地网接地电阻的测量

第三章  地网接地电阻的测量

    通信局、站接地系统多采用联合接地方式，该接地系统主要有接地体、接地汇集线、接地连接线等几部分组成。接地系统的接地电阻每年应定期测量，始终保持接地电阻符合指标要求。

   3.1 接地电阻的定义

    工频电流从接地体向周围大地散流时，土壤呈现的电阻值叫接地电阻R。接地电阻的数值等于接地体的电位U。于通过接地体流入大地中电流Id的比值。用公式表示为：

                    Uo

  Ro= ———

            Id

    当冲击电流或雷电流通过接地体向大地散流时，不再用工频接地电阻而是用冲击接地电阻来量度冲击接地的作用。

    冲击接地电阻RCH等于接地体对地冲击电压的幅值与冲击电流幅值之比。

    冲击接地电阻RCH与工频接地电阻Ro的关系是：

        RCH= Ro

    式中为冲击系数

    的大小与大地电阻率有关，它们的关系是：

    当大地电阻率100·m时    1

                500·m时    0.667

                1000·m时   0.5

                1000·m时   0.333

    3.2 测量仪表

    3.2.1 对测量仪表的要求

    （1）接地电阻的测量工作有时在野外进行，因此，测量仪表应坚固可靠，机内自带电源，重量轻、体积小，并对恶劣环境有较强的适应能力。

    （2）大于20dB以上的抗干扰能力，能防止土壤中的杂散电流或电磁感应的干扰。

    （3）仪表应具有大于500k的输入阻抗，以便减少因辅助极棒探针和土壤间接触电阻引起的测量误差。

    （4）仪表内测量信号的频率应在25Hz～1kHz之间，测量信号频率太低和太高易产生极化影响，或测试极棒引线间感应作用的增加，使引线间电感或电容的作用，造成较大的测量误差，即布极误差。

    （5）在耗电量允许的情况下，应尽量提高测试电流，较大的测试电流有利于提高仪表的抗干扰性能。

    （6）仪表应操作简单，读数最好是数字显示，以减少读数误差。

    3.2.2 测量用仪表

DER2571型数字地阻仪（或ZC一8型接地电阻测量仪，K一7型地阻仪）等。 

   3.3 测量方法

    接地电阻值测试的准确性，与地阻仪测量电极布置的位置有直接关系，按测量电极的不同布置方式，有如下几种测试方法：

    3.3.1 直线布极法

    （1）首先要弄清被测地网的形状、大小和具体尺寸，确定被测地网的对角线长度D（或园形地网的直径D）。

    （2）在距接地网（2～3）D处，打下地阻仪的电流极棒，地阻仪的电压极棒应设在电流极棒到地网距离的0.618处（优选法）。如图3.1所示。

                            图3.1测量电极布置图

    按上图布置测得的接地电阻误差应在1％以内。

    在土壤电阻率较均匀的地区，电流极到地网的距离取2D，电压极到地网的距离可取D。

    在土壤电阻率不均匀的地区，电流极到地网的距离应取3D，电压极到地网的距离应取1.7D。

    在现场测量中，如果电压极的位置不能正好在上面所给的位置，电压极位置允许活动的范围如下表：

表3.1    允许误差为5％时电压极位置允许范围

d1	5D	3D	2D
d2	(56～66.6)％×5D	(58.5～.6)％×3D	(59.4～63.4)％×2D

 表3.2    允许误差为1％时电压极位置允许范围

d1	5D	3D	2D
d2	(50～70.7)％×5D	(55～67.5)％×3D	(57.5～65.7)％×2D

    （3）测量时在沿地网和电流极的连线上，使电压极到接地网的距离约为电流极到接地网距离的50％～60％范围内移动3次，每次移动的距离为电流极到地网距离的5％，使3次测得的电阻值接近即可。

    3.3.2 三角形布极法

如图3.2所示：

 

图3.2三角形布极图

 

    图中，取d12 =d13=2D,夹角Q=28.950300，此时测得的电阻误差接近零，Q越大误差也越大，Q=1800时误差最大。如果测试场地窄小，不能满足d12 =d132D的条件时，也可取d12 =d13D。如果允许测量误差在10％时，Q值的允许变化范围如下表。

 表3.3    测量误差在10％时Q值允许范围表

d1或d2	D	2D	3D	4D	5D	6D	7.5D
Q值允许 范围（度）	26.3～32.2	24.1～36.4	21.8～41.7	20.5～49	19.2～60	18～77.3	16.5～180

    3.3.3 两侧布极法

    一般情况下，不宜把地阻仪的电流极棒和电压极棒分别打在地网的两侧，但由于测试场地，可按图3.3所示的方法布置测试电极进行测试。

图3.3两侧布极图

图中：（1）电流极到地网的距离和电压极到地网的距离应相等，均5D，D为地网对角线的长度。

      （2）电流极棒，电压极棒和地网中心应尽量在一条直线上。

    3.3.4 测量注意事项

    （1）测试前，应首先了解被测地网的结构形式，地网尺寸以及周围空中、地下的环境情况，如有无架空线、地下金属管道、地下电缆等，在测量时尽量避开，或采取相应措施，以便减小测量误差。

    （2）直线布极法测量地网接地电阻时，如果地网的中心位置不能确定，可根据情况假设一个中心，取电流极距它为（2～3）D，而将电压极棒设在距假设中心为0.5（2～3）D，0.6（2～3）D，0.7（2～3）D的位置进行测试，三次测得的电阻力R1、R 2、R3，实际接地电阻R0可由下式求得：

     R0=21.6 R1－1.9 R 2＋0.73 R3

    （3）选择电流极棒和电压极棒的测量位置，应避开架空线路和地下金属管道走向，否则测量的接地电阻将大大偏低。

    （4）测试极棒应牢固可靠接地，防止松动或与土壤间有间隙。同时，地网、电流极棒、电压极棒应在一条直线上，否则将产生较大的测量误差。

    （5）测量接地电阻的工作，不宜在雨天或雨后进行，以免因湿度使测量不准确。

    （6）处于野外或山区的通信局站，由于当地的土壤电阻率一般都比较高，测量地网接地电阻时，应使用两种不同测量信号频率的地阻仪分别测量，将两种地阻仪测量结果进行比较，以便确定接地电阻的大小。因为测量信号频率不恰当时，容易产生极化效应或大地的集肤效应，使测量结果不准或出现异常现象。

    （7）当测试现场不是平地，而是斜坡的话，电流极棒和电压极棒距地网的距离应是水平距离投影到斜坡上的距离。

    （8）接地电阻直接受大地电阻率的影响，大地电阻率越低，接地电阻就越小。而大地电阻率受土壤所含水分、温度等因素的影响，这些因素随季节的变化而变化。因此，全年中各月份测得的土壤电阻率是不同的，因而接地电阻也不同。为了满足全年中最大土壤电阻率的月份接地体的接地电阻仍能满足使用要求，因此，需要采用季节修正系数K，即

      =p，K

      式中：K———季节修正系数

            ———计算接地电阻时，采用的土壤电阻率（· m）;

            p，——在全年不同月份所实际测到的土壤电阻率（· m）.

我国地域广阔，不同的地区、季节修正系数也不同，现将北京郑州、广州地区的季节修正系数列于下表，供参考。

 

 

 

表3.4        北京地区季节修正系数

测试区域	测量月份
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
北京 ＋22℃～12℃	1.08	1.0	0.96	1.35	1.42	1.42	1.42	1.93	1.8	1.6	1.42	1.35

     表3.5         郑州地区季节修正系数

测试区域	测量月份
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
郑州季节修正系数	1.42	1.27	1.23	1.12	1.03	1.00	1.03	1.08	1.12	1.08	1.31	1.39

     表3.6         广州地区季节修正系数

测试区域	测量月份
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
广州季节修正系数	1.65	1.52	1.48	1.32	1.17	1.00	1.02	1.07	1.23	1.29	1.32	1.50

     对于其他地区，也可根据气象条件，给出各类地区的季节修正

系数如表3.7所示。

  表3.7         各类地区的季节修正系数

气象条件		第一类地区	第二类地区	第三类地区	第四类地区
气象指标	多年平均低温（一月份）	－20℃～－15℃	－15℃～－10℃	－10℃～0℃	0℃～5℃
	多年平均高温（七月份）	16℃～18℃	18℃～22℃	22℃～24℃	24℃～26℃
	平均降雨量(mm)	400	500	500	300-500
	冰冻日期（天）	190～170	150以下	100以下	0
季节修正系数	角钢型接地体长1.5～2.5米顶端埋深0.5～0.8米	1.8～2.0	1.5～1.8	1.4～1.6	1.2～1.4
	带钢或线钢接地体埋深0.8米	4.5～7.0	3.5～4.5	2.0～2.5	1.5～2.0
	带钢或线钢接地体埋深0.4米	6.0～8.0	4.5～5.5	2.5～3.0	2.0

      续表

气象条件		第一类地区	第二类地区	第三类地区	第四类地区
季节修正系数	角钢型接地体长1.5～2.5米，顶端埋深0.5～0.8米	1.8～2.0	1.5～1.8	1.4～1.6	1.2～1.4
	带钢或线钢接地体埋深0.8米	4.5～7.0	3.5～4.5	2.0～2.5	1.5～2.0
	带钢或线钢接地体埋深0.4米	6.0～8.0	4.5～5.5	2.5～3.0	2.0

附录                测试用仪器仪表一栏表（仅供参考）

序号	仪器仪表名称	规格型号	精度	生产厂家
1	交流电压表	D9V_1	不低于1.5级	上海第二电表厂
2	交流电流表	T19_A	不低于1.5级	上海第二电表厂
3	直流电压表	C31_V	不低于1.5级	上海第二电表厂
4	直流电流表	C31_A	不低于1.5级	上海第二电表厂
5	数字万用表	自选	三位半	自定
6	电力谐波分析仪	F41	1.0级	北京四通公司
7	存储示波器	自选		自定
8	宽频杂音计	QZY11		武汉通信仪表厂
9	相序表	XZ_1		宁夏电表厂
10	频率计	PP35型		上海电表厂
11	蓄电池侦测器	BCMS_30		上海潘登电源公司
12	数字地阻仪	DER2571		武汉康达电器公司
13	点温计	自选		自定
14	湿度计	自选		自定
15	压力计	自选		自定
16	电压电流功率功率因数测量仪	8700		青岛高新技术开发区智能仪器研究所
17	转速计	自选		自定

 本测试手册由邮电部电信总局归口编制。

本测试手册编写入：张灵周

            审核：张树治 刘希禹 崔乃庚 朱雄世