接地电阻的正确测量、影响因素及控制措施

克拉玛依市气象局 周长江 薛新慧 郭晓静

接地是防雷系统设计中不可或缺的关键环节之一，而接地电阻阻值测量工作则是防雷系统运行性能检测的重要内容，接地电阻测量数据准确与否，不仅事关防雷系统的性能是否达到相关技术指标，而且是判断防雷设施建设质量是否合格的关键。

由于接地电阻测量过程中，经常受到人为因素、测量设备、季节等因素的影响，出现测量结果误差过大的问题；所以，在开展防雷系统接地电阻测量工作时，在采用正确测量方法的同时，根据以往测量的经验，分析导致防雷系统接地电阻测量数据出现偏差的内外部因素，制定针对性的解决策略，才能确保接地电阻测量数据达到设计标准和要求。

1 如何使用仪表正确测量接地电阻

接地电阻测量的方法很多，目前防雷检测中常用的方法是三极法测量。如图1所示，测量时设置一个电流极C和一个电压极P，与接地体G成直线或三角形分布。三极法中的三极实际上就是图1中待测量接地装置G，电压极P和电流极C。三级（G、P、C）必须按照规范要求布设于一条直线上且垂直于接地网。通过分析发现，图中测量使用的电流极C与电压极P与被测量接地装置G边缘距离应该为dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D作为被测量接地装置中最大的对角线长度，点P可以被视为处于零电位区内的关键点位。所以，测量人员在校准实际零电位区时，必须先将电压极沿电流极与被测量接地装置之间的连接线方向移动规定次数，同时将移动距离控制在dGC的5%以内，才能确保测量电压极P与接地装置G之间电压的稳定性。假如电压表在移动过程中的指示数之间误差小于5%时，则可以按照要求将中间位置视为电压极测量的位置。

图1 电极布置图

测量人员在开展大型接地网（如变电站、发电厂）的接地测量工作时，应该根据测量区域的实况，选择大电流接地电阻测试仪等相关设备开展测量工作。

由于测量人员测量的电阻主要以工频接地电阻为主，所以，接地电阻测量结束后应及时利用换算公式将测量数据转换为冲击接地电阻。

2 接地电阻的影响因素

接地装置的接地电阻主要由接地线电阻值、接地体自身电阻、接地体与土壤间接触电阻、大地接地电流呈现出的电流电阻等几部分组成。其中，前两项作为金属性电阻较后两项电阻值相对较小，在绝大多数情况下可忽略不计，因此防雷系统的接地电阻值大小主要取决于后两项。

2.1 土壤电阻率

散流电阻指的是电流从接地体以大地四周为半球形散流过程中遇到的土壤中产生的全部电阻值。由于该半球体标记距离接地体越近电阻值越小，反之电阻值越小，所以根据相关实验验证后发现，如果单根接地体距离超过20m后，不管接地电流大或小，实际测量的电流密度、电阻、电位等均为零。此时大地对散流呈现出的电阻值不是常数值，而应该是与土壤电阻率成正比关系，与接地体现行尺寸则成反比。由于土壤电阻率是影响防雷系统接地电阻值大小的关键因素，再加上土壤中的电阻率是以土壤性质、含水量、温度、化学成分等数据为依据的，所以，测量人员应该针对同一土壤中不同位置电阻率变化的不同，在开展防雷系统接地设计工作时，必须充分考虑地质情况和季节因素等产生的影响，准确测量土壤中的电阻率，才能确保防雷系统的接地装置设计符合相关标准。

2.2 接地体的尺寸、形状和布置方式

由于接地电阻值的大小与大地结构、土壤电阻率、接地体尺寸等之间存在着密切联系。所以，相关部门可以通过增大接地体尺寸的方式，有效降低接地电阻值。

为了防止因为相邻接地体之间产生屏蔽作用，导致入地电流散流之间出现相互排挤而影响接地装置的利用率，设计人员在设计时，通过减少跨步电压和接触电压的方式，提高防雷系统接地装置利用率。

2.3 接触电阻

接触电阻指的是电流从接地体表面流向周围土壤时遇到的阻力，该数值与两介质交接面上接触电位差与流入大地中的电流比相同。接触电阻大小不仅与土壤电阻率之间成正比关系，同时与土壤性质类别、防雷系统接地装置施工方法的正确与否存在联系。比如，黄粘土接触效果较之砂砾碎石接触效果明显要好。施工人员在防雷系统接地工程施工时，针对施工完成后实测接地电阻比计算出现的接地电阻值偏大的情况，应采取夯实接地体周围土壤的方式，提高接地体周围土壤密实度，在保证接地体与周围土壤良好接触的情况下，提高接地体电阻值测量的准确性。

2.4 腐蚀

如果防雷系统接地装置防腐措施不到位，导致接地装置长期处于恶劣环境下中的话，必然会出现腐蚀问题，导致接地电阻值回升，严重的还会导致接地网失效，影响接地装置性能的发挥。针对接地装置的防腐处理，欧美等国经过长期的实践研究发现，使用铜材制作接地网，不仅有效提升接地网自身的抗腐蚀能力，而且降低了恶劣环境对接地装置运行稳定性产生的不利影响，确保了防雷系统运行的安全性与可靠性。

2.5 测量方法不正确

测量方法正确与否，对接地电阻的影响也是很大的,数据的失误有时甚至可能导致事故的发生。

（1）不熟悉接地电阻测试的原理，工作人员在使用仪表测量接地电阻时，经常出现测试仪表电流极与电压极打在接地网以内的情况。由于这种测量方法检测的并非被测物体的接地电阻，而是被测物体与接地网之间的连接电阻，所以测量电流只是在接地网内部传输，并未真正流入到周围土壤中。

（2）不论接地网大小，工作人员在开展接地网电阻值测量工作时，都是按照40m和20m数值开展测量。工作人员在测量接地电阻值时，必须按照仪器仪表的操作说明书操作。如果仪表自身所带电流极与电压极导线只有40m和20m，那么实际所打的电流极与电压极也只能是40m和20m远。在进行接地装置对角尺寸小于10m接地网的电阻值测量工作时，可以采用电流极与电压极为40m和20m测量仪表；但是，在测量大型接地网的接地电阻值时，将会因为误差过大，影响接地电阻值测量数据的准确性。

（3）缺乏寻找零电位的操作。如果在测量接地电阻时，只是简单的采用电压极位置测量一个接地电阻数值，而并未通过移动电压极的方式寻找零位，那么必将因为电阻值准确性较低或误差过大而不具备参考价值。

2.6 电磁干扰的影响

如果防雷系统接地装备附近安装有大功率发射塔、天线等强磁场设备时，其必将受到高电平干扰信号、杂散电流、工频干扰信号等的影响，导致接地装置电场出现畸变和电位分布失衡的情况，影响电阻值测量数据的准确性。对此，工作人员应该针对不同干扰源采取针对性措施，降低干扰效应对测量数据的影响。例如，采用大电流接地电阻测试仪可以抑制杂散电流的干扰；采用有屏蔽层的引线并远离干扰源可以避免高频信号对测量过程的干扰。

3 接地电阻测量中的控制措施

（1）测量接地网接地电阻时，P点至G点的距离要大于10m，小于10m测量结果误差较大。

（2）在测量时，必须根据接地装置安装现场的详细情况选择C点，确保G点至C点所在直线延长线必须通过接地网中心点D，也就是CG连线垂直于接地网边缘，才能保证接地电阻值测量的准确性。

（3）工作开始前，工作人员必须将接地电阻测量仪的测试线拉直，避免因为接地线出现相互缠绕的情况，影响数据的准确性。

（4）在测量大体积物体的接地电阻值时，必须采取加长G点测量线长度的方式，避免因为接地线长度不足影响接地电阻测量的准确性。

（5）针对大型接地网接地电阻的测量，常规接地电阻测量仪器已无法满足测量要求。为了保证大型接地网接地电阻值测量数据的可靠性与准确性，工作人员在测量工作时，应该根据接地电阻测量现场的情况，选择大地测试仪或采取电位降法等原理，利用其它设备产生大电流，然后使用电压表测量P点电压，并进行相应的计算，才能得出准确的接地电阻值。

（6）针对硬化水泥地面无法进行打测量电极操作的情况，操作人员可以先将25×25cm2钢板放于水泥地面，然后浇上盐水，用其代替测量电极，即可完成工作。

结束语：虽然防雷系统接地电阻值测量过程中，测量方法使用的正确与否是决定接地电阻值测量数据准确性的关键因素，但是在实操过程中出现的各种问题也会影响接地电阻值测量的结果，所以工作人员必须全面分析和总结影响接地电阻值测量数据准确性的问题，并以此为基础制定针对性的解决方案，才能从根本上促进我国防雷技术水平的提升。