一般接地網(wǎng)接地電阻的測量

則Rg=ερU/Q=ερ/C（Ω）

其中jn---電流密度（A/m2）

En---電場強(qiáng)度，V/m

ρ---土壤電阻率，Ω·m

Dn---電位移，Dn=εEn

Q---電量，Q=∮sDnds

C---接地極對無窮遠(yuǎn)處的電容，F(xiàn)

可以認(rèn)為接地電阻Rg雖具有直流電阻相同的量綱，但實(shí)際是土壤電阻率ρ與電容C的比率乘以介電常數(shù)ε，因此確切地說應(yīng)該為接地阻抗。同時(shí)由于接地電阻Rg含有電容C這一分量，因此在測量時(shí)不能使用直流電源，也不宜以功率表法來測量Rg，功率表的指示值反映電阻分量，而且一般功率表的指示誤差與功率因數(shù)cosφ有關(guān)。若cosφ=0.7～1.0其誤差范圍符合表計(jì)本身準(zhǔn)確級標(biāo)示的要求，但隨著cosφ值的降低，誤差就不能保證。這也是專門設(shè)計(jì)低功率因數(shù)功率表的理由。接地電阻的阻抗角φ一般都在0.5～0.7之間，其誤差是難以估計(jì)的，由于這種方法之后反映電阻分量Rg=P/I2；測量值要比實(shí)際值偏小，易于得到錯(cuò)誤的結(jié)論。由此可見接地電阻與一般導(dǎo)體電阻R=ρL/s的物理概念是不一樣的，其值與土壤電阻率ρ和介電常數(shù)ε的乘積成正比，與電容C成反比，而與接地裝置內(nèi)部的引線長度無直接的關(guān)系。

1、接地電阻測試儀使用前的臨場檢驗(yàn)

在用接地電阻測試儀測量接地電阻時(shí)，要求電壓探棒和接地極相距20m，電流探棒與電壓探棒相距也是20m，并且三點(diǎn)位于同一直線上，如圖（a）所示。

接地電阻測試應(yīng)一般都有探棒2～3根和長度20m和40m的專用線。這種接地電阻測試儀適用于小型接地裝置，如配電變壓器的接地裝置、獨(dú)立建筑物的防雷接地、住宅小區(qū)變電站的接地等，并不適用于110kV以上輸電線路桿塔的防雷接地，35kV及以上變電所的接地網(wǎng)和裝有昂貴電子設(shè)備的高層建筑接地系統(tǒng)。但在實(shí)際測量中，經(jīng)常會(huì)碰到以下兩種情況：

一、距離接地極20m以外是建筑物，電流探棒無法打入距被測接地電極40m的地下；

二、接地極周圍都是混凝土，探棒無法打入。

當(dāng)出現(xiàn)上述情況時(shí)，如何測量接地電阻呢？為此做一個(gè)實(shí)驗(yàn)：

首先保持接地極和電流探棒相距40m，改變電壓探棒與接地極的距離d，如圖（b）所示，然后用接地電阻測試儀測量不同距離下的接地電阻值，得到如下表所示數(shù)據(jù)：

可見由于注入接地極的電流保持不變，電壓探棒距接地極越近，接地極與電壓探棒之間的電壓就越小，測量值也隨之變小，當(dāng)距被測接地極18～22m時(shí)，測量值相等，表示此值最接近被測接地極的電阻值。此實(shí)驗(yàn)說明，向單根接地極注入電流后，在距單根接地極20m附近，電位已近于零，因此要測出接地極的對地電位，必須把電壓探棒打到距接地極20m左右的地方。又為了消除互電阻的影響，電流探棒距電壓探棒的距離也保持在20m為宜。

如果距離接地極20m以外是建筑物，則可采用圖（c）和（d）所示的方法。圖（c）將電壓探棒和電流探棒分置在被測接地極的兩側(cè)；圖（d）則使三者呈現(xiàn)三角形布置，被測接地極與探棒之間皆相距20m。用同一臺(tái)接地電阻測試儀測量同一接地極，用圖（c）和（d）方法測量結(jié)果與圖（a）的布置，在d=20m時(shí)一樣，也是2.1Ω。

當(dāng)接地極周圍是混凝土路面時(shí)，可采用以下方法：將兩塊平整的鋼板（250x250mm）放在混凝土路面上，在鋼板和混凝土路面上之間澆上水，測試線夾在鋼板上，其測量結(jié)果都與探棒打入地下測量的結(jié)果相同。

在工程中經(jīng)常碰到這樣的情況：當(dāng)利用建筑物基礎(chǔ)樁作為接地網(wǎng)時(shí)，在測出基礎(chǔ)樁的接地電阻后，近地末端做測量點(diǎn)，直接利用柱頭內(nèi)的主鋼筋作為防雷引下線通至屋頂，當(dāng)工程結(jié)束后，如何檢查防雷裝置的接地電阻？此時(shí)，可用一根導(dǎo)線，一端連在屋頂女兒墻的防雷帶上，另一端連接到位于地面的接地電阻測試儀的E端上，電壓探棒距離接地網(wǎng)20m，電流探棒距接地網(wǎng)40m，且和電壓探棒在一直線上，此時(shí)測得的電阻，減去從女兒墻上引下的導(dǎo)線電阻，加上接地電阻測試儀制造商提供的5m測試線的電阻，即為接地電阻實(shí)際值。

2、三極法測量接地電阻

通常將接地裝置等值于一掩埋地表的半徑為rc的半球體，如下圖所示：

其面積等效于接地裝置的有效流散面積，標(biāo)以1，另將準(zhǔn)備好的接地極兩根，距離接地裝置較遠(yuǎn)的標(biāo)以3，較近的標(biāo)以2，然后在1、3之間接入以交流電源注入接地電流I，并以一電壓表測量1、2之間的電壓U，即可求得電阻值：Rg=U12/I

為了防止土壤發(fā)生極化現(xiàn)象，測量時(shí)必須采用交流電源。同時(shí)，為了減少外來雜散電流對測量結(jié)果發(fā)生的影響，測量電流的數(shù)值不能過小，但也沒有必要大到接近于線路系統(tǒng)的實(shí)際接地短路電流值。一般可采用五分之一左右的接地短路電流值。測量時(shí)，電源應(yīng)為獨(dú)立電源，其容量約5～10kVA，電源輸出端除了通過被測接地極和電流探棒與大地構(gòu)成通路外，其余部分應(yīng)對地絕緣，電源電壓為65～220V，可采用交流電焊機(jī)作為電源。

為了保證測量的準(zhǔn)確度，電流表的準(zhǔn)確度等級不要低于1～1.5級，電壓表應(yīng)采用高內(nèi)阻的電壓表。由于被測接地極與探棒之間存在互電阻，會(huì)給測量帶來誤差，在考慮互電阻時(shí)：

R= U12/I=Rg+R23-R12-R13

式中：U12---接地極與電壓探棒間的電位差

I---通過接地極的電流

Rg---接地極的接地電阻，即自電阻

R23---電壓探棒和電流探棒間的互電阻

R12---接地極和電流探棒間的互電阻

R13---接地極和電壓探棒間的互電阻

為了使接地電阻的測量誤差等于零，必須使Rg+R23-R12-R13=0?；ル娮璧拇笮∨c兩接地極之間的距離有關(guān)，距離越近，接地極之間的互電阻越大，當(dāng)兩接地極之間的距離接近20m時(shí)，互電阻很?。换ル娮栌峙c土壤電阻率有關(guān)，電阻率越大，互電阻越大。

根據(jù)互電阻大小與接地極之間的距離成反比的關(guān)系，其中R13的值最小，當(dāng)兩者距離大到40m時(shí)，互電阻R13接近于零，因此要使Rg+R23-R12-R13=0成立，則應(yīng)R12= R23，即把電壓探棒放在電流探棒和被測接地極連線的中點(diǎn)。

由于互電阻R13雖小，但總算存在，為了消除由于R13存在而引起的誤差，可采用直線法，即補(bǔ)償法。

因?qū)嶒?yàn)如在無窮大處測量時(shí)，零電位點(diǎn)應(yīng)在0.5處，但實(shí)際是在有限距離內(nèi)進(jìn)行的，可將電位極移至0.618處，以補(bǔ)償由于在有限距離內(nèi)測量引起的誤差。

●對于電力線路桿塔接地電阻的測量采用三極法，如圖：

在沒有交流電源的地方，常采用接地電阻測試儀測量，電流探棒d13一般取接地裝置最長射線長度l的4倍，電壓探棒d12取l的2.5倍。

測量注意裝置事項(xiàng)：

(1)測量時(shí)接地裝置宜與避雷線斷開；

(2)電流探棒、電壓探棒應(yīng)布置在與線路或地下金屬管道垂直的方向上；

(3)應(yīng)避免將測量用的電壓極和電流極布置在接地裝置的射線上；

(4)應(yīng)避免在雨后立即測量接地電阻。

(5)測量用的電流極和電壓極應(yīng)與土壤有良好的接觸。

●對于一般發(fā)電廠和變電所接觸地網(wǎng)的接地電阻的測量也采用三極法，如圖：

D為發(fā)電廠或變電所接地網(wǎng)的對角線長度，電壓探棒和電流探棒的位置應(yīng)為：

d13=（4～5）D

d12=（50～60）%d13

測量時(shí)，電壓探棒沿接地網(wǎng)和電流探棒的連線移動(dòng)3次，每次移動(dòng)距離為d13的5%左右，如3次測得的電阻值接近即可。如果d13取（4～5）D有困難時(shí)，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)，d13可取3D，d12取1.7D。

3、等腰三角形法測量

當(dāng)測試時(shí)臨時(shí)增設(shè)的電極2和3與被測接地裝置的位置如圖：

被測接地裝置為1，仍按前述，在1、3之間注入電流I，測量1、2之間的電壓U，同樣也可測得接地電阻Rg。此時(shí)d12=a、d13=b、d23=c，循前述要獲得補(bǔ)償條件則按式寫出：

－+=－+-=0

由平面三角形中按余弦定理可知c=，帶入上式，若使a=b，即布置成等腰三角形時(shí)，可求得θ≈28.955°≈29°。

因規(guī)定布置成等腰三角形時(shí)，其間的夾角應(yīng)為29°，這是作為有限距離內(nèi)測量時(shí)的基本要求。此外被測接地裝置1與電流極3之間的距離：

d≧（4～5）D=（8～10）rc

式中D---接地網(wǎng)對角線的長度等于2倍的接地網(wǎng)等值半徑rc，如圖：

當(dāng)采用三極法測量發(fā)電廠和變電所的接地電阻，在取d13=（4～5）D有困難時(shí)，也可改變電壓探棒和電流探棒的位置，采用等腰三角形布置一般取d12=d13≧2D。

這時(shí)電壓探棒與電流探棒與接地極成等腰三角形布置。由于1、2兩點(diǎn)距離d13相等，則互電阻d12=d13。為了使接地電阻的測量誤差等于零，則2、3的互電R23和1、3的互電阻R13應(yīng)滿足：R23=2R13。在土壤電阻率均勻的情況下，只要2、3之間距離d23和1、3之間距離d13滿足:

d23=1/2d13

上述測量方法適用于一般接地網(wǎng)的測試。