如何準(zhǔn)確測(cè)量接地電阻

如如如如何何何何準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)準(zhǔn)確確確確測(cè)測(cè)測(cè)測(cè)量量量量接接接接地地地地電電電電阻阻阻阻
摘摘摘摘要要要要：本文介紹了如何準(zhǔn)確測(cè)量接地電阻的原理、方法和經(jīng)驗(yàn)。
關(guān)關(guān)關(guān)關(guān)鍵鍵鍵鍵詞詞詞詞：接地裝置，接地電阻，三極直線法，三極三角形法
1、、、、 前前前前言言言言
有人認(rèn)為接地電阻的測(cè)量很簡(jiǎn)單而草率從事，不求甚解；有人認(rèn)為接地電阻
的測(cè)量不可能得到重復(fù)準(zhǔn)確的結(jié)果而提出“廢棄接地電阻”。 兩種態(tài)度都是不對(duì)
的和不可取的。本文詳細(xì)介紹了接地電阻的測(cè)量原理和常用的幾種測(cè)量方法和經(jīng)
驗(yàn)，以助人們正確掌握它，獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。
2、、、、 接接接接地地地地電電電電阻阻阻阻的的的的定定定定義義義義和和和和表表表表達(dá)達(dá)達(dá)達(dá)式式式式
2.1 接接接接地地地地電電電電阻阻阻阻的的的的定定定定義義義義
接地電阻就是通過(guò)接地裝置泄放電流時(shí)表現(xiàn)出的電阻，它在數(shù)值上等于流過(guò)
接地裝置入地的電流與這個(gè)電流產(chǎn)生的電壓降之除。
U
R = （1）
I
式中，U——接地裝置的對(duì)地電壓，即接地體與大地零電位參考點(diǎn)之間的電位差。
I——通過(guò)接地裝置泄放入大地的電流。
經(jīng)過(guò)運(yùn)算，式（1）可演變成土壤介質(zhì)的物理常數(shù)的表達(dá)式：
xr
R = （2）
C
式中，x ——土壤的介電系數(shù)；
r ——土壤的電阻率，W?m
C——接地裝置的電容，F(xiàn)。
從式（2）可見(jiàn)，在一個(gè)確定的地方，由于土壤的介電系數(shù)和土壤電阻率
是確定的，接地電阻的大小取決于接地裝置自身的電容，而此電容又取決于接地
裝置的大小和結(jié)構(gòu)。為了得到小的接地電阻，要求接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)使它有盡可能大
的對(duì)地電容。另一方面，還可通過(guò)改變土壤（換土或用降阻劑），降低土壤的電
阻率或增大土壤的介電系數(shù)來(lái)改變接地電阻的大小。
幾種特殊接地電極的電容和其接地電阻舉例：
r
半球接地電極，C=2ep b，R = ；
2pb
r
半圓盤接地電極， C=4e b，R = 。
4b
式中，b 為半球或半圓盤的半徑。
由上式可知，相同半徑的半球接地極比半圓盤接地極的電容大約1.6 倍，相
應(yīng)接地電阻低約1.6 倍。這說(shuō)明，采用球形或立體接地極比采用平面接地極效率
高，節(jié)省材料。
2.2 單單單單根根根根接接接接地地地地極極極極的的的的接接接接地地地地電電電電阻阻阻阻
單根接地電極的接地電阻的大小，主要取決于它的直徑和長(zhǎng)度。單根園管、
園棒電極的接地電阻約為
1r 4L
R = ln （3）
2pL d
式中，L和 d 分別為管或棒的長(zhǎng)和直徑，單位米。
從式（3）可知，一根直徑50mm 的圓鋼管，打入地中深度2.5m，其電阻約
為 R = 0.3r 。防雷設(shè)計(jì)人應(yīng)好好記住這個(gè)0.3 的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，它對(duì)于設(shè)計(jì)接地網(wǎng)很
有幫助。
3、 接接接接地地地地電電電電阻阻阻阻的的的的測(cè)測(cè)測(cè)測(cè)量量量量原原原原理理理理
接地電阻的測(cè)量是按照公式（1）來(lái)進(jìn)行的：給接地裝置（接地極或接地網(wǎng)）
施加一個(gè)電流 I，測(cè)量出接地極（網(wǎng)）上的電壓 U，電壓與電流相除，就得到了
接地電阻。
看似簡(jiǎn)單，但是，這個(gè)電流如何正確的施加，這個(gè)電壓如何測(cè)量準(zhǔn)確，卻并
不是每個(gè)測(cè)量者都知道。本文向讀者介紹的就是這方面的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)。
3.1 測(cè)測(cè)測(cè)測(cè)量量量量電電電電流流流流的的的的施施施施加加加加與與與與電電電電流流流流輔輔輔輔助助助助極極極極
在公式（1）中，測(cè)量電流是指“流過(guò)接地裝置入地的電流”。這個(gè)電流與導(dǎo)
線中流過(guò)的電流是不一樣的。在導(dǎo)線中，電流沿導(dǎo)線流動(dòng)，形成連續(xù)的閉合回路，
其路徑是確定的和可預(yù)見(jiàn)的。而“流過(guò)接地裝置入地的電流”卻擴(kuò)散到大地里，
流到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方。它是怎么形成閉合回路，以滿足電流的連續(xù)性和閉合性規(guī)
律呢？
如果這個(gè)電流是雷擊形成的雷電流，這個(gè)電流是從雷云經(jīng)過(guò)雷電放電通道進(jìn)
入接閃器和引下線，再經(jīng)過(guò)接地裝置向四周大地?cái)U(kuò)散傳播，最后經(jīng)過(guò)云——地之
間的廣大空間以位移電流的形式，回到雷云，滿足電流的連續(xù)性與閉合性的規(guī)律，
如圖 1A所示?？墒?，我們?cè)谶M(jìn)行接地電阻測(cè)試時(shí)，為了能夠向接地裝置注入（施
加）測(cè)試電流，我們首先必須解決電流的歸路或收集問(wèn)題。這就是必須找到或人
為制作一個(gè)電流回路。在三極直線法和三角形法測(cè)量接地電阻時(shí)需要在遠(yuǎn)方臨時(shí)
打一個(gè)輔助電流極，其目的就是為了給電流提供一個(gè)回路，如圖1B 所示。而在
鉗表法中，不需要打臨時(shí)的輔助電流極，并不是電流不需要回路，而是要找尋現(xiàn)
A 雷電流的分布 B 測(cè)量接地電阻時(shí)的電流分布
圖 1 地中電流分布圖
成的可以用作為回路的電路。圖 1 描述了通過(guò)接地裝置流入地中電流的場(chǎng)的分
2布，圖 1A 是雷電流的場(chǎng)，這是一個(gè)向四周擴(kuò)散的電流場(chǎng)，而圖 1B 是測(cè)試電流
的場(chǎng)，是一個(gè)向一邊擴(kuò)散的畸變的電流場(chǎng)。
輔助電流極的出現(xiàn)使電流場(chǎng)的分布變得不均勻了，畸變了。輔助電流極離被
測(cè)接地極（網(wǎng)）越近，電流場(chǎng)的畸變?cè)酱?；輔助電流極越遠(yuǎn)，電流場(chǎng)的畸變?cè)叫。?br/>但測(cè)試工作量越大。因此，這里有一個(gè)合適的最佳的距離，在滿足測(cè)試準(zhǔn)確度的
要求的情況下，使輔助電流極比較近。
3.2 測(cè)測(cè)測(cè)測(cè)量量量量電電電電壓壓壓壓與與與與輔輔輔輔助助助助電電電電壓壓壓壓極極極極
公式（1）中的電壓是指接地裝置（網(wǎng)）與大地零電位參考點(diǎn)之間的電壓。
大地零電位參考點(diǎn)在哪里，如何取得，是接地電阻測(cè)試中的另一個(gè)重要問(wèn)題。顯
然我們不可能到無(wú)窮遠(yuǎn)的地方去找零電位參考點(diǎn)，而是在一個(gè)較近的可以接受的
地方尋找零電位參考點(diǎn)。
在接地電阻測(cè)量中，需要在選做零電位參考點(diǎn)的地方打一個(gè)輔助電壓極，用
一根導(dǎo)線將參考電位取回來(lái)，它與接地裝置（網(wǎng)）的電位之差，就是我們需要的
電壓 U。要找一個(gè)真正的零電位參考點(diǎn)在現(xiàn)實(shí)測(cè)量工作中可能很不容易，但我們
能夠找到一個(gè)盡可能接近零電位的地方，或者其誤差是可以接受的地方。如果這
個(gè)點(diǎn)的電位不是真正的零電位，而是比零電位大一點(diǎn)，或小一點(diǎn)，那最后得到的
電壓和測(cè)得的接地電阻就會(huì)有或大或小的誤差。多大的誤差能夠?yàn)槲覀兯邮埽?br/>這就需要通過(guò)測(cè)量結(jié)果來(lái)判斷。在這里，不僅要了解測(cè)量原理，還要具備相應(yīng)的
實(shí)際測(cè)量經(jīng)驗(yàn)。總之，為保證接地電阻測(cè)量的準(zhǔn)確，關(guān)鍵就在于零電位參考點(diǎn)選
取的正確與否以及對(duì)測(cè)量結(jié)果的判斷。
大地零電位參考點(diǎn)在哪里呢？有的人有一種誤解，認(rèn)為大地總是處于零電位
的。他們認(rèn)為，地電位就是零電位，這是不正確的。其實(shí)，只要地中有電流流過(guò)，
就有電壓降，這兒的地就不是零電位。沒(méi)有電流流過(guò)的地，才是電氣上的零電位
地。因此，嚴(yán)格地說(shuō)，零電位在離被測(cè)接地裝置（網(wǎng)）很遠(yuǎn)的地方。對(duì)于單根金
屬管接地極來(lái)說(shuō)，離接地極的距離在20m 以上才可以認(rèn)為是零電位。
輔助電壓極的任務(wù)就是取回零電位，因此怎樣獲得準(zhǔn)確的零電位點(diǎn)，是測(cè)準(zhǔn)
接地電阻的關(guān)鍵。