測試線長度對電位降法測量接地電阻值的影響

吳彥武　謝寶永　隋曉峰　鄭立新　李秋健（中山市氣象局，廣東　中山　528400）

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測試線長度對電位降法測量接地電阻值的影響

吳彥武謝寶永隋曉峰鄭立新李秋健
（中山市氣象局，廣東中山528400）

摘要：本文根據電位降法測量原理，分析不同測試線長度變化對接地電阻測量造成的影響，并根據實際現場檢測情況，提出降低測試線長度對電位降法測量接地電阻值的誤差的措施，為在實際工作中接地電阻測量提出了有實際意義的指導性意見。

關鍵詞：測試線長度；電位降法；接地電阻測量

目前有多種常規測量接地電阻的方法，其中一種常用方法是電位降法，而很多常規測試儀表都是根據電位降的測量原理來生產的；接地電阻值是接地裝置的測量中一個重要因子之一，因此有不少專家學者從地極布設去分析其對接地電阻測量誤差的影響，也有從施工、氣候、磁場等條件對接地電阻測量造成的影響。

1 電位降法的原理

電位降法測量接地電阻的依據是歐姆定律，如圖1所示，為了待測接地極E的接地電阻，設立兩個輔助地極：電位極P和電流C，從待測接地極E注入電流I，并與電流極C形成一個環路，向待測接地極E注入電流I，電流I流過待測接地極E和電流極C時，使地面電位變化，沿電極C、P、E方向的電位曲線如圖2所示，待測接地極E與地極C電位相反，假設虛線為零電位，在待測地極E與電流極C之間設置電位極P，當地極P處于電位曲線與虛線交點時，這時電壓表V測量得到的待測接地極E與地極P的電位差，也就是待測地極E的電位U，因此，根據歐姆定律，將測量出待測地極E的電位U與注入電流I的比值就是待測地極E的接地電阻R，所以R＝U/I。

2 測試線長度對測量接地電阻值影響的分析

從電位降法的測量原理及計算公式R＝U/I來看，影響R的因子是U和I，而電流I是由接地電阻測量儀表輸出的恒電流，并注入待接地極E，因此I值是固定不變的，也是確定的，從圖1可以看出，接地電阻測量儀表輸出電流I的流經路徑是有電流發生器，經測試線ME，再由待測接地地極E，經大地過P點，到電流極C和連接地極C的導線回到測量儀表，電壓表測量出來的電壓包括了如下兩部分：

（1）電流I流經連接待測接地極經測試線ME時，因導線阻抗和感抗造成的電壓UME。

（2）電流I流過待測接地極E和電流極C時，E點和P點地面電位差UEP。

所以有：

而真正的待測接地極電阻是REP，RME是不屬于接地電阻值，是由于測量導線造成的電阻，因此盡量減少RME的值，才能是測量出的R值趨近與待測地極接地電阻REP。

3 測試線長度對接地電阻測量影響的試驗

3.1 試驗方案

為了驗證上述的理論分析，本文設計一個對比試驗，具體方案如下：

測試儀表：日本KYORITSU公司4102接地電阻測試儀

測試地極布設：對選定好的待測接地裝置E（L型，邊長為5m），輔助地極P和C設置成一直線EC，直線E與待測接地裝置E對角線成垂直，如圖3所示，待測接地裝置邊長為5m，EC＝20m，移動輔助地極P，尋找到EC之間的零電位，確定好P極位置。

3.2 試驗結果分析

測試結果見表1。

從表1的數據可以看出，與待測接地極E相連接的測試線EM長度不變情況下，與另外兩個輔助地極P、C連接的測試線長度變化不會影響測試的結果。

從表1的數據可以看出，與待測接地極E相連接的測試線EM長度不變情況下，與另外兩個輔助地極P、C連接的測試線長度變化不會影響測試的結果。

4 減少測試線對接地電阻測量影響的措施

從上面分析可以看出，連接電位極P和電流極C的測試線長度對測試結果沒有影響，要保證對待測接地極E接地電阻測量的準確性，關鍵是要減少RME，測量出待測接地極E的準確電位值UEP，因此在實際測量的過程中，從以下幾個方法去減少RME：

圖1　電位降測量法原理示意圖

圖2　電位降法的電位曲線圖

圖3　接地電阻測量影響的試驗測試示意圖

表1　不同測試線長度對接地電阻測量影響的試驗結果

措施一：測試線ME盡量擺放平直，以減少測試電流I流經測試線ME時產生的感抗。

圖4　縮短測試線的測試方式示意圖

圖5　四線測量儀表測量接地電阻示意圖

措施二：測試線ME盡量短，以減少測試電流I流經測試線ME時產生的感抗。

在建筑物防雷裝置接地電阻測量中，測試點需要設置在建筑物樓頂，這時，如果測試儀表放置在地面的話，測試線ME就必須增加到100m～200m，這會產生較大的RME嚴重影響接待測接地極電阻的測量值，因此可以加長連接電位極P和電流極E的測試線，把測試儀表放置在樓面靠近防雷裝置的位置（如圖4所示），縮短測試線ME的長度，從而減少待測接地極電阻測量的誤差。

措施三：采用四條測量線測量儀表，四條測量線測量儀表測試原理如圖5所示。

四條測量線測量儀表是將儀表與待測接地極E的連接線ME一分為二，在儀表分成M1和M2接口，接口M1與待測接地極的測試線是測試電流I的連接線，接口M2與待測接地極的測試線是測試電壓的連接線，這樣的作用是：雖然測試電流I流經測試線M1E時會產生的電位差，但與連接電流極C的測試線一樣，不會被電壓表V所測量，而電壓表所測試的電壓就是待測接地極E與地極P之間的電位差，因此，用四條測量線測量儀表測量接地電阻時，接地電阻值不受測試線長度影響。

結論

本文根據電位降法測量接地電阻的原理，從理論上分析連接不同接地極測試線對測試結果的影響，尋找出影響測量結果的主要因子是連接儀表和待測接地極E之間測試線的長度和布設方式，該測試線越長，對測量結果造成的誤差越大，而且是測量結果偏大；實際測量時，該測試線布設應盡量平直，布設成圓形時，將會增大測量結果；而與電流極C和電位極P相連的測試線長度不會對接地電阻測試造成影響。

參考文獻

1-2000，接地

[1] GB/T17949.系統的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則，第一部分：常規測量[S].

[2]彭彪，陳道輝.防雷接地電阻測試中電壓極位置探索研究[J].科技資訊，2014 （29）.

中圖分類號：TM862

文獻標識碼：A