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(shuō)明秤臺(tái)、儀表、接線盒、管纜、傳感器輸出信號(hào)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)能長(zhǎng)期保持接地電阻值穩(wěn)定對(duì)地磅安全運(yùn)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(duì)地磅的侵害，電子衡器必須具備一套完 善的接地系統(tǒng)。其中包括秤臺(tái)、儀表、接線盒、穿線 管、稱重傳感器輸入輸出信號(hào)保護(hù)裝置等均應(yīng)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(dú)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)，造成電子衡器接地電阻偏大或引流線開(kāi)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(guò) 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170!，原因是 接地引流線開(kāi)焊斷路。2000年歪頭山鐵礦50噸汽 車衡，因接地裝置沒(méi)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(wèn)題。我們?cè)疾檫^(guò)某正規(guī)設(shè) 計(jì)院設(shè)計(jì)的接地裝置藍(lán)圖，即沒(méi)有實(shí)測(cè)土壤電阻率 做為設(shè)計(jì)依據(jù)，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(shè)三根角鋼，這顯然是沒(méi)有經(jīng) 過(guò)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，這就給電子衡器以后的安全運(yùn)行 留下隱患。本文根據(jù)具體工作實(shí)踐，對(duì)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。為使電子衡器各接地部 件的接地電阻長(zhǎng)期穩(wěn)定，對(duì)各接地部件與接地母線 的連接方法做了較詳細(xì)的說(shuō)明，可供接地裝置設(shè)計(jì) 及施工人員參考。

二、過(guò)電壓的機(jī)理及電子衡器接地的重要意義 電子衡器的儀表、計(jì)算機(jī)、傳感器均屬弱電設(shè) 備，極易受到過(guò)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(kāi)關(guān)斷感性負(fù)載(如 電動(dòng)機(jī)）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(dá)6000V，持續(xù)時(shí)間為5-10微 秒。如圖1所示，這種過(guò)電壓對(duì)地磅設(shè)備是很危 險(xiǎn)的。

另外，雷電產(chǎn)生的過(guò)電壓對(duì)電子衡器設(shè)備危害 U 極大，我國(guó)每年因雷電 造成電子、 電氣設(shè)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，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(dǎo)線內(nèi)也會(huì)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可知沖擊電壓的波首只有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(wàn)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(cè)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(yùn) 行，這就是電子衡器接地的重要意義。

三.地磅接地裝置設(shè)計(jì)

1.接地性質(zhì)及技術(shù)要求 電子衡器接地性質(zhì)屬保護(hù)接地， 通常一臺(tái)電子衡器要有圖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(duì)地相電壓力220V。可在進(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5!，屬于防雷接地。其接地裝置的 裝設(shè)位置要求與衡器的保護(hù)接地裝 置的位置之間的間隔要大于25米。

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4!。

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4!。

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

電源避雷器接地應(yīng)單獨(dú)引接 地引流線。電子衡器共16個(gè)接地 點(diǎn)。見(jiàn)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(duì)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(jiàn)以下說(shuō)明。

2.接地裝置的設(shè)計(jì)與計(jì)算方法：

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(guò)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(guò)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(lái)決定。土地的電阻率是以土壤的橫截面為 1cm2，長(zhǎng)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(shí)，應(yīng)在氣候干燥的季節(jié)對(duì)實(shí)際安裝 接地裝置的現(xiàn)場(chǎng)土壤性質(zhì)進(jìn)行調(diào)查后，必須應(yīng)用接 地電阻測(cè)試儀，進(jìn)行土壤電阻率實(shí)地測(cè)量。根據(jù)實(shí) 測(cè)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。

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

首先要在裝設(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。

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(cè)量接地電阻值R。，利用 公式（1)計(jì)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(cè)量接地電阻值(n)

在確實(shí)沒(méi)有條件實(shí)測(cè)電阻率的情況下，可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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。

表1不同性質(zhì)的土壤，電阻率的參考值

3.單獨(dú)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(dú)接地體并聯(lián)組成復(fù)合接地網(wǎng)。電子衡 器接地電阻值要求4n，所以一定要裝設(shè)復(fù)合接地 網(wǎng)。作設(shè)計(jì)時(shí)，為了降低造價(jià)和方便施工，要對(duì)各種 型式的單獨(dú)接地體進(jìn)行分析比較，確定經(jīng)濟(jì)合理，施 工方便由獨(dú)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列出各種類型單獨(dú)接 地體的接地電阻值。

表2不同類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(yīng) 電阻值分析，埋在地下0. 5米深，帶狀接地體要達(dá)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(dá)到 14#，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4!管形復(fù)合接地裝置設(shè)計(jì) 從表2可以看出管長(zhǎng)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(shè)計(jì)要求的接地電阻值。

(1)鋼管合理長(zhǎng)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(zhǎng)和管徑。如表2中選3m長(zhǎng) 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(zhǎng)（L)與接地電 阻關(guān)系。由曲線圖可以看出，選擇管長(zhǎng)（L)為2m長(zhǎng) 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(zhǎng)是不合適的。應(yīng)用2m長(zhǎng)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(zhǎng)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。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1x104!.cm為例，按式 (2)計(jì)算單管接地電阻。

根據(jù)圖 7 已知 L / 200cm，d= 5cm，t= 50cm

(3)管形復(fù)合接地裝置的計(jì)算 a.鋼管所需根數(shù)計(jì)算

按電子衡器接地電阻4!要求（即凡=4!)，利

用式(3)計(jì)算鋼管根數(shù)。

Rjo

式中:隊(duì)一設(shè)計(jì)要求接地電阻值(!)

Rjo—單管接地電阻值(！）

N—鋼管根數(shù)

”一利用系數(shù)（取0.77)。該值是由于多根鋼管 電力線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)。引流線采用$10mm圓銅線引入秤臺(tái)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(shí)在管形接 地體周圍撒些木炭和工業(yè)鹽，有利于接地電阻長(zhǎng)期

穩(wěn)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(zhǔn)備

接地裝置施工之前必須按著設(shè)計(jì)圖紙要求，對(duì) 施工需要的材料做好準(zhǔn)備。因?yàn)橛行┸壍篮饣蚴瞧?/span> 車衡的施工現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)，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(huì)造成以后難以彌補(bǔ)的工程缺陷。

通常裝設(shè)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(zhǎng)，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30kg，做好引流線與接地母板

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(fèi)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(shè)計(jì)圖紙指定的方位，挖長(zhǎng)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(dāng)鋼管上端打入地表下0.5米時(shí)，即達(dá)到設(shè)計(jì)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 周圍，分若干層與土間隔覆蓋。

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(gè)以上的焊接 點(diǎn)，并且要絕對(duì)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(yán)重的教訓(xùn)。另外引流線 過(guò)長(zhǎng)時(shí)，嚴(yán)禁在接地體與接地母板之間盤(pán)圈，防止感 應(yīng)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(xiàng)。

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?cè)?jiàn)過(guò)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(méi)有真正達(dá)到接 地目的。

一臺(tái)地磅或是電子軌道衡，按圖3所示， 包括秤臺(tái)，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，并能長(zhǎng)期保持接地電阻穩(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(guò)電壓時(shí)， 仍會(huì)造成衡器設(shè)備的損壞。以下著重說(shuō)明電子衡器 每個(gè)接地點(diǎn)連接方法。

a.接地母板應(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(tái)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(tái)經(jīng)螺栓連接做過(guò)渡接地。

(.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(shí)接地，使鋼管形成短接環(huán)路，雷 電感應(yīng)的沖擊電流，不會(huì)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！6mm鋼筋焊 在一起，再?gòu)慕泳€盒一端用銅線引至接地母板。（美 國(guó)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(shí)接地）。

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(duì)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1000M"以上絕緣電阻。安裝時(shí)應(yīng)逐個(gè)檢查，發(fā) 現(xiàn)絕緣電阻偏小者應(yīng)更換。

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。

傳感器的輸出信號(hào)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(tái)的接地應(yīng)在秤臺(tái)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)！6mm銅線連接到接地母板上。秤臺(tái)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

接地裝置的質(zhì)量驗(yàn)收，要由電力試驗(yàn)部門(mén)的 專業(yè)人員來(lái)驗(yàn)收。

首先要檢查電子衡器接地裝置的裝設(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。

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

實(shí)地測(cè)量接地裝置的接地電阻。

測(cè)量方法是采用ZC -8型接地電阻測(cè)定器，按 圖9接線進(jìn)行測(cè)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(shí)， 檢查補(bǔ)助接地電阻滿足儀表靈敏度要求時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)量結(jié)果由電力試驗(yàn) 部門(mén)出示檢測(cè)報(bào)告，記錄當(dāng)日的大氣，陰，晴，氣溫， 存檔備查。