一級(jí)計(jì)量師

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接地電阻的原理與測(cè)量

通常，設(shè)備的接地電阻應(yīng)盡可能地小，設(shè)備說(shuō)明書上應(yīng)給出對(duì)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(cè)量原理

影響接地電阻的因素很多：接地樁的大小（長(zhǎng)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(duì)地電阻進(jìn)行測(cè)量是必不可少的，常用的測(cè)量?jī)x器是手搖式地阻表和鉗形地阻表。

1.手搖式地阻表測(cè)量原理

手搖式地阻表是一種較為傳統(tǒng)的測(cè)量?jī)x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(cè)量手段是在被測(cè)地線接地樁（暫稱為X）一側(cè)地上打入兩根輔助測(cè)試樁，要求這兩根測(cè)試樁位于被測(cè)地樁的同一側(cè)，三者基本在一條直線上，距被測(cè)地樁較近的一根輔助測(cè)試樁（稱為Y）距離被測(cè)地樁20 米左右，距被測(cè)地樁較遠(yuǎn)的一根輔助測(cè)試樁（稱為Z）距離被測(cè)地樁40米左右。測(cè)試時(shí)，按要求的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)搖把，測(cè)試儀通過(guò)內(nèi)部磁電機(jī)產(chǎn)生電能，在被測(cè)地樁X和較遠(yuǎn)的輔助測(cè)試樁（稱為Z）之間“灌入”電流，此時(shí)在被測(cè)地樁X和輔助地樁Y之間可獲得一電壓，儀表通過(guò)測(cè)量該電流和電壓值，即可計(jì)算出被測(cè)接地樁的地阻。

2.鉗形地阻表測(cè)量原理

鉗形地阻表是一種新穎的測(cè)量工具，它方便、快捷，外形酷似鉗形電流表，測(cè)試時(shí)不需輔助測(cè)試樁，只需往被測(cè)地線上一夾，幾秒鐘即可獲得測(cè)量結(jié)果，極大地方便了地阻測(cè)量工作。鉗形地阻表還有一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是可以對(duì)在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測(cè)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(cè)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(cè)量時(shí)，鉗形地阻表利用電磁感應(yīng)原理通過(guò)其前端卡口（內(nèi)有電磁線圈）所構(gòu)成的環(huán)向被測(cè)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(guò)其前端卡口測(cè)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(cè)地阻Rx=E/I。

事實(shí)上，鉗形地阻表通過(guò)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(cè)電路中，經(jīng)過(guò)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(cè)出來(lái)。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(lái)的地線上的微小電流，以獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，也正因?yàn)槿绱?，鉗形地阻表才具有了在線測(cè)量這一優(yōu)勢(shì)。實(shí)際上，該表測(cè)出的是整個(gè)回路的阻抗，而不是電阻，不過(guò)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(hào)。

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(cè)試時(shí)使用一定頻率的信號(hào)以排除干擾，但在被測(cè)線纜上有很大電流存在的情況下，測(cè)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(cè)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(cè)量地阻。有些儀表在測(cè)量地阻時(shí)自動(dòng)進(jìn)行噪聲干擾檢測(cè)，當(dāng)干擾太大以致測(cè)量不能進(jìn)行時(shí)會(huì)給出提示。

二、鉗形地阻表測(cè)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(cè)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(cè)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(duì)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(duì)接地系統(tǒng)的所用接地樁依次進(jìn)行測(cè)量，并記錄下測(cè)量結(jié)果，然后進(jìn)行對(duì)比，對(duì)測(cè)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(cè)，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(cè)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(cè)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(duì)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(cè)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(cè)地線是否已與設(shè)備連接，有無(wú)可*的接地回路。

開路接地樁，不能測(cè)量；接地回路不可*，測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確（偏高）。我們?cè)趯?shí)際使用中曾遇到過(guò)這種情況，在我局F150模塊局驗(yàn)收中，我們?cè)褂眠@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(cè)量，發(fā)現(xiàn)許多局地阻偏高，尤其是C位置，許多局超過(guò)50Ω，有些局高達(dá)120Ω，于是開始懷疑測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，后用老式的三點(diǎn)式測(cè)試法進(jìn)行復(fù)測(cè)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(cè)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(cè)量結(jié)果有較大偏差。

2.注意測(cè)量位置，選取合適的測(cè)量點(diǎn)

選取的測(cè)量點(diǎn)不同，測(cè)得的結(jié)果是不同 的，如在圖4中的A、B、C三點(diǎn)測(cè)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(duì)測(cè)量點(diǎn)的選取加以注意。測(cè)量有時(shí)會(huì)遇到無(wú)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(cè)量。

3.注意“噪聲”干擾

地線上較大的回路電流對(duì)測(cè)量會(huì)造成干擾，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，甚至使測(cè)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(hào).

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