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摘 要接地电阻的测量是检验接地系统接地效果的重要指标，为正确地掌握测量方法，客观地测量接地电阻值，本文探讨接地电阻的测量原理和测量方法，供广大防雷技术服务人员参考。
关键词接地电阻；测量；原理；方法；探讨
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0094-02
接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置工程质量的重要指标，理论上是接地电阻越小，泄流越快，落雷物体高电位保持时间就短，以至于对电气安全的干扰时间越短、幅值越小，跨步电压和接触电压也越小，相对来说防雷接地系统效果越好。接地电阻的测量是检验接地系统接地效果的重要措施，为正确地掌握测量方法，客观地测量接地电阻值，本文对接地电阻的测量原理和测量方法以及测量中应注意的事项进行了探讨，供广大防雷技术服务人员和施工人员参考。
1接地电阻测量的原理
1）接地电阻的组成。接地电阻实质上是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括四部分组成：①接地线的电阻；②接地极的自身电阻；③接地极的表面与其所接触土壤之间的接触电阻；④当电流由接地体流入土壤后，土壤所呈现的电阻值为散流电阻。其中③、④占接地电阻的绝大部分。
2）冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算。接地电阻分为冲击接地电阻和工频接地电阻。冲击接地电阻是指通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻；工频接地电阻是指通过接地极流入地中工频交流电流求得的接地电阻。在日常防雷接地检测中所测得的接地电阻数值一般是工频接地电阻数值。为了便于衡量其接地电阻是否符合规范的要求，冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算计算公式为：RG=ARi
式中RG是工频接地电阻（Ω）；Ri是所要求的接地装置冲击接地电阻（Ω）；A是换算系数，其数值按GB50057-1994（2000年版）附录三确定。
3）测量电流的选择。在接地体流过的电流一般有两种：交流故障电流和雷电流。只有当接地体流过故障电流或雷电流（冲击电流）时，才能完全真实反映出接地电阻的大小，但是从工程观点来看，那是不现实的。因此实际上不得不采用较小的电流来测量。经研究证明，如果按照一定条件，即使采用较小的电流，也可以比较正确地测量出接地电阻值。现将有关电流选择应考虑的问题分述如下：
①实验结果证明，使用的交流电源频率高低对测量的结果影响不大，因为接地体的功率因数接近于1；②在一定范围内测量时使用电流的大小对结果影响不大。用5000A和100A分别测试，结果相差不超过5%。但是当使用电流太小时，由于土壤中的杂散电流会使测量的结果产生较大的误差。对于用电流表—电压表法测量接地电阻时采用的电流最好不要小于50A；③当使用小电流仪器测量接地电阻时，消除外界的干扰是十分重要的，因为土壤中的杂散电流形成的电场会使测量产生很大的误差，必须注意消除。
2接地电阻的测量方法
2.1三极法
三极法的三极是指图1上的被测接地装置G，测量用的电压极P和电流极C。图中测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是处在实际的零电位区内。为了较准确地找到实际零电位区时，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。
把电压表和电流表的指示值UG和I代入式RG=UG/I中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。
当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的測试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应增大。
在测量工频接地电阻时，如dGC取（4～5）D值有困难，当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP值取1.7D值。使用接地电阻表（仪）进行接地电阻值测量时，宜按选用仪器的要求进行操作。
2.2接地电阻表（仪）法
2.2.1日本MODEL4102型接地电阻测量仪使用
1）仪器连接：图2为三端表接法。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距5～10米；②附件绿色5米导线一端接仪器E柱，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件黄色10米导线一端接P端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件红色15米导线一端接C端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透）。
图2三线接法
图3四线接法
2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置，观察捡流针的指针是否指在零，应利用零位调整器将指针调到零位；②测量时接下MEAS键，捡流指针在电表上指示出所测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动×1Ω、×10Ω、×100Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。
2.2.2武汉DER2571型接地电阻测量仪使用
1）仪器连接：仪器连接线如图3，在测试中参照连接。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距20米；②附件5米导线一端接仪器E（C2P2）端，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件20米导线一端接P（P1）端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件40米导线一端接C（C1）端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透。）
2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置；②测量时按下“电源开关”键，再按一下“电流启停”键，绿灯亮，显示屏显示的数字即为测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动仪表左侧的“量程选择”×2Ω、×20Ω、×200Ω、×2000Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。
3注意事项
1）测量所得的接地电阻值为工频接地电阻值，当需要冲击接地电阻值时，应按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）附录三的规定进行换算。
2）需要根据接地装置的不同特点、仪器的适应范围选择合适的接地电阻测试仪及测试方法。
3）由于接地电阻不很稳定，故测试时应尽量排除影响准确度的各种因素，一般应该注意下列要求：①要有三个可靠的接地点（接地体）其距离各在20米以上（或按仪器规定）；②要注意仪表本身的精度，电流稳定度等要求，注意排除杂散电流的影响；③接线要接触良好，绝缘可靠；④要保证测量地层有一定深度；⑤测量应进行若干次；⑥对环型地网，任一方向测试的接地电阻合格即可认为该地网的接地电阻合格。
4结束语
防雷是一个系统工程，防雷装置特别强调可靠性，合格的地网是有效防雷装置的保证，而接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置质量的重要指标，故接地电阻的准确测量显得尤为重要。我们在工作当中应该根据实际检测对象的接地方式选定检测仪器和检测方法及一些其他注意事项，以提高接地电阻测试的可信度。
参考文献
[1]GB/T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第1部分:常规测量 [S].北京:中国出版社出版,2000.
[2]GB50057-1994建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社,2000.
[3]吴生灿,温桂芳,陈庆琼,等.关于接地电阻测量误差及解决方法的介绍[J].福建气象,2010,3:52-54.
[4]周国军,黄玲霞,周维才,等.浅议接地电阻的测量方法 [J].贵州气象.2010(34):190-193.
作者简介
蔡木民（1964—），男，汉族，电子专业，本科，广西钦州市气象局，工程师。
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关键词接地电阻；测量；原理；方法；探讨
中图分类号TU文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)081-0094-02
接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置工程质量的重要指标，理论上是接地电阻越小，泄流越快，落雷物体高电位保持时间就短，以至于对电气安全的干扰时间越短、幅值越小，跨步电压和接触电压也越小，相对来说防雷接地系统效果越好。接地电阻的测量是检验接地系统接地效果的重要措施，为正确地掌握测量方法，客观地测量接地电阻值，本文对接地电阻的测量原理和测量方法以及测量中应注意的事项进行了探讨，供广大防雷技术服务人员和施工人员参考。
1接地电阻测量的原理
1）接地电阻的组成。接地电阻实质上是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括四部分组成：①接地线的电阻；②接地极的自身电阻；③接地极的表面与其所接触土壤之间的接触电阻；④当电流由接地体流入土壤后，土壤所呈现的电阻值为散流电阻。其中③、④占接地电阻的绝大部分。
2）冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算。接地电阻分为冲击接地电阻和工频接地电阻。冲击接地电阻是指通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻；工频接地电阻是指通过接地极流入地中工频交流电流求得的接地电阻。在日常防雷接地检测中所测得的接地电阻数值一般是工频接地电阻数值。为了便于衡量其接地电阻是否符合规范的要求，冲击接地电阻与工频接地电阻值的换算计算公式为：RG=ARi
式中RG是工频接地电阻（Ω）；Ri是所要求的接地装置冲击接地电阻（Ω）；A是换算系数，其数值按GB50057-1994（2000年版）附录三确定。
3）测量电流的选择。在接地体流过的电流一般有两种：交流故障电流和雷电流。只有当接地体流过故障电流或雷电流（冲击电流）时，才能完全真实反映出接地电阻的大小，但是从工程观点来看，那是不现实的。因此实际上不得不采用较小的电流来测量。经研究证明，如果按照一定条件，即使采用较小的电流，也可以比较正确地测量出接地电阻值。现将有关电流选择应考虑的问题分述如下：
①实验结果证明，使用的交流电源频率高低对测量的结果影响不大，因为接地体的功率因数接近于1；②在一定范围内测量时使用电流的大小对结果影响不大。用5000A和100A分别测试，结果相差不超过5%。但是当使用电流太小时，由于土壤中的杂散电流会使测量的结果产生较大的误差。对于用电流表—电压表法测量接地电阻时采用的电流最好不要小于50A；③当使用小电流仪器测量接地电阻时，消除外界的干扰是十分重要的，因为土壤中的杂散电流形成的电场会使测量产生很大的误差，必须注意消除。
2接地电阻的测量方法
2.1三极法
三极法的三极是指图1上的被测接地装置G，测量用的电压极P和电流极C。图中测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是处在实际的零电位区内。为了较准确地找到实际零电位区时，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。
把电压表和电流表的指示值UG和I代入式RG=UG/I中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。
当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的測试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应增大。
在测量工频接地电阻时，如dGC取（4～5）D值有困难，当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP值取1.7D值。使用接地电阻表（仪）进行接地电阻值测量时，宜按选用仪器的要求进行操作。
2.2接地电阻表（仪）法
2.2.1日本MODEL4102型接地电阻测量仪使用
1）仪器连接：图2为三端表接法。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距5～10米；②附件绿色5米导线一端接仪器E柱，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件黄色10米导线一端接P端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件红色15米导线一端接C端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透）。
图2三线接法
图3四线接法
2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置，观察捡流针的指针是否指在零，应利用零位调整器将指针调到零位；②测量时接下MEAS键，捡流指针在电表上指示出所测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动×1Ω、×10Ω、×100Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。
2.2.2武汉DER2571型接地电阻测量仪使用
1）仪器连接：仪器连接线如图3，在测试中参照连接。①接地体E、电压极P、电流极C顺序布置，三点成直线，彼此相距20米；②附件5米导线一端接仪器E（C2P2）端，另一端接接闪器引下线或断接卡；③附件20米导线一端接P（P1）端，另一端接电压极接地棒并打入地P点；④附件40米导线一端接C（C1）端，另一端接电流极地棒并打入地C点；⑤地棒插入潮湿地中，如果干燥石沙地质可在地棒周围浇上些水以保证良好导电。（如遇混凝土硬地面地棒插不入，将地棒平放地面上，用湿水性强的多层布料盖在棒上浇上水让布湿透。）
2）接地电阻测量。①按上款各方式连线接好后，把仪表放在水平位置；②测量时按下“电源开关”键，再按一下“电流启停”键，绿灯亮，显示屏显示的数字即为测量的接地电阻值（测量时根据被测接地电阻值按动仪表左侧的“量程选择”×2Ω、×20Ω、×200Ω、×2000Ω开关）；③重复上述步骤测量两次，取平均值。
3注意事项
1）测量所得的接地电阻值为工频接地电阻值，当需要冲击接地电阻值时，应按照《建筑物防雷设计规范》（GB50057-1994）附录三的规定进行换算。
2）需要根据接地装置的不同特点、仪器的适应范围选择合适的接地电阻测试仪及测试方法。
3）由于接地电阻不很稳定，故测试时应尽量排除影响准确度的各种因素，一般应该注意下列要求：①要有三个可靠的接地点（接地体）其距离各在20米以上（或按仪器规定）；②要注意仪表本身的精度，电流稳定度等要求，注意排除杂散电流的影响；③接线要接触良好，绝缘可靠；④要保证测量地层有一定深度；⑤测量应进行若干次；⑥对环型地网，任一方向测试的接地电阻合格即可认为该地网的接地电阻合格。
4结束语
防雷是一个系统工程，防雷装置特别强调可靠性，合格的地网是有效防雷装置的保证，而接地电阻是接地系统的主要技术参数，是衡量防雷装置质量的重要指标，故接地电阻的准确测量显得尤为重要。我们在工作当中应该根据实际检测对象的接地方式选定检测仪器和检测方法及一些其他注意事项，以提高接地电阻测试的可信度。
参考文献
[1]GB/T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第1部分:常规测量 [S].北京:中国出版社出版,2000.
[2]GB50057-1994建筑物防雷设计规范[S].北京:中国计划出版社,2000.
[3]吴生灿,温桂芳,陈庆琼,等.关于接地电阻测量误差及解决方法的介绍[J].福建气象,2010,3:52-54.
[4]周国军,黄玲霞,周维才,等.浅议接地电阻的测量方法 [J].贵州气象.2010(34):190-193.
作者简介
蔡木民（1964—），男，汉族，电子专业，本科，广西钦州市气象局，工程师。
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文