城市轨道交通地上线路接地体的冲击接地电阻测试研究( 二 ) _城市轨道交通地上线路接地体

GB/T 17949.1-2000 中测试冲击接地电阻，要求测试源发出的冲击电流波形采用 8/20 μs 或者是 4/10 μs，电流幅值为 1 ～100 kA[1] 。DL/T 266-2012 中认为对于正在运行中的大型接地装置，为避免引起地电位升高而危及人员设备安全，不应使用大幅值的冲击电流。因此DL/T 266-2012 要求试验电源最大输出电压为 5000 V ，冲击电压波头/波长时间为1 ～5μs/50 ～80μs，冲击电流峰值不小于 5A[3] 。
2.1.2 限值标准
GB 50057-2010《建筑物防雷设计规范》中的相关要求：对于一类防雷建筑物，根据 4.2.1-4.2.4 条规定，独立接闪杆、架空接闪线或架空接闪网的接地装置引下线（指用于将雷电流从接闪器传导至接地装置的导体）的冲击接地电阻不宜大于10Ω，在土壤电阻率高的地区，可适当增大冲击接地电阻，但在 3000Ω.m 以下的地区，冲击接地电阻不应大于30Ω ；对于二类防雷建筑物，根据 4.3.6 条中规定，其防雷引下线冲击接地电阻不宜超过 10Ω，超过的话需要对接地体进行相应改造达到标准中的相关要求[4] 。
参考 GB 50057-2010 中防雷建筑物的分类要求，以及城市轨道交通运营对安全性极高的重视程度，建议城市轨道交通线路的冲击接地电阻不宜超过 10Ω，现场地质环境极为特殊或土壤电阻率过高的复杂区域可适当提高限值但不应超过 30 Ω 。
2.2 现有研究文献分析
冲击接地电阻的测试分析方法主要包括实测、模拟、计算 3 方面。其中，文献 [5] 给出了常见接地体的工频接地电阻与冲击接地电阻的换算系数 [5] 。文献 [6]提出了利用冲击信号传播时的电感效应，在接地网内部完成冲击接地电阻测试的方法 [6] 。文献 [7] 提出了综合模拟测试和数值计算的冲击接地电阻测量方法 [5，7] 。文献 [8] 对杆塔模型的冲击接地电阻测试提出了仿真分析模型，并分析了冲击接地电阻的受影响因素 [8] 。文献[9] 提出了以多频率组合测量代替标准雷电波形进行冲击接地电阻测试的方法 [9] 。
对于冲击接地电阻测试的影响分析主要包括冲击信号源、接地体、土壤特性、测试电流极等几方面。其中，文献 [10] 从冲击信号注入点位置、接地网埋深对测试的影响及接地体有效泄流面积进行了分析 [10] 。文献[11] 说明了冲击波形的时间参数以及正负极性对于测试结果的影响程度 [11] 。文献[12-13] 着重分析了接地体形状、电感效应、火花效应及土壤特性对于接地体冲击接地电阻测试的影响；接地体在冲击电流作用下存在有效面积，单纯增大地网面积对冲击接地电阻的降低作用有限；接地体的冲击接地电阻主要受到地表浅层 30m 深度土壤的影响，评价接地体冲击接地电阻时，只需要获取一定深度的土壤电阻率，不必进行大范围深层土壤电阻率测量 [12-13] 。文献 [14-15] 从测试电流极的形状、接地电阻角度分析了对冲击接地电阻测试结果的影响 [14-15] 。
2.3 当前问题分析
目前关于接地体冲击接地电阻测试方面的研究已有很多相关文献资料，对于测试过程和测试方法中的影响因素也有较为细致的研究。但是对于城市轨道交通线路这种由垂直接地体、水平接地体等通过串并联方式形成的立体狭长形状的接地系统，还没有明确的研究成果。
对于城市轨道交通线路接地体应该采用何种形式的冲击信号源、狭长型接地系统的有效泄流范围、测试电压幅值及测试电缆摆放方式对测试结果的影响等实际操作中会遇到的问题，还没有明确的相关规定。
03
测试分析
3.1 冲击源波形参数设置
GB/T 17949.1-2000 和 DL/T 266-2012 分别对冲击信号发生器的输出电流和输出电压的波形参数进行了规定，这直接影响测试设备的选取、现场测试难易度及工作量。对于单一接地体而言，由于现场工程对接地体铺设以及回填土的填埋、接地体下方的原始土壤地质特点和土壤率的影响，小型接地体的冲击接地电阻很容易达到10Ω 级别。如果按照 GB/T 17949.1-2000中的要求，在电流幅值达到 1～100kA 情况下，则接地体电位升会达到10～1000 kV级别。能够产生如此高幅值冲击电位的冲击信号源往往都是实验室内所用的测试设备，而且此类设备自身体积和重量十分巨大，进行现场测试时搬运十分困难。