本文較詳細論述地磅接地裝置的設計、施工與質量驗 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裝置等與接地母線的連接 方法及各接地點能長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

為了防止操作過程過電壓及大氣過電壓（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、接線盒、穿線 管、稱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，即是由多個單獨接地體經合理組合連接， 組成的復合接地網。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開焊，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 大，雷電感應電流不能充分釋放到大地中，產生反 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 接地引流線開焊斷路。2000年歪頭山鐵礦50噸汽 車衡，因接地裝置沒有按設計施工，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，也有施工方面的問題。我們曾考查過某正規設 計院設計的接地裝置藍圖，即沒有實測土壤電阻率 做為設計依據，也沒有具體施工方法，不管接地電阻值大小，均在地下埋設三根角鋼，這顯然是沒有經 過計算，設計是不科學的。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 否方便等進行分析比較，選擇管形接地體組成復合 接地網是經濟合理的。并按電子衡器接地裝置的技 術要求，進行了設計和計算。為使電子衡器各接地部 件的接地電阻長期穩定，對各接地部件與接地母線 的連接方法做了較詳細的說明，可供接地裝置設計 及施工人員參考。

二、過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，極易受到過電壓的侵害。通常儀表為220伏供 電，當供電系統發生短路跳閘或開關斷感性負載(如 電動機）的瞬 間，會產生很 高的尖峰電 壓， 即操作過電壓。在220V過電壓的峰值可達6000V，持續時間為5-10微 秒。如圖1所示，這種過電壓對地磅設備是很危 險的。

另外，雷電產生的過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 損失價值是 巨大的。

雷電不 只是直擊衡器產生損害，即使雷電落在衡器附近，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 此在很短導線內也會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 電源和傳感器線路中感應上萬伏沖擊電壓，產生很 大的沖擊電流。符合設計要求經檢測合格的接地裝 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 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.接地性質及技術要求 電子衡器接地性質屬保護接地， 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的進線 實際是線電壓380V供電系統的一根 火線，對地相電壓力220V。可在進線 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。電子衡器共16個接地 點。見圖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 地點對應圖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。大地屬半導體，雖然 具有負的溫度系數，但它的性質亦像導體一樣，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、土壤的粒度、接觸密度、溫度等因 素有關。而這些因素又與季節氣候相關聯。因此在 設計接地裝置時，應在氣候干燥的季節對實際安裝 接地裝置的現場土壤性質進行調查后，必須應用接 地電阻測試儀，進行土壤電阻率實地測量。根據實 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接線方法進行 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-實際測量接地電阻值(n)

在確實沒有條件實測電阻率的情況下，可對現場的土壤進行采樣分析，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計參

考值。

表1不同性質的土壤，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 用由多個單獨接地體并聯組成復合接地網。電子衡 器接地電阻值要求4n，所以一定要裝設復合接地 網。作設計時，為了降低造價和方便施工，要對各種 型式的單獨接地體進行分析比較，確定經濟合理，施 工方便由獨立接地體組成復合接地網。以土壤電阻 率為1 x 104#/cm為例，表2列出各種類型單獨接 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 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 管將其并聯便可得到設計要求的接地電阻值。

(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， 我們要適當的選擇管長和管徑。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。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鹽，有利于接地電阻長期

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 車衡的施工現場往往是遠離市里較偏僻的地方，材 料需用車運到現場，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，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，

當鋼管上端打入地表下0.5米時，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。

將木炭碾成粉狀與工業鹽一起撒在鋼管的 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 在接地網的連接鋼帶上，至少要有3個以上的焊接 點，并且要絕對焊牢，有利于散流，防止一點開焊接 地失效，概述中的例子是嚴重的教訓。另外引流線 過長時，嚴禁在接地體與接地母板之間盤圈，防止感 應沖擊電壓。

電子衡器各接地點與接地母板的連接方法 及注意事項。

電子衡器各接地點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重 銹蝕，已不能形成電氣導通，實際上沒有真正達到接 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，接線盒，儀表及傳感器防沖擊裝置 共有16處接地點。這些接地點必須科學而慎重牢固 的接于接地母板上，并能長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，產生銹蝕接觸電阻增大，當發生大氣過電壓時， 仍會造成衡器設備的損壞。以下著重說明電子衡器 每個接地點連接方法。

a.接地母板應按接地點的數目鉆孔攻M8螺 孔。各接地點用#4mm銅線引至接地母板上，再用黃 銅螺栓加彈簧墊旋緊，并涂工業凡士林油保護，可保 證在潮濕環境使用不發生氧化。接地母板應固定在 秤臺中間位置，盡量縮短各接地點與接地母板的距 離，亦不能應用秤臺經螺栓連接做過渡接地。

(.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接地，使鋼管形成短接環路，雷 電感應的沖擊電流，不會在管線兩端產生高電壓。 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，在管子外部敷設一根單股銅線，緊 固在管子兩端同時接地）。

儀表及傳感器屏蔽線的接地應在儀表接口 一端進行。為了不使屏蔽線產生環流對儀表產生干 擾，所有傳感器的屏蔽線在傳感器的一端應與外殼 有1000M"以上絕緣電阻。安裝時應逐個檢查，發 現絕緣電阻偏小者應更換。

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！6mm銅線連接到接地母板上。秤臺一側的 M10螺栓亦應涂工業凡士林油，使防氧化保護。

五.接地裝置的質量驗收

接地裝置的質量驗收，要由電力試驗部門的 專業人員來驗收。

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是否有松動或銹 蝕。接地母板應放在秤體內部防止被人盜走。

實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接線進行測量。

10m和20m的兩根導線可同方向排列，亦可成 30P夾角，將接地棒打入地下300mm -400mm時， 檢查補助接地電阻滿足儀表靈敏度要求時，轉動搖 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 部門出示檢測報告，記錄當日的大氣，陰，晴，氣溫， 存檔備查。