接地電阻的測量及影響因素分析

張喜飛 呂芳捷 李新忠

【摘要】地線是設備生命線之一，在各種各樣的設備工作中起到了不可替代的保護作用。本論文著重說明了接地電阻在實際中的應用以及如何測量和計算接地電阻，測量結果表明接地極接地深度越深接地極電阻越小，最后闡述了人為降低接地電阻的重要意義。

【關鍵詞】地線;接地電阻;接地深度

1.引言

地線是接地裝置的簡稱，是用來將電流引入大地的導線，電氣設備漏電或電壓過高時，電流通過地線進入大地。地線在實際生活中應用廣泛，做保護接地時，接地電阻越小越好[1-3]。本論文在前人研究的基礎上[4-6]，對幾種接地方法進行了改進。測量結果表明這幾種方法能有效的減小接地電阻。

2.地線的作用

地線是設備的生命線之一，它在各種各樣的設備工作中起到了不可替代的保護作用。（1）家用電器和辦公設備的金屬外殼都設有接地線，如其絕緣損壞外殼帶電，則電流沿著安裝的接地線流入大地，以達到安全的目的，否則會給人身安全造成危害。（2）在高大的建筑物、各類通信系統以及架于建筑物上的各類天線，都裝有避雷針然后用導線將其引到安裝的防雷擊接地系統，以達到防雷擊的目的。（3）在一些重要部門為防止電磁干擾，對電子設備加裝屏蔽網，安裝的屏蔽網接入相應的接地系統以達到防電磁輻射的目的。地線的接地電阻的大小應根據接地方式而定，一般情況下采用獨立接地時接地電阻不應大于4Ω，采用共用接地時接地電阻不應大于1Ω。所謂獨立接地就是各接地線路分別接到獨立的接地裝置上如圖1所示，共用接地是指多個接地線路共用一個共同的接地裝置如圖2所示。

圖1 獨立接地示意圖

圖2 共用接地示意圖

3.什么是接地電阻

工頻電流（工頻是很低的頻率，我國所指的工頻電流就是指50HZ的交流電）從接地體向周圍散流時，土壤呈現的電阻值叫做接地電阻R，接地電阻的數值等于接地體的點電位U與通過接地體流入大地中電流I的比值。

4.如何測量接地電阻

如圖3所示為測量接地極A的電阻，我們可以在A的兩側加兩個輔助電極B和C。

圖3 輔助電極示意圖

設圖3中接地極A的電阻為RA，輔助電極B和C的電阻分別為RB和RC。A與B和A與C之間的土壤電阻分別為RAB土和RAC土。則圖3所示的等效電路圖如圖4所示。

圖4 輔助電極和被測電極組成的等效電路圖

RAB=RA+RB+RAB土

RAC=RA+RC+RAC土

RBC=RB+RC+RAB土+RAC土

以上三式聯立消去RAB土和RAC土可得：

RA=1/2（RAB+RAC–RBC） ? ? ? ? ? ? ? ①

由①式可知只需用萬用表測量出A、B之間，A、C之間和B、C之間的電阻即可求出接地極電阻RA。在實際測量中輔助電極和被測電極間的距離可選擇在3米左右，輔助電極要與土壤接觸緊密不能松動。

5.接地電阻越小越好

接地線做保護接地時，接地電阻越小，當機殼漏電時，電流就會通過接地線流入大地越快，若接地電阻比較大，當人體接觸漏電機殼時，人體就會變成接地線，漏電電流將通過人體流入大地，此時將發生觸電事故。接地線做防雷擊接地時，接地電阻越小，一旦遭遇雷擊時雷電通過地線流入大地越快。接地線做防干擾接地時，接地電阻越小，抗干擾能力越強。

6.如何減小接地線電阻

接地線在各行各業以及日常生活當中都有廣泛應用，雖然應用的目的與作用不同，但總體來說都是希望接地線電阻越小越好那么如何才能減小接地電阻呢？用鋼管或圓鋼做接地體時垂直接地極的接地電阻[7]：

R=0.336（ρ/L）lg（4L/d）

式中：d為接地極的直徑，單位：m;L為接地極在地中的深度，單位：m;ρ為土壤阻率，單位：Ω·m。在北方含水量大約為20%的黃土地的電阻率約為100Ω·m，以直25mm的單根銅包鋼接地棒為例，在不加降阻劑的情況下接地深度L與接地電阻R的關系如圖5中黑線所示。

由圖5可知，在條件允許的情況下接地電極接地深度L越大接地電阻越小。在不加降阻劑的情況下要想使接地裝置為直徑為25mm的單根接地棒銅包鋼接地棒在一般的北方土地中的接地電阻小于4Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于33m;要使接地電阻小于1Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于135m。接地極埋入地中的深度L越深接地電阻越小，但在實際應用中，135m的深度非常浪費材料同時也是是很難實現的。因此，需要人為操作來降低接地電阻。

圖5 單根銅包鋼接地棒接地深度L與接地電阻R的關系

（1）要減小接地電阻我們可以通過人工處理土壤，減小土壤電阻率來實現。要減小土壤的電阻率我們可以通過增加土壤電導率來實現，可以在接地體土壤周圍加入導電性能好的化學物即化學性降阻劑如食鹽、電石灰、電石渣等。食鹽是應用最廣泛的降阻劑，但對不同的土壤其降阻效果也不同。如砂質粘土用食鹽處理后土壤電阻率可減小1/3—1/2，砂土的電阻率減小3/5—3/4，砂的電阻率減小7/9—7/8;對于巖土壤用1%食鹽溶液浸漬后，其電導率可增加70%。在北方土壤中加入食鹽后，直徑為25mm的單根銅包鋼接地棒的接地深度與接地電阻的關系如圖5中紅線所示，由圖我們可以看出加入降阻劑后大大降低了接地棒接地電阻。這種方法經濟且降阻效果顯著，在過去的一段時間里曾被廣泛應用，但由于食鹽作為化學降阻劑會加快接地體的腐蝕同時也有污染水源的缺陷，因此這種方法現在基本上沒有使用了。

（2）通過更換土壤來減小土壤電阻率。該方法是用電阻率較低的土壤如粘土、黑土、砂質粘土來替換原來電阻率高的土壤，以此來獲得較低的接地電阻。替換范圍在接地體周圍0.5m左右和接近地面側不小于接地極長1/3區域內，替換范圍過大的話只會增加人們額外的勞動負擔并沒有實際意義，替換范圍太小達不到降低接地電阻的目的。

（3）延長接地體或增加接地體的根數以增加接地體與土壤的接觸面積，以銅包鋼接地棒為例，在現實生活中使用銅包鋼接地棒時經常用四個或八根相同規格的接地棒為一組同時接地以達到減小接地電阻的目的。

7.結論

在實際應用中地線的主要是保護設備和人身安全的，要想很好地運用地線的保護作用就必須充分了解地線以及接地技術的知識。本文通過具體數值得出了接地電極接地深度越深接地電阻越小的結論，以及人為降低接地電阻的重要意義。

參考文獻

[1]李福勇，秦加增，髙賓.單相接地試驗電容電流測量技術[J].山東煤炭技術，2012，2.

[2]孫民，孫毅，屠治國.零地電壓測量技術[J].宇航計測技術，2009，5：45-49.

[3]李貴亮.淺談接地電阻測量方法的改進[J].科技與生活，2010，19.

[4]耿振華.如何用萬用表測量接地電阻[J].中國計量，2001，5.

[5]盧鄒輝，林中永，王金泉[J].中國科技信息，2009，3.

[6]黃恩才.林業科技情報，2010.

[7]白永勝.太鋼東山35KV變電站接地網的設計及應用[J].電網技術，2011，35.