接地電阻的原理與測量

接地電阻的原理與測量
通常，設(shè)備的接地電阻應(yīng)盡可能地小，設(shè)備說明書上應(yīng)給出對接地電阻的要求。設(shè)備的接地電阻包括了從設(shè)備內(nèi)地線排到機(jī)房總地線排連線電阻、總地線排至接地樁的電阻、接地樁與大地間的電阻（地阻）以及彼此間的連接電阻，通常情況下，接地樁與大地間的電阻（地阻）是其中最主要的可變部分，除地阻外的其它部分總電阻在多數(shù)情況下總是小于１Ω。
　　一、地阻的測量原理
　　影響接地電阻的因素很多：接地樁的大小（長度、粗細(xì)）、形狀、數(shù)量、埋設(shè)深度、周圍地理環(huán)境（如平地、溝渠、坡地是不同的）、土壤濕度、質(zhì)地等等。為了保證設(shè)備的良好接地，利用儀表對地電阻進(jìn)行測量是必不可少的，常用的測量儀器是手搖式地阻表和鉗形地阻表。
　　１．手搖式地阻表測量原理
　　手搖式地阻表是一種較為傳統(tǒng)的測量儀表，它的基本原理是采用三點(diǎn)式電壓落差法，如圖１所示。其測量手段是在被測地線接地樁（暫稱為Ｘ）一側(cè)地上打入兩根輔助測試樁，要求這兩根測試樁位于被測地樁的同一側(cè)，三者基本在一條直線上，距被測地樁較近的一根輔助測試樁（稱為Ｙ）距離被測地樁２０ 米左右，距被測地樁較遠(yuǎn)的一根輔助測試樁（稱為Ｚ）距離被測地樁４０米左右。測試時(shí)，按要求的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，測試儀通過內(nèi)部磁電機(jī)產(chǎn)生電能，在被測地樁Ｘ和較遠(yuǎn)的輔助測試樁（稱為Ｚ）之間“灌入”電流，此時(shí)在被測地樁Ｘ和輔助地樁Ｙ之間可獲得一電壓，儀表通過測量該電流和電壓值，即可計(jì)算出被測接地樁的地阻。
　　２．鉗形地阻表測量原理
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　　鉗形地阻表是一種新穎的測量工具，它方便、快捷，外形酷似鉗形電流表，測試時(shí)不需輔助測試樁，只需往被測地線上一夾，幾秒鐘即可獲得測量結(jié)果，極大地方便了地阻測量工作。鉗形地阻表還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是可以對在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測量，而不需切斷設(shè)備電源或斷開地線。　
　　電路中Ｅ和Ｉ旁的圓環(huán)表示鉗形地阻表的環(huán)形卡口，Ｒｘ為被測地線樁的地阻，Ｒ１、Ｒ２ ．．． Ｒｎ為分布式接地系統(tǒng)中其它接地點(diǎn)的地阻。該圖可以進(jìn)一步等效為圖３。測量時(shí)，鉗形地阻表利用電磁感應(yīng)原理通過其前端卡口（內(nèi)有電磁線圈）所構(gòu)成的環(huán)向被測線纜送入一恒定電壓Ｅ，該電壓被施加在圖３所示的回路中，地阻表可同時(shí)通過其前端卡口測出回路中的電流Ｉ，根據(jù)Ｅ和Ｉ，即可計(jì)算出回路中的總電阻，即：　　Ｅ／Ｉ＝Ｒｘ＋ １／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）
　　１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）為Ｒ１、Ｒ２ ．．． Ｒｎ并聯(lián)后的總電阻　　在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，通常有Ｒｘ ＞＞ １／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）， “＞＞”意為“遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于”假設(shè)上述條件成立，則被測地阻Ｒｘ＝Ｅ／Ｉ。

　　事實(shí)上，鉗形地阻表通過其前端卡環(huán)這一特殊的電磁變換器送入線纜的是１．７ｋＨｚ的交流恒定電壓，在電流檢測電路中，經(jīng)過濾波、放大、Ａ／Ｄ轉(zhuǎn)換，只有１．７ｋＨｚ的電壓所產(chǎn)生的電流被檢測出來。正因這樣，鉗形地阻表才排除了商用交流電和設(shè)備本身產(chǎn)生的高頻噪聲所帶來的地線上的微小電流，以獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果，也正因?yàn)槿绱耍Q形地阻表才具有了在線測量這一優(yōu)勢。實(shí)際上，該表測出的是整個(gè)回路的阻抗，而不是電阻，不過在通常情況下他們相差極小。鉗形地阻表可即刻將結(jié)果顯示在ＬＣＤ顯示屏上，當(dāng)卡口沒有卡好時(shí)，它可在ＬＣＤ上顯示“ｏｐｅｎ ｊａｗ”或類似符號。
　　由于鉗形地阻表的特殊結(jié)構(gòu)，使它可以很方便地作為電流表使用，很多這類儀表同時(shí)具有鉗形電流表的功能。另一方面，雖然鉗形地阻表測試時(shí)使用一定頻率的信號以排除干擾，但在被測線纜上有很大電流存在的情況下，測量也會(huì)受到干擾，導(dǎo)致結(jié)果不準(zhǔn)確。所以，按照要求，在使用時(shí)應(yīng)先測線纜上的電流，只有在電流不是非常大時(shí)才可進(jìn)一步測量地阻。有些儀表在測量地阻時(shí)自動(dòng)進(jìn)行噪聲干擾檢測，當(dāng)干擾太大以致測量不能進(jìn)行時(shí)會(huì)給出提示。
　　二、鉗形地阻表測量注意事項(xiàng)
　　 從上面的介紹可以看出，鉗形地阻表和手搖式地阻表的測量原理完全不同。手搖式地阻表在使用時(shí)，應(yīng)將接地樁與設(shè)備斷開，以避免設(shè)備自身接地體影響測量的準(zhǔn)確性，手搖式地阻表可獲得較高的精度，而不管是單點(diǎn)接地和多點(diǎn)接地系統(tǒng)；對于鉗形地阻表，其最理想的應(yīng)用是用在分布式多點(diǎn)接地系統(tǒng)中，此時(shí)應(yīng)對接地系統(tǒng)的所用接地樁依次進(jìn)行測量，并記錄下測量結(jié)果，然后進(jìn)行對比，對測量結(jié)果明顯大于其它各點(diǎn)的接地樁，要著重檢查，必要時(shí)將該地樁與設(shè)備斷開后用手搖式地阻表進(jìn)行復(fù)測，以暴露出不良的接地樁。
　　在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中應(yīng)慎用鉗形地阻表，從它的工作原理中可以看出：鉗形地阻表測出的電阻值是回路中的總電阻，只有Ｒｘ ＞＞１／（１／Ｒ１＋１／Ｒ２＋ ．．． ＋１／Ｒｎ）時(shí)，該阻值才近似于我們要測的接地樁地阻，而這個(gè)條件，在很多情況下，尤其是在單點(diǎn)接地系統(tǒng)中是不滿足的。對于已埋設(shè)好而尚未與設(shè)備連接的開路接地樁，其地阻根本不能用該儀表進(jìn)行測量。鉗形地阻表在使用中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
　　１．注意是否單點(diǎn)接地，被測地線是否已與設(shè)備連接，有無可*的接地回路。
　　開路接地樁，不能測量；接地回路不可*，測量結(jié)果不準(zhǔn)確（偏高）。我們在實(shí)際使用中曾遇到過這種情況，在我局Ｆ１５０模塊局驗(yàn)收中，我們曾使用這種儀表進(jìn)行接地線地阻檢查。
　　我們用鉗形地阻表分別在Ａ、Ｂ、Ｃ三處進(jìn)行測量，發(fā)現(xiàn)許多局地阻偏高，尤其是Ｃ位置，許多局超過５０Ω，有些局高達(dá)１２０Ω，于是開始懷疑測量結(jié)果不準(zhǔn)確，后用老式的三點(diǎn)式測試法進(jìn)行復(fù)測證實(shí)了這一點(diǎn)。在這種情況下，由于ＭＤＦ架除地線外只有架底膨脹螺絲接地，膨脹螺絲插入室內(nèi)地面不足１０ｃｍ，其接地電阻必然很大，在Ｃ位置測得的回路總電阻其中包含此電阻，此時(shí)鉗形地阻表工作原理中所提的假設(shè)條件不能滿足，故而導(dǎo)致測量結(jié)果有較大偏差。
　　２．注意測量位置，選取合適的測量點(diǎn)
　　選取的測量點(diǎn)不同，測得的結(jié)果是不同 的，如在圖４中的Ａ、Ｂ、Ｃ三點(diǎn)測得的結(jié)果是不同的，而且差別很大，根據(jù)鉗形地阻表的工作原理，這不難理解，這就要求在使用中要對測量點(diǎn)的選取加以注意。測量有時(shí)會(huì)遇到無處可夾的情況，在條件允許的情況下，可暫斷開原地線連線，臨時(shí)接入一段可夾持的跳線進(jìn)行測量。
　　３．注意“噪聲”干擾
　　地線上較大的回路電流對測量會(huì)造成干擾，導(dǎo)致測量結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至使測試不能進(jìn)行，很多儀表在這種情況下會(huì)顯示出“Ｎｏｉｓｅ”或類似符號