测试线长度对电位降法测量接地电阻值的影响

吴彦武　谢宝永　隋晓峰　郑立新　李秋健（中山市气象局，广东　中山　528400）



测试线长度对电位降法测量接地电阻值的影响

吴彦武谢宝永隋晓峰郑立新李秋健
（中山市气象局，广东中山528400）

摘要：本文根据电位降法测量原理，分析不同测试线长度变化对接地电阻测量造成的影响，并根据实际现场检测情况，提出降低测试线长度对电位降法测量接地电阻值的误差的措施，为在实际工作中接地电阻测量提出了有实际意义的指导性意见。

关键词：测试线长度；电位降法；接地电阻测量

目前有多种常规测量接地电阻的方法，其中一种常用方法是电位降法，而很多常规测试仪表都是根据电位降的测量原理来生产的；接地电阻值是接地装置的测量中一个重要因子之一，因此有不少专家学者从地极布设去分析其对接地电阻测量误差的影响，也有从施工、气候、磁场等条件对接地电阻测量造成的影响。

1 电位降法的原理

电位降法测量接地电阻的依据是欧姆定律，如图1所示，为了待测接地极E的接地电阻，设立两个辅助地极：电位极P和电流C，从待测接地极E注入电流I，并与电流极C形成一个环路，向待测接地极E注入电流I，电流I流过待测接地极E和电流极C时，使地面电位变化，沿电极C、P、E方向的电位曲线如图2所示，待测接地极E与地极C电位相反，假设虚线为零电位，在待测地极E与电流极C之间设置电位极P，当地极P处于电位曲线与虚线交点时，这时电压表V测量得到的待测接地极E与地极P的电位差，也就是待测地极E的电位U，因此，根据欧姆定律，将测量出待测地极E的电位U与注入电流I的比值就是待测地极E的接地电阻R，所以R＝U/I。

2 测试线长度对测量接地电阻值影响的分析

从电位降法的测量原理及计算公式R＝U/I来看，影响R的因子是U和I，而电流I是由接地电阻测量仪表输出的恒电流，并注入待接地极E，因此I值是固定不变的，也是确定的，从图1可以看出，接地电阻测量仪表输出电流I的流经路径是有电流发生器，经测试线ME，再由待测接地地极E，经大地过P点，到电流极C和连接地极C的导线回到测量仪表，电压表测量出来的电压包括了如下两部分：

（1）电流I流经连接待测接地极经测试线ME时，因导线阻抗和感抗造成的电压UME。

（2）电流I流过待测接地极E和电流极C时，E点和P点地面电位差UEP。

所以有：

而真正的待测接地极电阻是REP，RME是不属于接地电阻值，是由于测量导线造成的电阻，因此尽量减少RME的值，才能是测量出的R值趋近与待测地极接地电阻REP。

3 测试线长度对接地电阻测量影响的试验

3.1 试验方案

为了验证上述的理论分析，本文设计一个对比试验，具体方案如下：

测试仪表：日本KYORITSU公司4102接地电阻测试仪

测试地极布设：对选定好的待测接地装置E（L型，边长为5m），辅助地极P和C设置成一直线EC，直线E与待测接地装置E对角线成垂直，如图3所示，待测接地装置边长为5m，EC＝20m，移动辅助地极P，寻找到EC之间的零电位，确定好P极位置。

3.2 试验结果分析

测试结果见表1。

从表1的数据可以看出，与待测接地极E相连接的测试线EM长度不变情况下，与另外两个辅助地极P、C连接的测试线长度变化不会影响测试的结果。

从表1的数据可以看出，与待测接地极E相连接的测试线EM长度不变情况下，与另外两个辅助地极P、C连接的测试线长度变化不会影响测试的结果。

4 减少测试线对接地电阻测量影响的措施

从上面分析可以看出，连接电位极P和电流极C的测试线长度对测试结果没有影响，要保证对待测接地极E接地电阻测量的准确性，关键是要减少RME，测量出待测接地极E的准确电位值UEP，因此在实际测量的过程中，从以下几个方法去减少RME：

图1　电位降测量法原理示意图

图2　电位降法的电位曲线图

图3　接地电阻测量影响的试验测试示意图

表1　不同测试线长度对接地电阻测量影响的试验结果

措施一：测试线ME尽量摆放平直，以减少测试电流I流经测试线ME时产生的感抗。

图4　缩短测试线的测试方式示意图

图5　四线测量仪表测量接地电阻示意图

措施二：测试线ME尽量短，以减少测试电流I流经测试线ME时产生的感抗。

在建筑物防雷装置接地电阻测量中，测试点需要设置在建筑物楼顶，这时，如果测试仪表放置在地面的话，测试线ME就必须增加到100m～200m，这会产生较大的RME严重影响接待测接地极电阻的测量值，因此可以加长连接电位极P和电流极E的测试线，把测试仪表放置在楼面靠近防雷装置的位置（如图4所示），缩短测试线ME的长度，从而减少待测接地极电阻测量的误差。

措施三：采用四条测量线测量仪表，四条测量线测量仪表测试原理如图5所示。

四条测量线测量仪表是将仪表与待测接地极E的连接线ME一分为二，在仪表分成M1和M2接口，接口M1与待测接地极的测试线是测试电流I的连接线，接口M2与待测接地极的测试线是测试电压的连接线，这样的作用是：虽然测试电流I流经测试线M1E时会产生的电位差，但与连接电流极C的测试线一样，不会被电压表V所测量，而电压表所测试的电压就是待测接地极E与地极P之间的电位差，因此，用四条测量线测量仪表测量接地电阻时，接地电阻值不受测试线长度影响。

结论

本文根据电位降法测量接地电阻的原理，从理论上分析连接不同接地极测试线对测试结果的影响，寻找出影响测量结果的主要因子是连接仪表和待测接地极E之间测试线的长度和布设方式，该测试线越长，对测量结果造成的误差越大，而且是测量结果偏大；实际测量时，该测试线布设应尽量平直，布设成圆形时，将会增大测量结果；而与电流极C和电位极P相连的测试线长度不会对接地电阻测试造成影响。

参考文献

1-2000，接地

[1] GB/T17949.系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则，第一部分：常规测量[S].

[2]彭彪，陈道辉.防雷接地电阻测试中电压极位置探索研究[J].科技资讯，2014 （29）.

中图分类号：TM862

文献标识码：A