测量接地电阻的基本原理

管状接地体电位分布图如图10-4所示，在土壤中埋设两个接地体A和B，AB之间有一定的距离，当电流经接地体和大地构成回路时，在接地体周围就产生电压降。电位分布具有以下特点：离接地体A、B越远，电位差越低，在远到一定程度时，电位差趋近于零，形成如图10-4中的零电位区CD。此时，各点电压与电流之间的关系为

U_AB＝U_AC^＋UDB＝I（R_A＋R_B）（10_-13）

式中 U_AB——外施于接地体A、B间的电压；

U_AC——A、C间的电压降；

U_DB——D、B间的电压降；

I——外施电压U_AB产生的总电流；

R_A、RB——接地体A和B的接地电阻。

用上述原理可求得A和B接地体的接地电阻：

图10-4 管状接地体电位分布图

为了能正确求得U_AC和U_DB，必须要有明确的零电位区，而零电位区越小，就越难正确测得U_AC和U_DB。零电位区的大小与接地体A和B的距离有关，因此，A和B的距离的正确选择，是这种测量方法的关键。另外，接地体通过电流后，形成的电位分布还与接地体的形状、尺寸和埋设深度等条件有关，这些都应在进行测量工作时予以注意。

目前，现场常用的接地电阻测量方法有电流电压表法、补偿法和电桥法等。10.3.2 电流电压表法

图10-5 电流电压表法测量接地电阻的接线

1）试验接线用电流电压表法测量接地电阻，其原理如上所述，电流电压表法测量接地电阻的接线如图10-5所示。图10-5中的自耦变压器是用来调节电压的。电流电压表法所采用的电源最好是交流电源，因为在直流电压作用下，土壤会发生极化现象，使所测得的数值不准确。图10-5中的隔离变压器是考虑到通常的低压交流电源是一相一地而设置的。有了隔离变压器后，使测量所用的电源对地是隔离的（即不和地直接构成回路）。若无此变压器则可能将火线直接合闸到被测接地装置上，使所需试验电源容量增大。测量大型接地装置时可选用30～50A的电流，测量单体接地装置时可选用10～20A的电流。

接地电阻测量接线图如图10-6所示。

图10-6 接地电阻测量接线图

a）电流电压表法测量接地电阻的接线 b）接地绝缘电阻表测量接线

图10-6中的电流辅助电极用来与被测接地装置构成回路，电压辅助电极用来取得被测接地装置的电位。

电压表应选用高内阻电压表，如静电电压表和电子管电压表等。当电压表内阻大于电压极接地电阻50倍时，即可使测量误差小于2％。电流表可选用1～1.5级电磁式交流电流表，如无大量程表计，可加接0.5级以上的电流互感器扩大量程。

试验连接用的导线，要根据电流选择足够的截面积且要有足够的机械强度的绝缘导线。试验通电前，应检查连接导线的绝缘情况，连接导线金属外露处均应包扎绝缘，以防人员触及和接地。

接地绝缘电阻表的测量接线如图10-6b所示。接地绝缘电阻表的使用方法和原理类似于双臂电桥。使用时，C接电流极C’引线，P端接电压极P’引线，E端接被测接地体E’。当绝缘电阻表离被测接地体较远时，为排除引线电阻影响，同双臂电桥测量一样，将E端子短接片打开，用两根线C₂、P₂分别接被测接地体。

2）接地电阻测量中电极的布置。(www.xing528.com)

被测接地极、辅助电流极和辅助电压极可采取以下几种布置方式：

（1）电极直线布置法

① 单管状接地体，可按图10-7所示布置各极。一般情况下，电流极与接地体边缘之间的距离d₁₃可取40m，d₁₂和d₂₃取20m。

图10-7 测量单管接地体接地电阻时电极布置图

② 接地网，可按图10-8所示布置各极。电流极与接地体边缘之间的距离d₁₃一般取接地体最大对角线长度D的4～5倍，以使其间的电位分布在一个比较平缓的区段，一般d₁₂约为（50％～60％）d₁₃。如果d₁₃取4～5D有困难时，在土壤电阻率较均匀的地区，可取d₁₃＝2D，d₁₂＝1.2D；在土壤电阻率不均匀地区，可取d₁₃＝3D，d₁₂＝1.7D。

（2）电极三角形布置法

对于接地网，电压极、电流极也可采用三角形布置法，如图10-9所示。此时，一般可取d₁₃＝d₁₂＞2D，夹角θ≈30°（或d₂₃＝0.5d₁₂）。

图10-8 测量接地网接地电阻时电极布置图（直线形）

图10-9 测量接地网接地电阻时电极布置图（三角形）

测量大型接地体的接地电阻时，宜用电流电压表法，电极采用三角形布置，因为它与直线法比较有下列优点：

① 可以减少引线间互感的影响；

② 在不均匀土壤中，当取d₁₃＝2D时，用三角形法测量的结果，相当于3D直线法测量的结果；

③ 三角形法电压极附近的电位变化较缓，从29°～60°的电位变化相当于直线法0.618d₁₃～0.5d₁₃的电位变化。

因此，由于电极三角形布置位置偏移、电压极与电流极到接地体之间的夹角不准及土壤电阻率不均匀导致电位分布不规则而引起的误差，一般要比直线法小。

（3）试验步骤

装设好各电极，接好试验电源和测量表计，通以适当电流，用电压极变动测量位置，每次移动距离为5％d₁₃，测量3次，若3次电压指示相近，即可按下式求得接地电阻：

式中 R——被测接地体接地电阻（Ω）；

I——测量时的实测电流（A）；

U——测量时的实测电压（V）。

用3次测得的接地电阻值，取算术平均值作为接地体的接地电阻。