接地電阻測量方法

本公司生產的接地電阻測試儀在行業內都*，以打造更好的“接地電阻測試儀“高壓設備供應商而努力。

  接地電阻是表征接地裝置有效和可靠性的一項重要參數，但由于接地電阻是以無窮遠處為零電位參考點的，想找到既簡便又能夠較準確的測出接地電阻的方法并非易事，經過國內外學者的不斷研究和改進，得出幾種較合理的接地電阻測量方法。 

（1）兩點法：兩點法是根據接地電阻的定義直接用伏安法測量，適用于小型接地裝置，例如金屬管道系統、且管道接頭未經絕緣處理的單根垂直接地極的測量。兩點法測得的結果為待測接地極和測量電流極的接地電阻之和，因此要求被測接地電阻要遠遠大于電流極的電阻。這種方法可靠性和誤差都較大，現在電力系統已經基本不再使用。 

（2）三點法：三點法是在兩點法的基礎上再增加一個輔助電極，適用于小型接地裝置接地電阻的粗略測量。三點法測量接地電阻，采用兩個實驗電極，基于兩點法，分別測量兩實驗電極和接地裝置之間的串聯接地電阻，通過求解得出接地極的接地電阻。 

（3）補償法：補償法測接地電阻60年代被提出，并逐漸得到認可。至今為止，IEEE/GB等多個機構和標準推薦使用，但由于其需要反復測量，電位降曲線的繪制也相對困難，工作量大且不利于現場操作，國內外研究人員通過不懈的努力以電位降法為基礎開發出了許多衍生方法，三極法就是其中一種。三極法是目前實際工作中最為常用的接地電阻測量方法，我國目前使用的0.618法和30°法就是其中兩種。三極法測量時導通待測接地體，并測得接地體和輔助電壓極之間的電位差，從而求得待測接地體的阻值。 

  在接地電阻的實際測量中會受到許多因素的干擾，如輔助電極、測量電極與被測電極之間的互感，測量導線之間的互感，雜散地電流的影響，土壤的水平分層和垂直分層導致的土壤電阻率變化，為了減小這些干擾對測量結果的影響，研究人員在三極法的基礎上有開發出了許多測量方法。 

（4）四極法：四極法是在三極法的基礎上在被側電極附近再插入一個輔助電壓極，這樣可以有效地消除引線上產生的互感。 

（5）大電流法：在接地體中，特別是變電站、發電廠的接地網中往往會存在較大的雜散電流，這些電流會對測量結果和計算結果引入誤差，降低測量的準確度。  為了消除干擾電流的影響，國內外普遍采用的是大電流法，在測量電流極中通過幾十安的大電流，提高信噪比以降低雜散電流對測量結果的影響。 

四極法和大電流法雖然可以有效的消除干擾，提高測量準確度，但由于其操作時均需要提供功率較大的電源，一般是將一條配電線路切斷為測量設備供電，這樣不僅會影響該配電線路上用戶的日常工作和生活，而且由于停電時間的限制，不容易實現重復多次的測量。 

（6）變頻法：變頻法是近年來接地電阻測量方法研究的主要內容之一，相比傳統方法，其有著明顯的*性。它注入電流小、電壓低、安全性好，并且可以有效地消除干擾電流的影響、提高了測量的準確性，它還容易實現多次重復的測量，消除了偶然因素的影響，并且測量效率較高。

  接地線和接地體都使用金屬材料，統稱為接地裝置。電力部門按用途不同設有各種接地裝置 ，如保護接地、工作接地和防雷保護接地等。

接地裝置的接地電阻包括：接地線電阻、接地體電阻、接地體和土壤的接觸電阻以及接地電流途徑的土壤電阻等。在上述各種電阻中，接地線和接地體的電阻很小，可以忽略不計。這樣，接地裝置的接地電阻的數值就是接地體對大地零電位點的電壓和流經接地體的電流的比值，即：

式中R——接地電阻 Ω

     U——電壓 V

     I——電流 A

  接地電阻有沖擊接地電阻和工頻接地電阻之分。沖擊接地電阻是按通過接地體的電流為沖擊電流時求得的接地電阻值，它對通過雷電電流時的情況下很有研究價值；而工頻接地電阻是按通過接地體的電流為工頻電流時求得的接地電阻。一般在不指明時，接地電阻均指工頻接地電阻而言，測量出的接地電阻數值也是工頻接地電阻值，以便衡量其接地電阻是否符合規程要求。

  各種接地裝置對工頻接地電阻數值都有不同的要求，如表1所示。在接地裝置完工后或在運行中，均需按規定進行測量，以鑒別其是否合格。

接地電阻的測量方法很多，這里僅介紹目前應用普遍的接地電阻測量儀的技術特點及其使用方法。

1. 測試儀技術特點和使用方法

1.1  測試儀的技術特點

(1) 在儀器的檢流計回路內，接入了電容C1，使在測試時不受土壤電解電流的影響。發電機輸出頻率為110～115Hz，并采  用了由BG、D等組成的相敏整流環節，以避免市電雜散電流對測試的影響。

(3) 制造廠生產的儀器，如果設有4個端鈕的，還可用來測量土壤電阻率。該儀器還分B組和T組兩種類型，B組適用于普通氣候條件，T組適用于亞熱帶的氣候條件，即可適合在環境溫度為0～50℃和相對濕度為98%以下的氣候條件使用。

表1 各種接地裝置的工頻接地電阻要求值

注：1.R——最干燥季節的接地電阻Ω

   I——計算用的接地故障電流 A

  對高土壤電阻率地區，接地電阻的要求放寬后，尚應滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。1.2 測試儀測量簡單接地體的接地電阻的操作程序

(1) 使被接地極E′、電位探測針P′和電流探測針C′，依直線彼此相距20m插入地中，且電位探測針P′插于接地極E′和電流探測針C′之間(如圖1所示)。

(2) 用專用導線將各極與測試儀的相應端子連接，即E′接E、P′接P和C′接C。

(3) 將儀表放于水平位置，檢查檢流計的指針是否指于中心線上(即零線)，否則可用零位調整器將其調正指于中心線。

(4) 測量開始，先將倍率開關S置于最大倍率，慢慢轉動發電機的手柄，同時旋動“測量標度盤"使檢流計的指針指于中心線。然后逐漸加快手柄的轉速，使其達到120r/min以上，調整“測量標度盤"使指針指于中心線上。

(5) 如“測量標度盤"的讀數小于1時，應將“倍率開關"置于較小倍數，再重新調整“測 量標度盤"，以得到正確讀數。

(6) 用“測量標度盤"的讀數乘以倍率標度的倍數，即為所測的接地電阻值。

1.3  測試儀測量中的注意事項

(1) 當檢流計的靈敏度過高時，可將電位探測針插入土壤的深度淺一些；當檢流計靈敏度不夠時，可沿電位探測針和電流探測針注水，使其所接觸的土壤濕潤。

(2) 當用0～1/10/100Ω規格的測試儀(具有4個端鈕)測量小于1Ω的接地電阻時，應將C2、P2間連片打開，分別用導線聯接到被測接地體上(如圖2)，以消除測量時連接導線電阻的附加誤差。

(3) 應避免在雨后立即測量接地電阻。為了保證四季中接地電阻均能符合要求，最好在條件最差的季節進行測量(即土壤干燥時進行)。

(4) 測量時應將接地裝置與避雷線斷開。

(5) 電流極、電壓極應布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上。

2 復雜接地體的接地電阻測量

  接地網接地電阻測量的精確度，直接關系到正確判斷接地網的施工質量，以及對運行中的接地網是否還需進行處理等問題。因此，提高測試的準確性是很重要的，否則將會造成人力、物力的浪費。

  接地網接地電阻測量的精確度，關鍵在于電流、電位探測針的位置選擇是否合適，如選擇不當，常會引起不可忽視的誤差。根據電流、電位探測針的布置方式，測量接地網的接地電阻可有以下幾種方法：

2.1 5D/2.5D法

  采用5D/2.5D法時，探測針布置如圖3所示。從接地網邊緣算起，至電位探測針的距離為d12，至電流探測針的距離為d13，通常取d13等于5D(D為接地網最大對角線長度)，取d12約為2.5 d13。

  測量時，將電位探測針沿接地網與電流探測針之連線方向上移動3次，每次移動距離約為 5% d13，如3次測得的電阻值互相接近，即認為電位探測針的位置選擇得合適。

  如d13取4～5D有困難，在土壤電阻率較均勻的地區，可取2D，d12取D；在土壤 電阻率不均勻的地區或城區，d13可取3D，d12取1.7D。

2.2  30°夾角法

  采用30°夾角法時，探測針布置如圖4所示，一般取d12- d13＞2D，夾角θ≈3 0°，也應移動電位探測針重復3次測量，使測得的電阻值接近即可。