沖擊保護器 接地，其接地電阻不應大于4!。

秤臺，接線(xiàn)盒（BOX)及儀表 外殼保護接地，其接地電阻不應大于 4!。

電源避雷器接地應單獨引接 地引流線(xiàn)。電子衡器共16個(gè)接地 點(diǎn)。見(jiàn)圖3a所示，應接在4!接地裝 置的接地母板。

圖 3a 中的 1，2，3，4，5，14 接 地點(diǎn)對應圖3b中的1，2，3，4，5，14的 穿線(xiàn)管接地。具體與接地母板的連接方法見(jiàn)以下說(shuō)明。

2.接地裝置的設計與計算方法：

土壤電阻率的概念

接地裝置的接地電阻，包括引線(xiàn)電阻，接地體自 身電阻和接地體與大地之間的過(guò)度電阻（亦稱(chēng)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(guò)渡電阻。大地屬半導體，雖然 具有負的溫度系數，但它的性質(zhì)亦像導體一樣，由電 阻率來(lái)決定。土地的電阻率是以土壤的橫截面為 1cm2，長(cháng)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氣候相關(guān)聯(lián)。因此在 設計接地裝置時(shí)，應在氣候干燥的季節對實(shí)際安裝 接地裝置的現場(chǎng)土壤性質(zhì)進(jìn)行調查后，必須應用接 地電阻測試儀，進(jìn)行土壤電阻率實(shí)地測量。根據實(shí) 測土壤電阻率，設計和計算出接地裝置的接地電阻 值，才是正確有效的。

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(xiàn)方法進(jìn)行 測量。

首先要在裝設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。

將儀表11，1"端子接到Cl，C"接地棒上，將Ei，E" 接到PuP"接地棒上。實(shí)際測量接地電阻值R。，利用 公式（1)計算土壤電阻率。

p 5 2"A ? R0  (1)

式中：p - 土壤電阻率(>#/cm)

A - 接地棒間距( cm)

R0-實(shí)際測量接地電阻值(n)

在確實(shí)沒(méi)有條件實(shí)測電阻率的情況下，可對現場(chǎng)的土壤進(jìn)行采樣分析，判定土壤類(lèi)型，參照表1不 同類(lèi)型的土壤電阻率的范圍取其平均值做為設計參

考值。

表1不同性質(zhì)的土壤，電阻率的參考值

3.單獨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(gè)單獨接地體并聯(lián)組成復合接地網(wǎng)。電子衡 器接地電阻值要求4n，所以一定要裝設復合接地 網(wǎng)。作設計時(shí)，為了降低造價(jià)和方便施工，要對各種 型式的單獨接地體進(jìn)行分析比較，確定經(jīng)濟合理，施 工方便由獨立接地體組成復合接地網(wǎng)。以土壤電阻 率為1 x 104#/cm為例，表2列出各種類(lèi)型單獨接 地體的接地電阻值。

表2不同類(lèi)型接地體接地電阻參考值

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

地體，即節省材料亦便于施工。

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

(1)鋼管合理長(cháng)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， 我們要適當的選擇管長(cháng)和管徑。如表2中選3m長(cháng) 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(xiàn)圖表明管長(cháng)（L)與接地電 阻關(guān)系。由曲線(xiàn)圖可以看出，選擇管長(cháng)（L)為2m長(cháng) 是比較合理，超過(guò)兩米接地電阻沒(méi)有明顯的減小， 說(shuō)明更大的增加管長(cháng)是不合適的。應用2m長(cháng)的鋼 管，打入地下時(shí)，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(cháng)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(huì )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(xiàn)。圖6曲 線(xiàn)表明，鋼管直徑選5cm是合適的。

(2 )單管接地體接地電阻計算：

仍以土壤電阻率等于1x104!.cm為例，按式 (2)計算單管接地電阻。

根據圖 7 已知 L / 200cm，d= 5cm，t= 50cm

(3)管形復合接地裝置的計算 a.鋼管所需根數計算

按電子衡器接地電阻4!要求（即凡=4!)，利

用式(3)計算鋼管根數。

Rjo

式中:隊一設計要求接地電阻值(!)

Rjo—單管接地電阻值(！）

N—鋼管根數

”一利用系數（取0.77)。該值是由于多根鋼管 電力線(xiàn)的相互屏蔽引起的接地電阻值增大。

將已知 Rj/4!，Rjo / 32. 14!，# =0.77 代入 式(3)

32. 14

.接地體的排列布局

10根鋼管的按裝位置，排列布局及連接見(jiàn)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(xiàn)采用$10mm圓銅線(xiàn)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 壤在干燥季節保持一定小的電阻，施工時(shí)在管形接 地體周?chē)鲂┠咎亢凸I(yè)鹽，有利于接地電阻長(cháng)期

穩定。

a/b'0. 5，a = 4m，( = 2m，c = 12m，L = 2m，t = 0) 5m

四電子衡器接地裝置的施工

1.材料準備

接地裝置施工之前必須按著(zhù)設計圖紙要求，對 施工需要的材料做好準備。因為有些軌道衡或是汽 車(chē)衡的施工現場(chǎng)往往是遠離市里較偏僻的地方，材 料需用車(chē)運到現場(chǎng)，如有疏漏或短缺需重新審批和 運輸造成不必要的麻煩。若有些施工單位按材料將 就施工，會(huì )造成以后難以彌補的工程缺陷。

通常裝設4!的接地裝置，必須備足如下材 料。（p + 1x104! - cm )

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

40mm鍍鋅鋼帶100kg，用來(lái)連接管形接地

體。

#10mm銅線(xiàn)30kg，做好引流線(xiàn)與接地母板

相連接。

接地母板（100mm X 200mm厚6mm)黃銅板

一塊。

工業(yè)鹽200kg，木炭30kg。

大錘及水電焊工具一套。

在土壤條件較好的地方裝4!的接地裝置費用

概算(包括人工）約3500元左右。

2.電子衡器接地裝置的施工方法

首先要按設計圖紙指定的方位，挖長(cháng)13米，

寬2.5米，深1米的地溝。這樣打入地下2米鋼管 時(shí)，鋼管可露出地表面1米。人站在溝邊施工方便，

當鋼管上端打入地表下0.5米時(shí)，即達到設計深 度。

將40mm鋼帶焊在每一根鋼管的上端，使其 成一個(gè)封閉的矩形。鋼帶與鋼管焊接時(shí)，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(kāi)焊。

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

引流線(xiàn)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(gè)以上的焊接 點(diǎn)，并且要絕對焊牢，有利于散流，防止一點(diǎn)開(kāi)焊接 地失效，概述中的例子是嚴重的教訓。另外引流線(xiàn) 過(guò)長(cháng)時(shí)，嚴禁在接地體與接地母板之間盤(pán)圈，防止感 應沖擊電壓。

電子衡器各接地點(diǎn)與接地母板的連接方法 及注意事項。

電子衡器各接地點(diǎn)與接地裝置的具體連接方 法，往往沒(méi)有引起人們的重視。我們曾見(jiàn)過(guò)一些電 子秤穿線(xiàn)管的接地，只是用鐵線(xiàn)在管子上繞了兩圈， 鐵線(xiàn)與管之間仍有間隙，接地的另一端鐵螺栓嚴重 銹蝕，已不能形成電氣導通，實(shí)際上沒(méi)有真正達到接 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(xiàn)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，并能長(cháng)期保持接地電阻穩定不 變，才能真正起到接地保護作用。否則由于接連不 牢，產(chǎn)生銹蝕接觸電阻增大，當發(fā)生大氣過(guò)電壓時(shí)， 仍會(huì )造成衡器設備的損壞。以下著(zhù)重說(shuō)明電子衡器 每個(gè)接地點(diǎn)連接方法。

a.接地母板應按接地點(diǎn)的數目鉆孔攻M8螺 孔。各接地點(diǎn)用#4mm銅線(xiàn)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，可保 證在潮濕環(huán)境使用不發(fā)生氧化。接地母板應固定在 秤臺中間位置，盡量縮短各接地點(diǎn)與接地母板的距 離，亦不能應用秤臺經(jīng)螺栓連接做過(guò)渡接地。

(.傳感器電纜穿線(xiàn)管的接地要非常慎重，一定要將管子兩端同時(shí)接地，使鋼管形成短接環(huán)路，雷 電感應的沖擊電流，不會(huì )在管線(xiàn)兩端產(chǎn)生高電壓。 接地的方法，將所有穿線(xiàn)管的兩端用！6mm鋼筋焊 在一起，再從接線(xiàn)盒一端用銅線(xiàn)引至接地母板。（美 國有資料介紹，在管子外部敷設一根單股銅線(xiàn)，緊 固在管子兩端同時(shí)接地）。

儀表及傳感器屏蔽線(xiàn)的接地應在儀表接口 一端進(jìn)行。為了不使屏蔽線(xiàn)產(chǎn)生環(huán)流對儀表產(chǎn)生干 擾，所有傳感器的屏蔽線(xiàn)在傳感器的一端應與外殼 有1000M"以上絕緣電阻。安裝時(shí)應逐個(gè)檢查，發(fā) 現絕緣電阻偏小者應更換。

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

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

秤臺的接地應在秤臺的兩端內側的金屬板 上焊接一塊10mm，50mm X 50mm的銅板用M10銅 螺栓經(jīng)！6mm銅線(xiàn)連接到接地母板上。秤臺一側的 M10螺栓亦應涂工業(yè)凡士林油，使防氧化保護。

五.接地裝置的質(zhì)量驗收

接地裝置的質(zhì)量驗收，要由電力試驗部門(mén)的 專(zhuān)業(yè)人員來(lái)驗收。

首先要檢查電子衡器接地裝置的裝設位置是 否合理，與直擊雷保護（避雷針）的接地裝置之間的 距離應大于25米。

檢查地磅所有接地點(diǎn)是否有松動(dòng)或銹 蝕。接地母板應放在秤體內部防止被人盜走。

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(xiàn)進(jìn)行測量。

10m和20m的兩根導線(xiàn)可同方向排列，亦可成 30P夾角，將接地棒打入地下300mm -400mm時(shí)， 檢查補助接地電阻滿(mǎn)足儀表靈敏度要求時(shí)，轉動(dòng)搖 柄120轉/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，測量結果由電力試驗 部門(mén)出示檢測報告，記錄當日的大氣，陰，晴，氣溫， 存檔備查。