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地磅接地装置的设计与施工

时间:2019-01-24 12:30 来源:http://www.shslcz.com/ 点击数:

本文较详细论述地磅接地装置的设计、施工与质量验 收。着重说明秤台、仪表、接线盒、管缆、传感器输出信号防冲击保护装置等与接地母线的连接 方法及各接地点能长期保持接地电阻值稳定对地磅安全运行的重要意义。

、概述

为了防止操作过程过电压及大气过电压(指雷 电)对地磅的侵害,电子衡器必须具备一套完 善的接地系统。其中包括秤台、仪表、接线盒、穿线 管、称重传感器输入输出信号保护装置等均应可靠 地接在接地电阻不大于4!的接地装置上。所谓接 地装置,即是由多个单独接地体经合理组合连接, 组成的复合接地网。由于接地装置设计或施工不 当,造成电子衡器接地电阻偏大或引流线开焊,致 使接地装置失效,危及设备人身安全。

95年本溪歪头山100吨轨道衡,因接地电阻过 大,雷电感应电流不能充分释放到大地中,产生反 击,将坐在铁床上的司磅员击倒在地上,称重仪表 全部烧毁。事后检查接地电阻阻值为170!,原因是 接地引流线开焊断路。2000年歪头山铁矿50吨汽 车衡,因接地装置没有按设计施工,接地电阻不合 格,一年内造成多次仪表电路板烧毁事故。就接地 电阻不合格造成事故,分析原因有设计方面的缺 陷,也有施工方面的问题。我们曾考查过某正规设 计院设计的接地装置蓝图,即没有实测土壤电阻率 做为设计依据,也没有具体施工方法,不管接地电阻值大小,均在地下埋设三根角钢,这显然是没有经 过计算,设计是不科学的。有些施工单位为了节省材 料,不按设计施工,这就给电子衡器以后的安全运行 留下隐患。本文根据具体工作实践,对各种类型的接 地体,在相同条件下按接地效率,消耗材料,施工是 否方便等进行分析比较,选择管形接地体组成复合 接地网是经济合理的。并按电子衡器接地装置的技 术要求,进行了设计和计算。为使电子衡器各接地部 件的接地电阻长期稳定,对各接地部件与接地母线 的连接方法做了较详细的说明,可供接地装置设计 及施工人员参考。

二、过电压的机理及电子衡器接地的重要意义 电子衡器的仪表、计算机、传感器均属弱电设 备,极易受到过电压的侵害。通常仪表为220伏供 电,当供电系统发生短路跳闸或开关断感性负载( 电动机的瞬 间,会产生很 高的尖峰电 压, 即操作过电压。在220V过电压的峰值可达6000V持续时间为5-10 秒。如图1所示,这种过电压对地磅设备是很危 险的。

另外,雷电产生的过电压对电子衡器设备危害 U 极大,我国每年因雷电 造成电子、 电气设备的 损失价值是 巨大的。

雷电不 只是直击衡器产生损害,即使雷电落在衡器附近,击中树木,电 力线,建筑物等,都会引起空间电磁场急剧变化,因 此在很短导线内也会感应出很高的冲击电压,冲击 电压波形图,如图2所示:

由图2可知冲击电压的波首只有1.5微妙,波 尾也仅持续40微妙。如此陡峭的电压波,在仪表的 电源和传感器线路中感应上万伏冲击电压,产生很 大的冲击电流。符合设计要求经检测合格的接地装 置,可顺畅的为冲击电流提供通路,使其绕过仪表、 传感器,直接泄放到大地中。因大地可以中和无穷 电荷,使其电位为零。从而保证电子衡器的安全运 行,这就是电子衡器接地的重要意义。

.地磅接地装置设计

1.接地性质及技术要求 电子衡器接地性质属保护接地, 通常一台电子衡器要有图3所示完 整的接地系统。

(1仪表输入电源220V的进线 实际是线电压380V供电系统的一根 火线,对地相电压力220V可在进线 入口安装FS-0. 22型的阀式避雷 器。避雷器的接地装置电阻要求不大 5!,属于防雷接地。其接地装置的 装设位置要求与衡器的保护接地装 置的位置之间的间隔要大于25米。

仪表至接线盒之间6芯带屏 蔽的电缆穿线管接地及四只传感器 到接线盒之间电缆4根穿线管接地 电阻应不大于4!

仪表及4只传感器供14 (SVP1-SVP16)冲气式防冲击保护器 接地,其接地电阻不应大于4!

秤台,接线盒BOX)及仪表 外壳保护接地,其接地电阻不应大于 4!

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电源避雷器接地应单独引接 地引流线。电子衡器共16个接地 点。见图3a所示,应接在4!接地装 置的接地母板。

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3a 中的 1234514 地点对应图3b中的1234514 穿线管接地。具体与接地母板的连接方法见以下说明。

2.接地装置的设计与计算方法:

土壤电阻率的概念

接地装置的接地电阻,包括引线电阻,接地体自 身电阻和接地体与大地之间的过度电阻亦称发散 电阻)。前两者电阻较后者小的很多,主要电阻是接 地体与大地之间的过渡电阻。大地属半导体,虽然 具有负的温度系数,但它的性质亦像导体一样,由电 阻率来决定。土地的电阻率是以土壤的横截面为 1cm21cm的体积电阻。

土壤电阻率的大小与土壤中的水分的多少和水 分中溶解的物质、土壤的粒度、接触密度、温度等因 素有关。而这些因素又与季节气候相关联。因此在 设计接地装置时,应在气候干燥的季节对实际安装 接地装置的现场土壤性质进行调查后,必须应用接 地电阻测试仪,进行土壤电阻率实地测量。根据实 测土壤电阻率,设计和计算出接地装置的接地电阻 值,才是正确有效的。

土壤电阻率的测量方法,可用MC-07型接 地电阻测定器(或ZC -8型)按图4接线方法进行 测量。

首先要在装设接地装置的位置上打入地下四根 钢管,打入深度为30cm间距为1000cm打入深度

至少要大于-A/20,如图4所示。

将仪表111"端子接到ClC"接地棒上,将EiE" 接到PuP"接地棒上。实际测量接地电阻值R。,利用 公式1)计算土壤电阻率。

p 5 2"A • R0  (1)

式中p - 土壤电阻率(>#/cm)

A - 接地棒间距( cm)

R0-实际测量接地电阻值(n)

在确实没有条件实测电阻率的情况下,可对现场的土壤进行采样分析,判定土壤类型,参照表1 同类型的土壤电阻率的范围取其平均值做为设计参

考值。

1不同性质的土壤,电阻率的参考值

3.单独接地体形式的选择与分析 要求接地电阻小于20n以下接地装置,必须采 用由多个单独接地体并联组成复合接地网。电子衡 器接地电阻值要求4n所以一定要装设复合接地 网。作设计时,为了降低造价和方便施工,要对各种 型式的单独接地体进行分析比较,确定经济合理,施 工方便由独立接地体组成复合接地网。以土壤电阻 率为1 x 104#/cm为例,表2列出各种类型单独接 地体的接地电阻值。

2不同类型接地体接地电阻参考值

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从表2各种接地体尺寸,埋入地下深度及相应 电阻值分析,埋在地下0. 5米深,带状接地体要达到 4#接地电阻,需挖々0多米地沟,占地面积大施工量 大。而球型接地体直径为1米,接地电阻才能达到 14#,平板接地体面积7. 3平方米埋入地下1.8 才能达到11n即不经济也不便于施工。只有管型接

地体,即节省材料亦便于施工。

4.接地电阻为4!管形复合接地装置设计 从表2可以看出管长3m管径为5cm打入地 2. 5m接地电阻为27. 5!。若打入地下若干根钢 管将其并联便可得到设计要求的接地电阻值。

(1)钢管合理长度及管径的选择 为了合理有效的利用材料,并且要便于施工, 我们要适当的选择管长和管径。如表2中选3m 钢管,人工打入地下须要站在高处显然不方便。钢 管直径越大有利于降低接地电阻,但直径太大,难 于打入地下。图5的曲线图表明管长L)与接地电 阻关系。由曲线图可以看出,选择管长L)2m 是比较合理,超过两米接地电阻没有明显的减小, 说明更大的增加管长是不合适的。应用2m长的钢 管,打入地下时,可先将地表挖一米深,管子露出地 1米,人工打入地下也比较方便。如果管长选择 小于0.5m显然也是不合理的,即使打入地下很多 钢管其接地电阻也不会太小。管径的选择,可参考 6,钢管直径d)与接地电阻的关系曲线。图6 线表明,钢管直径选5cm是合适的。

(2 )单管接地体接地电阻计算:

仍以土壤电阻率等于1x104!.cm为例,按式 (2)计算单管接地电阻。

根据图 7 已知 L / 200cmd= 5cmt= 50cm

(3)管形复合接地装置的计算 a.钢管所需根数计算

按电子衡器接地电阻4!要求即凡=4!),利

用式(3)计算钢管根数。

Rjo

式中:队一设计要求接地电阻值(!)

Rjo单管接地电阻值(

N—钢管根数

一利用系数(取0.77)。该值是由于多根钢管 电力线的相互屏蔽引起的接地电阻值增大。

将已知 Rj/4!Rjo / 32. 14!# =0.77 代入 (3)

32. 14

.接地体的排列布局

10根钢管的按装位置,排列布局及连接见图8 所示。

钢管之间用40mm钢带连接在一起形成封闭的 接地网。引流线采用$10mm圆铜线引入秤台中间位 置,焊接在一块100 X200的接地母板上。为了使土 壤在干燥季节保持一定小的电阻,施工时在管形接 地体周围撒些木炭和工业盐,有利于接地电阻长期

稳定。

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a/b'0. 5a = 4m( = 2mc = 12mL = 2mt = 0) 5m

四电子衡器接地装置的施工

1.材料准备

接地装置施工之前必须按着设计图纸要求,对 施工需要的材料做好准备。因为有些轨道衡或是汽 车衡的施工现场往往是远离市里较偏僻的地方,材 料需用车运到现场,如有疏漏或短缺需重新审批和 运输造成不必要的麻烦。若有些施工单位按材料将 就施工,会造成以后难以弥补的工程缺陷。

通常装设4!的接地装置,必须备足如下材 p + 1x104! - cm )

#50mm钢管25m - 30m并要截成2m长,一 端要用水焊切割成锥形,易于打入地下。

40mm镀锌钢带100kg用来连接管形接地

体。

#10mm铜线30kg做好引流线与接地母板

相连接。

接地母板100mm X 200mm6mm)黄铜板

一块。

工业盐200kg木炭30kg

大锤及水电焊工具一套。

在土壤条件较好的地方装4!的接地装置费用

概算(包括人工)约3500元左右。

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2.电子衡器接地装置的施工方法

首先要按设计图纸指定的方位,挖长13米,

2.5米,深1米的地沟。这样打入地下2米钢管 时,钢管可露出地表面1米。人站在沟边施工方便,

当钢管上端打入地表下0.5米时,即达到设计深 度。

40mm钢带焊在每一根钢管的上端,使其 成一个封闭的矩形。钢带与钢管焊接时,先将钢带 弯成半圆形,使其与钢管外径相吻合。至少要包围 钢管的一半,上下焊两道焊缝,防止腐蚀开焊。

将木炭碾成粉状与工业盐一起撒在钢管的 周围,分若干层与土间隔覆盖。

引流线一端焊接在接地母板上,另一端焊接 在接地网的连接钢带上,至少要有3个以上的焊接 点,并且要绝对焊牢,有利于散流,防止一点开焊接 地失效,概述中的例子是严重的教训。另外引流线 过长时,严禁在接地体与接地母板之间盘圈,防止感 应冲击电压。

电子衡器各接地点与接地母板的连接方法 及注意事项。

电子衡器各接地点与接地装置的具体连接方 法,往往没有引起人们的重视。我们曾见过一些电 子秤穿线管的接地,只是用铁线在管子上绕了两圈, 铁线与管之间仍有间隙,接地的另一端铁螺栓严重 锈蚀,已不能形成电气导通,实际上没有真正达到接 地目的。

一台地磅或是电子轨道衡,按图3所示, 包括秤台,管缆,接线盒,仪表及传感器防冲击装置 共有16处接地点。这些接地点必须科学而慎重牢固 的接于接地母板上,并能长期保持接地电阻稳定不 变,才能真正起到接地保护作用。否则由于接连不 牢,产生锈蚀接触电阻增大,当发生大气过电压时, 仍会造成衡器设备的损坏。以下着重说明电子衡器 每个接地点连接方法。

a.接地母板应按接地点的数目钻孔攻M8 孔。各接地点用#4mm铜线引至接地母板上,再用黄 铜螺栓加弹簧垫旋紧,并涂工业凡士林油保护,可保 证在潮湿环境使用不发生氧化。接地母板应固定在 秤台中间位置,尽量缩短各接地点与接地母板的距 离,亦不能应用秤台经螺栓连接做过渡接地。

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(.传感器电缆穿线管的接地要非常慎重,一定要将管子两端同时接地,使钢管形成短接环路,雷 电感应的冲击电流,不会在管线两端产生高电压。 接地的方法,将所有穿线管的两端用6mm钢筋焊 在一起,再从接线盒一端用铜线引至接地母板。(美 国有资料介绍,在管子外部敷设一根单股铜线,紧 固在管子两端同时接地)。

仪表及传感器屏蔽线的接地应在仪表接口 一端进行。为了不使屏蔽线产生环流对仪表产生干 扰,所有传感器的屏蔽线在传感器的一端应与外壳 1000M"以上绝缘电阻。安装时应逐个检查,发 现绝缘电阻偏小者应更换。

仪表至接线盒之间的电缆的穿线管接地方法与 b所述相同。如使用仪表是金属外壳,应接地。

传感器的输出信号及仪表输入端防冲击保 护器SVPi - SVP16)的接地,应就近接在不锈钢的接 线盒的外壳上,因金属外壳的接线盒已接至接地母 板上。

秤台的接地应在秤台的两端内侧的金属板 上焊接一块10mm50mm X 50mm的铜板用M10 螺栓经6mm铜线连接到接地母板上。秤台一侧的 M10螺栓亦应涂工业凡士林油,使防氧化保护。

.接地装置的质量验收

接地装置的质量验收,要由电力试验部门的 专业人员来验收。

首先要检查电子衡器接地装置的装设位置是 否合理,与直击雷保护(避雷针)的接地装置之间的 距离应大于25米。

检查地磅所有接地点是否有松动或锈 蚀。接地母板应放在秤体内部防止被人盗走。

实地测量接地装置的接地电阻。

测量方法是采用ZC -8型接地电阻测定器,按 9接线进行测量。

10m20m的两根导线可同方向排列,亦可成 30P夹角,将接地棒打入地下300mm -400mm时, 检查补助接地电阻满足仪表灵敏度要求时,转动摇 120/分读出仪表示值,即是该接地装置的接 地电阻。若不大于4"为合格,测量结果由电力试验 部门出示检测报告,记录当日的大气,阴,晴,气温, 存档备查。