接地电阻的测量

接地电阻值测量似乎是很简单的工作，其实不然。通过学习《电世界》1996年增刊《实用接地技术》专辑，使我对不少测量工作中存在的问题有了理论上的提高。

　　1．某单位对一联合接地网的接地电阻值进行测量，但测量结果达几百欧。根据土层的状况及施工时的监察，这个测量结果肯定是错误的，估计接地电阻测试仪有问题。于是购买一台新的接地电阻测试仪，再测量，结果亦大得不可信。

　　我们赶到现场，协助解决接的电阻值测量时，首先根据《实用接地技术》专辑介绍的方法（《接地的测量与检验》一文），对两台测试仪的机械零位、电气零位 和灵敏度进行检查，发现两台测试仪的灵敏度全部不合格，因此不能使用。我们把随身带去的经计量局计量合格且在检定周期范围内的接地电阻测试仪，亦作上述三 项检查，全部合格。我们用此测试仪对接地网进行测量，测量结果0.9Ω

　　2．接地电阻测量时，常常会遇到混凝土路面，探棒无法打人，过去我们用冲击电钻，装上长柄钻，在混凝土路面上钻两个孔，把深棒插人后测量。通过学习后，在混凝土路面上不用钻孔，用铺两块钢板（250mm×250mm）的方法进行测量。

　　为什么可用金属板铺的混凝土路面上代替探棒插入地中呢？《接地的测量与检验》一文中，对三极法测量接地电阻值后，认为：对电流棒而言，钢板和混凝土路 面之间的接触电阻会影响注人电流的量，并影响到电压探棒和接地极之间的电压值，但其比值不变（Rg＝U／I），因此电流探棒的接触电阻不影响测值；电压探 棒亦存在接触电阻，但此接触电阻与电压表的输人阻抗相比可忽略不计。我们对同一接地极用两种方法进行测量。探棒插入地中和钢板铺在混凝土测量的结果相同。 实验证明：铺钢板可代替探棒插人地中，这给我们测量接地电阻值带来了方便。

　　3．接地电阻值测量时，正如专辑中指出的．若地中存在杂散电流或接地极中存在电网的漏电电流时，会给测量带来误差。在上海地铁工程施工时，在电源接地 线和隧道主钢筋之间就测得直流0.7V的电压，此时列车所需的直流1500V电压尚未接人，若接入，其杂散电流肯定也会对接地电阻测量带来误差。我们在远 东民航大厦面积为5000m2的联合 FU接地网作了如下试验：

　　选用万用表测量联合接地网的电位，我们在相距接地网20m外插人一电压探棒，用万用表电压档测量接地网引出点与电压探棒之间的电位差，不管是直流还是 交流，其电压都为零，表明正在建设中的远东民航大厦接地网中不存在足以影响接地电阻的于抗电流，然后我们在相距电压探棒20m外插入一电流探棒，用 ZC29型接地电阻测试仪测出接地网的接地电阻力0.25Ω。

　　为了了解干扰对接地电阻测量的影响，我们用另一台接地电阻测试仪作为干扰源，该测试仪的E端子接接地网的引出点，C端子接在插人地中距接地网15m的 另一电流探棒上。当作为干扰源的接地电阻测试仪摇动手摇发电机的手柄时，就产生一个约3V（用万用表测得）的100Hz左右的交流电，此时用另一台接地电 阻测试仪测量接地网的电阻值(正常接法)，结果呈现电阻偏高，且读数不稳定的现象（1～2Ω）。我认为，读数偏高是由于接地网与电压探棒之间受两个电源电 势叠加成分的影响；而读数不稳，则是由于两台测试仪手摇发电机转速不同步所致。这一试验告诉我们，测量接地极电阻值前，首先要检查接地极中是否存在干扰 源，测量时，若读数不稳定要检查原因。

　　4．对联合接地网，一旦投入使用后，要复测接地一电阻值，往往会遇到无法停电的困难。只要电源投人使用，线路中要避免漏电是不可能的，因为即使线路绝 缘再高，仍会产生漏电（包括线地间的容性电流），此漏电电流就会流人接地网中，就会对测量造成误差、因此不断电用ZC29型接地电阻测试仪测量接地电阻是 没有实际意义的。

　　对联合接地网，有人强调要做防雷接地测试点。这不仅会破坏外墙的完整性，且无实际意义。因为联合接地网（例商务楼）投人使用后不准停电，又由于工原载：《电世界》1997年第8期作接地和防雷接地是同一接地网，有了工作接地断接卡就不必再做防雷接地测试点了。

　　5．关于探棒（极）间的距离对测量结果的影响问题，我们曾通过对远东民航大厦接地网采用几种探棒位置不同的方案进行测试。先采用常规的方法，即接地网 （E极）、电压探棒（P极）与电流探棒（C极）分布在一直线上，相互间的距离E、P为20m，E、C为40m，测得一个阻值。然后在此基础上，分别移动探 棒进行复测。第一次保持P极上极间距20m，将C极延伸至距P极40m；第二次保持E极、C极间距60m，将P极延伸至距E极30m；第三次在常规距离 下，将C极横向移动20m；第四次在常规距离下，将P极横向移动10m。上述各次所测结果，几乎没有什么变化。由于ZC29本身精度不高（5％），因此， 读数与实际阻值的误差也可忽略不计。至于探棒间距小于常规值时，由《接地的测量与检验》一文中表2可知，其测量误差将随探棒与接地极之间的距离减小而增 加，施工中必须予以充分注意。

地租测量

通信设备的良好接地是设备正常运行的重要保证，对于交换机、光端机、计算机等电信网络中精密通信设备更是如此。设备使用的地线通常分为工作地（电源地）、 保护地，防雷地，有些设备还有单独的信号地，以将强、弱电地隔离，保证数字弱信号免遭强电地线浪涌的冲击，这些地线的主要作用有：提供电源回路、保护人体 免受电击，此外还可屏蔽设备内部电路免受外界电磁干扰或防止干扰其他设备。

　　设备接地的方式通常是埋设金属接地桩、金属网等导体，导体再通过电缆线与设备内的地线排或机壳相连。当多个设备连接于同一接地导体时，通常需安装接地排，接地排的位置应尽可能靠近接地桩，不同设备的地线分开接在地线排上，以减小相互影响。

　　通常，设备的接地电阻应尽可能地小，设备说明书上应给出对接地电阻的要求。设备的接地电阻包括了从设备内地线排到机房总地线排连线电阻、总地线排至接 地桩的电阻、接地桩与大地间的电阻（地阻）以及彼此间的连接电阻，通常情况下，接地桩与大地间的电阻（地阻）是其中最主要的可变部分，除地阻外的其它部分 总电阻在多数情况下总是小于１Ω。

　　一、地阻的测量原理

　　影响接地电阻的因素很多：接地桩的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对地电阻进行测量是必不可少的，常用的测量仪器是手摇式地阻表和钳形地阻表。

　　１．手摇式地阻表测量原理

　　手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法，如图１所示。其测量手段是在被测地线接地桩（暂称为Ｘ）一侧地上打入两 根辅助测试桩，要求这两根测试桩位于被测地桩的同一侧，三者基本在一条直线上，距被测地桩较近的一根辅助测试桩（称为Ｙ）距离被测地桩２０ 米左右，距被测地桩较远的一根辅助测试桩（称为Ｚ）距离被测地桩４０米左右。测试时，按要求的转速转动摇把，测试仪通过内部磁电机产生电能，在被测地桩Ｘ 和较远的辅助测试桩（称为Ｚ）之间“灌入”电流，此时在被测地桩Ｘ和辅助地桩Ｙ之间可获得一电压，仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地桩的地 阻。

　　２．钳形地阻表测量原理

　　钳形地阻表是一种新颖的测量工具，它方便、快捷，外形酷似钳形电流表，测试时不需辅助测试桩，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地 方便了地阻测量工作。钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线。　

　　电路中Ｅ和Ｉ旁的圆环表示钳形地阻表的环形卡口，Ｒｘ为被测地线桩的地阻，Ｒ１、Ｒ２ ．．． Ｒｎ为分布式接地系统中其它接地点的地阻。该图可以进一步等效为图３。测量时，钳形地阻表利用电磁感应原理通过其前端卡口（内有电磁线圈）所构成的环向被 测线缆送入一恒定电压Ｅ，该电压被施加在图３所示的回路中，地阻表可同时通过其前端卡口测出回路中的电流Ｉ，根据Ｅ和Ｉ，即可计算出回路中的总电阻，即： 　　Ｅ／Ｉ＝Ｒｘ＋ １／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）

　　１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）为Ｒ１、Ｒ２ ．．． Ｒｎ并联后的总电阻　　在分布式多点接地系统中，通常有Ｒｘ ＞＞ １／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）， “＞＞”意为“远远大于”假设上述条件成立，则被测地阻Ｒｘ＝Ｅ／Ｉ。

　　事实上，钳形地阻表通过其前端卡环这一特殊的电磁变换器送入线缆的是１．７ｋＨｚ的交流恒定电压，在电流检测电路中，经过滤波、放大、Ａ／Ｄ转换，只 有１．７ｋＨｚ的电压所产生的电流被检测出来。正因这样，钳形地阻表才排除了商用交流电和设备本身产生的高频噪声所带来的地线上的微小电流，以获得准确的 测量结果，也正因为如此，钳形地阻表才具有了在线测量这一优势。实际上，该表测出的是整个回路的阻抗，而不是电阻，不过在通常情况下他们相差极小。钳形地 阻表可即刻将结果显示在ＬＣＤ显示屏上，当卡口没有卡好时，它可在ＬＣＤ上显示“ｏｐｅｎ ｊａｗ”或类似符号。

　　由于钳形地阻表的特殊结构，使它可以很方便地作为电流表使用，很多这类仪表同时具有钳形电流表的功能。另一方面，虽然钳形地阻表测试时使用一定频率的 信号以排除干扰，但在被测线缆上有很大电流存在的情况下，测量也会受到干扰，导致结果不准确。所以，按照要求，在使用时应先测线缆上的电流，只有在电流不 是非常大时才可进一步测量地阻。有些仪表在测量地阻时自动进行噪声干扰检测，当干扰太大以致测量不能进行时会给出提示。

　　二、钳形地阻表测量注意事项

　　 从上面的介绍可以看出，钳形地阻表和手摇式地阻表的测量原理完全不同。手摇式地阻表在使用时，应将接地桩与设备断开，以避免设备自身接地体影响测量的准确 性，手摇式地阻表可获得较高的精度，而不管是单点接地和多点接地系统；对于钳形地阻表，其最理想的应用是用在分布式多点接地系统中，此时应对接地系统的所 用接地桩依次进行测量，并记录下测量结果，然后进行对比，对测量结果明显大于其它各点的接地桩，要着重检查，必要时将该地桩与设备断开后用手摇式地阻表进 行复测，以暴露出不良的接地桩。

　　在单点接地系统中应慎用钳形地阻表，从它的工作原理中可以看出：钳形地阻表测出的电阻值是回路中的总电阻，只有Ｒｘ ＞＞１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）时，该阻值才近似于我们要测的接地桩地阻，而这个条件，在很多情况下，尤其是在单点接地系统中是不满足的。对于已埋设好而尚未与设备连接的开 路接地桩，其地阻根本不能用该仪表进行测量。钳形地阻表在使用中应注意以下几点：

　　１．注意是否单点接地，被测地线是否已与设备连接，有无可靠的接地回路。

　　开路接地桩，不能测量；接地回路不可靠，测量结果不准确（偏高）。我们在实际使用中曾遇到过这种情况，在我局Ｆ１５０模块局验收中，我们曾使用这种仪表进行接地线地阻检查。

　　我们用钳形地阻表分别在Ａ、Ｂ、Ｃ三处进行测量，发现许多局地阻偏高，尤其是Ｃ位置，许多局超过５０Ω，有些局高达１２０Ω，于是开始怀疑测量结果不 准确，后用老式的三点式测试法进行复测证实了这一点。在这种情况下，由于ＭＤＦ架除地线外只有架底膨胀螺丝接地，膨胀螺丝插入室内地面不足１０ｃｍ，其接 地电阻必然很大，在Ｃ位置测得的回路总电阻其中包含此电阻，此时钳形地阻表工作原理中所提的假设条件不能满足，故而导致测量结果有较大偏差。

　　２．注意测量位置，选取合适的测量点

　　选取的测量点不同，测得的结果是不同 的，如在图４中的Ａ、Ｂ、Ｃ三点测得的结果是不同的，而且差别很大，根据钳形地阻表的工作原理，这不难理解，这就要求在使用中要对测量点的选取加以注意。 测量有时会遇到无处可夹的情况，在条件允许的情况下，可暂断开原地线连线，临时接入一段可夹持的跳线进行测量。

　　３．注意“噪声”干扰

　　地线上较大的回路电流对测量会造成干扰，导致测量结果不准确，甚至使测试不能进行，很多仪表在这种情况下会显示出“Ｎｏｉｓｅ”或类似符号。