接地電阻的正確測量、影響因素及控制措施

克拉瑪依市氣象局 周長江 薛新慧 郭曉靜

接地是防雷系統(tǒng)設計中不可或缺的關鍵環(huán)節(jié)之一，而接地電阻阻值測量工作則是防雷系統(tǒng)運行性能檢測的重要內容，接地電阻測量數據準確與否，不僅事關防雷系統(tǒng)的性能是否達到相關技術指標，而且是判斷防雷設施建設質量是否合格的關鍵。

由于接地電阻測量過程中，經常受到人為因素、測量設備、季節(jié)等因素的影響，出現測量結果誤差過大的問題；所以，在開展防雷系統(tǒng)接地電阻測量工作時，在采用正確測量方法的同時，根據以往測量的經驗，分析導致防雷系統(tǒng)接地電阻測量數據出現偏差的內外部因素，制定針對性的解決策略，才能確保接地電阻測量數據達到設計標準和要求。

1 如何使用儀表正確測量接地電阻

接地電阻測量的方法很多，目前防雷檢測中常用的方法是三極法測量。如圖1所示，測量時設置一個電流極C和一個電壓極P，與接地體G成直線或三角形分布。三極法中的三極實際上就是圖1中待測量接地裝置G，電壓極P和電流極C。三級（G、P、C）必須按照規(guī)范要求布設于一條直線上且垂直于接地網。通過分析發(fā)現，圖中測量使用的電流極C與電壓極P與被測量接地裝置G邊緣距離應該為dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D作為被測量接地裝置中最大的對角線長度，點P可以被視為處于零電位區(qū)內的關鍵點位。所以，測量人員在校準實際零電位區(qū)時，必須先將電壓極沿電流極與被測量接地裝置之間的連接線方向移動規(guī)定次數，同時將移動距離控制在dGC的5%以內，才能確保測量電壓極P與接地裝置G之間電壓的穩(wěn)定性。假如電壓表在移動過程中的指示數之間誤差小于5%時，則可以按照要求將中間位置視為電壓極測量的位置。

圖1 電極布置圖

測量人員在開展大型接地網（如變電站、發(fā)電廠）的接地測量工作時，應該根據測量區(qū)域的實況，選擇大電流接地電阻測試儀等相關設備開展測量工作。

由于測量人員測量的電阻主要以工頻接地電阻為主，所以，接地電阻測量結束后應及時利用換算公式將測量數據轉換為沖擊接地電阻。

2 接地電阻的影響因素

接地裝置的接地電阻主要由接地線電阻值、接地體自身電阻、接地體與土壤間接觸電阻、大地接地電流呈現出的電流電阻等幾部分組成。其中，前兩項作為金屬性電阻較后兩項電阻值相對較小，在絕大多數情況下可忽略不計，因此防雷系統(tǒng)的接地電阻值大小主要取決于后兩項。

2.1 土壤電阻率

散流電阻指的是電流從接地體以大地四周為半球形散流過程中遇到的土壤中產生的全部電阻值。由于該半球體標記距離接地體越近電阻值越小，反之電阻值越小，所以根據相關實驗驗證后發(fā)現，如果單根接地體距離超過20m后，不管接地電流大或小，實際測量的電流密度、電阻、電位等均為零。此時大地對散流呈現出的電阻值不是常數值，而應該是與土壤電阻率成正比關系，與接地體現行尺寸則成反比。由于土壤電阻率是影響防雷系統(tǒng)接地電阻值大小的關鍵因素，再加上土壤中的電阻率是以土壤性質、含水量、溫度、化學成分等數據為依據的，所以，測量人員應該針對同一土壤中不同位置電阻率變化的不同，在開展防雷系統(tǒng)接地設計工作時，必須充分考慮地質情況和季節(jié)因素等產生的影響，準確測量土壤中的電阻率，才能確保防雷系統(tǒng)的接地裝置設計符合相關標準。

2.2 接地體的尺寸、形狀和布置方式

由于接地電阻值的大小與大地結構、土壤電阻率、接地體尺寸等之間存在著密切聯(lián)系。所以，相關部門可以通過增大接地體尺寸的方式，有效降低接地電阻值。

為了防止因為相鄰接地體之間產生屏蔽作用，導致入地電流散流之間出現相互排擠而影響接地裝置的利用率，設計人員在設計時，通過減少跨步電壓和接觸電壓的方式，提高防雷系統(tǒng)接地裝置利用率。

2.3 接觸電阻

接觸電阻指的是電流從接地體表面流向周圍土壤時遇到的阻力，該數值與兩介質交接面上接觸電位差與流入大地中的電流比相同。接觸電阻大小不僅與土壤電阻率之間成正比關系，同時與土壤性質類別、防雷系統(tǒng)接地裝置施工方法的正確與否存在聯(lián)系。比如，黃粘土接觸效果較之砂礫碎石接觸效果明顯要好。施工人員在防雷系統(tǒng)接地工程施工時，針對施工完成后實測接地電阻比計算出現的接地電阻值偏大的情況，應采取夯實接地體周圍土壤的方式，提高接地體周圍土壤密實度，在保證接地體與周圍土壤良好接觸的情況下，提高接地體電阻值測量的準確性。

2.4 腐蝕

如果防雷系統(tǒng)接地裝置防腐措施不到位，導致接地裝置長期處于惡劣環(huán)境下中的話，必然會出現腐蝕問題，導致接地電阻值回升，嚴重的還會導致接地網失效，影響接地裝置性能的發(fā)揮。針對接地裝置的防腐處理，歐美等國經過長期的實踐研究發(fā)現，使用銅材制作接地網，不僅有效提升接地網自身的抗腐蝕能力，而且降低了惡劣環(huán)境對接地裝置運行穩(wěn)定性產生的不利影響，確保了防雷系統(tǒng)運行的安全性與可靠性。

2.5 測量方法不正確

測量方法正確與否，對接地電阻的影響也是很大的,數據的失誤有時甚至可能導致事故的發(fā)生。

（1）不熟悉接地電阻測試的原理，工作人員在使用儀表測量接地電阻時，經常出現測試儀表電流極與電壓極打在接地網以內的情況。由于這種測量方法檢測的并非被測物體的接地電阻，而是被測物體與接地網之間的連接電阻，所以測量電流只是在接地網內部傳輸，并未真正流入到周圍土壤中。

（2）不論接地網大小，工作人員在開展接地網電阻值測量工作時，都是按照40m和20m數值開展測量。工作人員在測量接地電阻值時，必須按照儀器儀表的操作說明書操作。如果儀表自身所帶電流極與電壓極導線只有40m和20m，那么實際所打的電流極與電壓極也只能是40m和20m遠。在進行接地裝置對角尺寸小于10m接地網的電阻值測量工作時，可以采用電流極與電壓極為40m和20m測量儀表；但是，在測量大型接地網的接地電阻值時，將會因為誤差過大，影響接地電阻值測量數據的準確性。

（3）缺乏尋找零電位的操作。如果在測量接地電阻時，只是簡單的采用電壓極位置測量一個接地電阻數值，而并未通過移動電壓極的方式尋找零位，那么必將因為電阻值準確性較低或誤差過大而不具備參考價值。

2.6 電磁干擾的影響

如果防雷系統(tǒng)接地裝備附近安裝有大功率發(fā)射塔、天線等強磁場設備時，其必將受到高電平干擾信號、雜散電流、工頻干擾信號等的影響，導致接地裝置電場出現畸變和電位分布失衡的情況，影響電阻值測量數據的準確性。對此，工作人員應該針對不同干擾源采取針對性措施，降低干擾效應對測量數據的影響。例如，采用大電流接地電阻測試儀可以抑制雜散電流的干擾；采用有屏蔽層的引線并遠離干擾源可以避免高頻信號對測量過程的干擾。

3 接地電阻測量中的控制措施

（1）測量接地網接地電阻時，P點至G點的距離要大于10m，小于10m測量結果誤差較大。

（2）在測量時，必須根據接地裝置安裝現場的詳細情況選擇C點，確保G點至C點所在直線延長線必須通過接地網中心點D，也就是CG連線垂直于接地網邊緣，才能保證接地電阻值測量的準確性。

（3）工作開始前，工作人員必須將接地電阻測量儀的測試線拉直，避免因為接地線出現相互纏繞的情況，影響數據的準確性。

（4）在測量大體積物體的接地電阻值時，必須采取加長G點測量線長度的方式，避免因為接地線長度不足影響接地電阻測量的準確性。

（5）針對大型接地網接地電阻的測量，常規(guī)接地電阻測量儀器已無法滿足測量要求。為了保證大型接地網接地電阻值測量數據的可靠性與準確性，工作人員在測量工作時，應該根據接地電阻測量現場的情況，選擇大地測試儀或采取電位降法等原理，利用其它設備產生大電流，然后使用電壓表測量P點電壓，并進行相應的計算，才能得出準確的接地電阻值。

（6）針對硬化水泥地面無法進行打測量電極操作的情況，操作人員可以先將25×25cm2鋼板放于水泥地面，然后澆上鹽水，用其代替測量電極，即可完成工作。

結束語：雖然防雷系統(tǒng)接地電阻值測量過程中，測量方法使用的正確與否是決定接地電阻值測量數據準確性的關鍵因素，但是在實操過程中出現的各種問題也會影響接地電阻值測量的結果，所以工作人員必須全面分析和總結影響接地電阻值測量數據準確性的問題，并以此為基礎制定針對性的解決方案，才能從根本上促進我國防雷技術水平的提升。