接地電阻測試中的若干問題研究

作者/張庭炎、譚勝淋、夏玫，深圳遠征技術有限公司

接地電阻測試中的若干問題研究

作者/張庭炎、譚勝淋、夏玫，深圳遠征技術有限公司

在通信站接地系統中，接地電阻的大小會對防雷器泄放效果產生直接的影響，也關系著系統火線出現對地短路過程中，系統斷路器是不是能夠做到及時將電路斷開。因此，如何有效進行接地電阻測試關系著通信網絡設備能否穩定運行。本文結合接地電阻測試常用儀器，探討了接地電阻測試中所面臨的常見問題及解決對策，以供參考和借鑒。

接地電阻；測試；若干問題

對于通信站而言，無論是新建，還是改造、擴建，都需要對其地網接地電阻加以科學測量，確保其電阻值滿足設計的要求，當然，對于已經正常運行的通信站，為了確保維護過程的可靠性，還需要及時對接地電阻值動態變化情況進行檢測，避免由于外界環境、腐蝕等問題引發電阻值增加。因此，如何科學地測試接地電阻是該領域工作人員普遍關注的問題。

1. 接地電阻檢測儀器及原理分析

為了有效檢測接地電阻值，常常利用接地電阻測試儀器儀表，這是通信站地網維護、檢查不可或缺的關鍵設備之一，也是確保接地良好的重要儀器，由其對于通信交換機等通信網絡精密度要求較高的設備而言，更加如此。

對于接地電阻檢測設備而言，其所試用的地線往往包括工作地、防雷地、保護地、通信信號地等，一般要求其接地電阻必須盡量小。對于設備接地電阻而言，主要涉及到設備內部到通信基站地線排連線電阻、總地線排與接地樁之間的連線電阻、接地樁和地間連接電阻等。具體而言，地阻具有可變性，其他電阻通常小于1歐，對于其測量值范圍而言，通常在低值電阻范疇內，因此確保儀表精確度十分關鍵，需要定期對測試儀表加以校準。

對于低值電阻而言，其檢測方法較多，主要包括微歐表、電壓—電流表、數字檢測等方法，其中，使用最多的是電壓—電流表檢測法。檢測過程中往往采用10A以上的較大電流，若待測電阻為0.01歐，則Rx壓降僅有100 mV，因此檢測時采用安培表、毫伏表。檢測過程中需要關注待測電阻的功耗情況，對于允許功率情況而言，必須盡可能地采用較大的電流，這樣可以檢測到足夠的壓降，還要確保通過毫伏表電流量遠遠低于通過Rx的電流量。

2. 接地電阻檢測方法

當前，檢測接地電阻的儀器和方法較多，主要包括如下幾種：一是接地棒埋設檢測法，二是鉗形表檢測法，三是接地棒和鉗形表相結合檢測法。不同檢測方法受到接地棒、鉗形表數目及其連接方式的差異性，還可分成很多方法，當然，最為常用的當屬接地棒埋設檢測法、鉗形表檢測法。

2.1 接地棒埋設檢測法

采用該檢測法進行接地電阻測量過程中，必須確保3個電極連接方法的科學性，通常而言，該方法在檢測接地電阻時具有較小的誤差，因而在當前通信站接地電阻測試中的應用較廣。該方法主要采用的是ZC—8型檢測儀，其包括3個電極，分別為接地極E、電流極C、電壓極P。其中，科學的連接方法如下：利用接地極通過連接線、接地線、引入線，電壓極和電流極則分別利用連接線與所埋設接地棒進行連接，同時，接地體同電壓、電流接地棒相互間的距離在20m左右。連接完畢后借助于發電機進行發電，此時會有電流通過接地極流入大地，流經電流棒由電流極返回，此時，其經過接地電阻會產生相應的壓降，檢測儀表可以對電位器加以調節，獲取該壓降值，對接地電阻值進行科學計算。在檢測的過程中，若檢測儀表接地極和待測系統連接情況差或未連接，此時其發電機所輸出的電流難以形成回路，此時電流值會顯示為0，檢測儀表內部為取得相同的值，也會最大化的將電阻值調低，受到誤差影響，儀表讀數不會顯示零，而是顯示0.05，這表明所測試的結果是錯誤的。

圖1 接地棒埋設檢測法檢測接地電阻示意圖

如圖1，假設存在接地體E，對角線長度是D，此時，等效半球體的半徑值r就是D/2。此時，d12—EP間的距離，d23—PC間的距離，d13—EC間的距離。假設從E極流向地中的電流，在EP間的電位差為UEP1，由C極流出電流在EP之間的電位差UEP2，此時，檢測儀所測電位差UEP= UEP1+UEP2，此時，接地電阻可按如下公式計算：

利用該方法所計算結果理論上應該是接地電阻，如果實際測量值同理論計算所得電阻值間相對誤差等于0，應當滿足d12=0.618d13。d13應該如何選擇，需要結合測試儀分布均衡的基礎上來進行分析。如果接地體長度是40m，則等效半球體半徑r為20m，D為40m，則d13為40m，d12和d23相等，均為20m，經計算此時相對誤差值為—50%。

這表明如果實際測量時沿用的是儀表廠商輔助線分布情況圖，則所得結果會比實際電阻值小50%，也就是說，所測結果偏于安全，對于防雷保護而言無疑隱患重重，若敷設接地電阻達到了10歐，但檢測值僅為5歐被判定為合格，會導致通信設備遭受雷擊可能性大幅增加。設d13為3D，此時，d12、d23、d13三個距離相同，此時根據公式可得誤差減小到了—16.7%。如果d13為5D，此時誤差縮小到了—10.0%，該條件都建立在P極分別均衡的前提下，如果分布不均衡則情況會出現很大差異，但只要遵循d12=0.618d13，d13＞3D的情況，則誤差范圍屬于允許范圍內。為縮小誤差，還需要盡量從多個方向展開測試，取所有值的算術平均值。

2.2 鉗形表檢測法

利用該方法進行接地電阻檢測過程中，最為關鍵的環節是檢測地點的選擇，要求其必須選定在接地引入線處，這樣，利用兩個電流鉗所構成的閉合接地回路，開啟儀表之后，儀器內部的電源會出現在鉗形線圈的兩個端點之處，利用接地連接線路上所出現的電流，借助于傳感器可以其大小進行檢測，由此對回路的接地電阻值進行計算，達到測量的目的。

在具體檢測過程中，往往會由于檢測地點的選取不科學，導致所檢測的接地電阻值偏小。例如，在選取檢測地點過程中未發現接地引入線，因而選擇了最接近接地排的配線處進行檢測，此時獲取的檢測值為0.02，該結果明顯不對。在檢測儀開啟后，配線上出現了相應的感應電流，其會自動找尋最小電阻值的通路，形成相應的閉合接地回路，加上地網各設備接地線都連接地排，因而相鄰之間的設備機殼會與配線形成相應的回路，導致所檢測結果出錯，所檢測值實質上屬于通信站內部接地配線的電阻值。

就通信站聯合接地系統而言，由于接地體的范圍相對較大，均壓、隨機接地可能帶來的影響也相對復雜，因而會導致所測量電阻值較實際值小。

多數儀器說明書會建議借助于輔助地網作為回路，但對于通信站接地電阻檢測而言，未必能夠實現，需要根據情況來分析。

1）當以電網零線作為輔助地網時，此時采用專用變壓器供電后往往是變電站地網與通信地網之間連接，形成相應的聯合地網，此時電阻計算結果和正常測試結果相同。

若由公用變壓器進行供電，則由于10kV以上的線路缺乏零線，難以形成接地網絡，加上變壓器電阻大，該情況難以符合該測試方法的要求，所測試的接地電阻值勢必是不正確的。

2）如果借助于下水管道，將其視為輔助地網，此時也會出現一些問題。一方面是必須將其引入到通信站系統內部，此時管道的鋪設很難做到將通信站聯合地網完全規避開，也就是說，低下下水金屬管道自身必須作為聯合地網的組成之一，屬于相對應的自然接地實體，另一方面，近些年來我國科學技術不斷進步，很多地區的地下管道，由其是下水管道多采用的是PVC材質構成的管道，這樣將會導致儀表說明書中所鼓勵采用的金屬管道輔助地網難以進行，也構不成相應的電流回路，無法采用該方法進行接地電阻值的檢測。

2.3 兩種檢測方法的對比

本文以某一典型通信站為例，就上文兩種檢測方法的測試效果進行對比。該通信站地網對角線D長度為80m，采用接地棒埋設檢測法分別檢測3D、4D、5D情況下的接地電阻值，所得結果分別為：0.87、1.06、1.17歐。

而采用鉗形表檢測法所測結果值嚴重偏小，僅為0.129歐，根據布極順序的從小到大來看，數據的偏差應該是逐步減小的，表明第二種檢測方法并不適用于通信站接地電阻檢測，但是，雖然第一種檢測方法較為準確，測試的難度卻較大。

3. 結束語

一言以概之，通信站接地電阻檢測的重要性不言而喻，要求每年必須定期進行維護測試，對于維護工作人員而言，必須全面掌握各種測試儀器的操作方法，明確其中可能存在的各種問題，科學地選擇測試點和連線，如此方可得到較為理想的檢測結果。

＊ [1]王英.接地電阻測試儀及其示值誤差測量結果的不確定度評定[J].電子測試，2014，22 (01)：295—297.

＊ [2]朱海東.絕緣電阻表檢定裝置中的測量不確定度評定[J].中國計量，2013，19(09)：162-163.

＊ [3]朱少華.談談通信機房接地電阻測量方法及注意事項[J].通信電源技術，2015，29(21)：291-292.