接地電阻測(cè)量方法

本公司生產(chǎn)的接地電阻測(cè)試儀在行業(yè)內(nèi)都*，以打造更好的“接地電阻測(cè)試儀“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。

  接地電阻是表征接地裝置有效和可靠性的一項(xiàng)重要參數(shù)，但由于接地電阻是以無窮遠(yuǎn)處為零電位參考點(diǎn)的，想找到既簡便又能夠較準(zhǔn)確的測(cè)出接地電阻的方法并非易事，經(jīng)過國內(nèi)外學(xué)者的不斷研究和改進(jìn)，得出幾種較合理的接地電阻測(cè)量方法。 

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

（2）三點(diǎn)法：三點(diǎn)法是在兩點(diǎn)法的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)輔助電極，適用于小型接地裝置接地電阻的粗略測(cè)量。三點(diǎn)法測(cè)量接地電阻，采用兩個(gè)實(shí)驗(yàn)電極，基于兩點(diǎn)法，分別測(cè)量兩實(shí)驗(yàn)電極和接地裝置之間的串聯(lián)接地電阻，通過求解得出接地極的接地電阻。 

（3）補(bǔ)償法：補(bǔ)償法測(cè)接地電阻60年代被提出，并逐漸得到認(rèn)可。至今為止，IEEE/GB等多個(gè)機(jī)構(gòu)和標(biāo)準(zhǔn)推薦使用，但由于其需要反復(fù)測(cè)量，電位降曲線的繪制也相對(duì)困難，工作量大且不利于現(xiàn)場(chǎng)操作，國內(nèi)外研究人員通過不懈的努力以電位降法為基礎(chǔ)開發(fā)出了許多衍生方法，三極法就是其中一種。三極法是目前實(shí)際工作中最為常用的接地電阻測(cè)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(cè)量時(shí)導(dǎo)通待測(cè)接地體，并測(cè)得接地體和輔助電壓極之間的電位差，從而求得待測(cè)接地體的阻值。 

  在接地電阻的實(shí)際測(cè)量中會(huì)受到許多因素的干擾，如輔助電極、測(cè)量電極與被測(cè)電極之間的互感，測(cè)量導(dǎo)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(dǎo)致的土壤電阻率變化，為了減小這些干擾對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，研究人員在三極法的基礎(chǔ)上有開發(fā)出了許多測(cè)量方法。 

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

（5）大電流法：在接地體中，特別是變電站、發(fā)電廠的接地網(wǎng)中往往會(huì)存在較大的雜散電流，這些電流會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果和計(jì)算結(jié)果引入誤差，降低測(cè)量的準(zhǔn)確度。  為了消除干擾電流的影響，國內(nèi)外普遍采用的是大電流法，在測(cè)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(duì)測(cè)量結(jié)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(cè)量準(zhǔn)確度，但由于其操作時(shí)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(cè)量設(shè)備供電，這樣不僅會(huì)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(shí)間的限制，不容易實(shí)現(xiàn)重復(fù)多次的測(cè)量。 

（6）變頻法：變頻法是近年來接地電阻測(cè)量方法研究的主要內(nèi)容之一，相比傳統(tǒng)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(cè)量的準(zhǔn)確性，它還容易實(shí)現(xiàn)多次重復(fù)的測(cè)量，消除了偶然因素的影響，并且測(cè)量效率較高。

  接地線和接地體都使用金屬材料，統(tǒng)稱為接地裝置。電力部門按用途不同設(shè)有各種接地裝置 ，如保護(hù)接地、工作接地和防雷保護(hù)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(jì)。這樣，接地裝置的接地電阻的數(shù)值就是接地體對(duì)大地零電位點(diǎn)的電壓和流經(jīng)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(shí)求得的接地電阻值，它對(duì)通過雷電電流時(shí)的情況下很有研究價(jià)值；而工頻接地電阻是按通過接地體的電流為工頻電流時(shí)求得的接地電阻。一般在不指明時(shí)，接地電阻均指工頻接地電阻而言，測(cè)量出的接地電阻數(shù)值也是工頻接地電阻值，以便衡量其接地電阻是否符合規(guī)程要求。

  各種接地裝置對(duì)工頻接地電阻數(shù)值都有不同的要求，如表1所示。在接地裝置完工后或在運(yùn)行中，均需按規(guī)定進(jìn)行測(cè)量，以鑒別其是否合格。

接地電阻的測(cè)量方法很多，這里僅介紹目前應(yīng)用普遍的接地電阻測(cè)量儀的技術(shù)特點(diǎn)及其使用方法。

1. 測(cè)試儀技術(shù)特點(diǎn)和使用方法

1.1  測(cè)試儀的技術(shù)特點(diǎn)

(1) 在儀器的檢流計(jì)回路內(nèi)，接入了電容C1，使在測(cè)試時(shí)不受土壤電解電流的影響。發(fā)電機(jī)輸出頻率為110～115Hz，并采  用了由BG、D等組成的相敏整流環(huán)節(jié)，以避免市電雜散電流對(duì)測(cè)試的影響。

(3) 制造廠生產(chǎn)的儀器，如果設(shè)有4個(gè)端鈕的，還可用來測(cè)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(huán)境溫度為0～50℃和相對(duì)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(jié)的接地電阻Ω

   I——計(jì)算用的接地故障電流 A

  對(duì)高土壤電阻率地區(qū)，接地電阻的要求放寬后，尚應(yīng)滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。1.2 測(cè)試儀測(cè)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(cè)針P′和電流探測(cè)針C′，依直線彼此相距20m插入地中，且電位探測(cè)針P′插于接地極E′和電流探測(cè)針C′之間(如圖1所示)。

(2) 用專用導(dǎo)線將各極與測(cè)試儀的相應(yīng)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(jì)的指針是否指于中心線上(即零線)，否則可用零位調(diào)整器將其調(diào)正指于中心線。

(4) 測(cè)量開始，先將倍率開關(guān)S置于最大倍率，慢慢轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電機(jī)的手柄，同時(shí)旋動(dòng)“測(cè)量標(biāo)度盤"使檢流計(jì)的指針指于中心線。然后逐漸加快手柄的轉(zhuǎn)速，使其達(dá)到120r/min以上，調(diào)整“測(cè)量標(biāo)度盤"使指針指于中心線上。

(5) 如“測(cè)量標(biāo)度盤"的讀數(shù)小于1時(shí)，應(yīng)將“倍率開關(guān)"置于較小倍數(shù)，再重新調(diào)整“測(cè) 量標(biāo)度盤"，以得到正確讀數(shù)。

(6) 用“測(cè)量標(biāo)度盤"的讀數(shù)乘以倍率標(biāo)度的倍數(shù)，即為所測(cè)的接地電阻值。

1.3  測(cè)試儀測(cè)量中的注意事項(xiàng)

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

(2) 當(dāng)用0～1/10/100Ω規(guī)格的測(cè)試儀(具有4個(gè)端鈕)測(cè)量小于1Ω的接地電阻時(shí)，應(yīng)將C2、P2間連片打開，分別用導(dǎo)線聯(lián)接到被測(cè)接地體上(如圖2)，以消除測(cè)量時(shí)連接導(dǎo)線電阻的附加誤差。

(3) 應(yīng)避免在雨后立即測(cè)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(jié)進(jìn)行測(cè)量(即土壤干燥時(shí)進(jìn)行)。

(4) 測(cè)量時(shí)應(yīng)將接地裝置與避雷線斷開。

(5) 電流極、電壓極應(yīng)布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上。

2 復(fù)雜接地體的接地電阻測(cè)量

  接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量的精確度，直接關(guān)系到正確判斷接地網(wǎng)的施工質(zhì)量，以及對(duì)運(yùn)行中的接地網(wǎng)是否還需進(jìn)行處理等問題。因此，提高測(cè)試的準(zhǔn)確性是很重要的，否則將會(huì)造成人力、物力的浪費(fèi)。

  接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量的精確度，關(guān)鍵在于電流、電位探測(cè)針的位置選擇是否合適，如選擇不當(dāng)，常會(huì)引起不可忽視的誤差。根據(jù)電流、電位探測(cè)針的布置方式，測(cè)量接地網(wǎng)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(shí)，探測(cè)針布置如圖3所示。從接地網(wǎng)邊緣算起，至電位探測(cè)針的距離為d12，至電流探測(cè)針的距離為d13，通常取d13等于5D(D為接地網(wǎng)最大對(duì)角線長度)，取d12約為2.5 d13。

  測(cè)量時(shí)，將電位探測(cè)針沿接地網(wǎng)與電流探測(cè)針之連線方向上移動(dòng)3次，每次移動(dòng)距離約為 5% d13，如3次測(cè)得的電阻值互相接近，即認(rèn)為電位探測(cè)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(qū)，可取2D，d12取D；在土壤 電阻率不均勻的地區(qū)或城區(qū)，d13可取3D，d12取1.7D。

2.2  30°夾角法

  采用30°夾角法時(shí)，探測(cè)針布置如圖4所示，一般取d12- d13＞2D，夾角θ≈3 0°，也應(yīng)移動(dòng)電位探測(cè)針重復(fù)3次測(cè)量，使測(cè)得的電阻值接近即可。