防雷檢測和竣工驗收過程中接地電阻的測量方法

在防雷檢測和竣工驗收過程中經(jīng)常會遇到大型接地網(wǎng)，其對角線長度超過100m。由于測量規(guī)范要求的布線距離很長，例如電流極距離為接地網(wǎng)對角線長度的4～5倍，接地網(wǎng)越大，則需要布線的距離越長。許多測試對象周邊的布線條件復(fù)雜，放線困難，工作量大，不少檢測公司人員采取縮短布線距離，或者直接在大型接地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測量，那么這種測試方法是否正確呢?

1、接地電阻測試的概念

接地電阻的概念:接地裝置工頻接地電阻的數(shù)值，等于接地裝置的對地電壓與通過接地裝置流入地中工頻電流的比值。接地裝置的對地電壓是指接地裝置與地中電位場的實際零位之間的電位差。

測試接地電阻常用的方法有電位降法、三極直線法和三極夾角法，根據(jù)其測試原理可知，電位降法和三極直線法都是在電壓極P處于對地電壓零電位的位置時所測得的數(shù)值進(jìn)行接地電阻計算的，而三極夾角法通過數(shù)據(jù)的修正來計算，但其電壓極P也應(yīng)處于零電位位置。

因此，準(zhǔn)確尋找零電位的位置是各種測量方法確定電壓極引線長短的基礎(chǔ)。

2、接地體周圍的電壓降和電位分布

雷電流或故障電流迅速通過接地極導(dǎo)入大地時，在其周圍土壤上產(chǎn)生電位。以單根管樁接地體為例，在土壤電阻率均勻的場地，當(dāng)電流從接地體中流出時向土壤的各個方向擴(kuò)散。在土壤電阻率均勻、接地體與大地緊密接觸的情況下，流入地中的電流通過接地極向大地呈半球狀散流，單根接地裝置周圍電位分布圖如圖1所示。因此，將電流通過接地極向大地流散時產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍稱為流散區(qū)。

由圖1可見，離接地體愈近，電流密度愈大，電壓降也愈大;當(dāng)電流流經(jīng)距接地體很遠(yuǎn)的地方時，由于電流密度非常小，實際電壓降接近于0。

試驗證明:在距單根接地極20m以外的地方，電圖1單根接地裝置周圍電位分布圖位已趨近于0，該處就屬于接地裝置對地電壓的零電位。

多根接地裝置周圍散流電阻分布如圖2所示。由圖2可知，多根接地裝置由于屏蔽作用，其散流區(qū)更大，零電位的位置更遠(yuǎn)。

由此可以得出，零電位存在于散流區(qū)之外，接地體越多，散流區(qū)越大，零電位的位置也越遠(yuǎn)。散流區(qū)的大小取決于地網(wǎng)的形狀、大小和尺寸。

3、采用縮短布線距離的方法測量接地電阻以單根接地裝置采用電位降法測量接地電阻為例。

3.1電壓極P在散流區(qū)內(nèi)部，電流極C在散流區(qū)外正常布置電壓極P在散流區(qū)內(nèi)部時如圖3所示。

可知，根據(jù)U-X變化曲線，曲線平坦處為電位零點(diǎn)，即P點(diǎn)位置，與曲線起點(diǎn)間的電位差即為接地裝置E的電位降Um，接地裝置E的接地電阻R=Um/I，此值即為接地電阻的真實值。當(dāng)縮短電壓極引線長度時，電壓極有可能布置在散流區(qū)內(nèi)，電壓極位于P1位置時，其位于接地裝置散流區(qū)之內(nèi)，測量值U1

當(dāng)電壓極位于接地裝置散流區(qū)內(nèi)時，所測接地電阻值小于真實值。因此，電壓極P應(yīng)位于接地裝置散流區(qū)之外。

3.2電壓極P、電流極C都在散流區(qū)內(nèi)部電壓極P、電流極C在散流區(qū)內(nèi)部如圖4所示

當(dāng)縮短電壓極和電流極引線長度時，由于接地裝置與電流極之間的距離縮小，U-X曲線變得非常陡，使得要準(zhǔn)確尋找到曲線平坦處變得異常困難。雖然理論上接地裝置與電流極之間也存在一個電位等于0的零點(diǎn)位置(P點(diǎn)位置)，但是電流極與接地裝置間距太小，由于電流的屏蔽作用，電位零點(diǎn)的位置會發(fā)生偏移，偏移受土壤電阻率和地中管道、地中雜散電流等諸多因素影響，實際情況中很難準(zhǔn)確尋找到，通常測量到的數(shù)值會出現(xiàn)P1、P2位置的情況，即U1Um的情況，所測得數(shù)值都偏離于真實值，無法反映接地裝置的真實電阻值。

4、大型地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測量

大型地網(wǎng)接地由多根接地極、接地線等裝置組合而成，其散流區(qū)的分布更加復(fù)雜，在大型接地網(wǎng)內(nèi)部幾乎找不到電位零點(diǎn)區(qū)域，而輔助極位置又無法和接地裝置保持足夠的距離，故測量數(shù)據(jù)與真實值偏差較大。

以網(wǎng)格狀布置的多根接地極為例，當(dāng)在地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測量，即電壓極P和電流極C都在地網(wǎng)內(nèi)部。大地網(wǎng)內(nèi)部短線測量布置如圖5所示。

在網(wǎng)格狀布置的多根接地極內(nèi)部進(jìn)行布線，由于電壓極和電流極無法和水平接地體保持足夠遠(yuǎn)的距離，故測量回路如等效圖所示，測量回路近似于接地裝置電氣完整性測試，相當(dāng)于測試接地裝置各部分之間的電氣導(dǎo)通性，其測量結(jié)果為接地裝置E和電壓極附近接地體之間的電阻值，而非接地裝置E的接地電阻，與測量的初衷不符。