周晓娟+范凯彬+刘东东+张一博

摘 要：接地电阻测量在建筑工程验收和防雷检测中必不可少，由于测量方法及环境因素的影响，对测量结果产生了一定的影响。文章分析了导致接地电阻测量误差的主要原因并提出了减小或者抑制测量误差发生的措施。对于工程技术人员正确测量接地电阻及获得准确的数值提供了技术参考。

关键词：接地电阻；测量；误差

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.12.239

0 引言

雷电能量巨大，直接击在建筑物或大地上时，因电效应、热效应和机械力效应会造成严重的建筑物损坏和人员伤亡，避雷接地是使雷击时所产生的雷电流通过埋在地下的导体向大地释放，以避免雷击损害的接地[1]。近年来，工程技术人员使用的接地电阻的测量方法有很多，最常用的有两点法、三点法、三极法、四极法、大电流法及变频法。在实际操作中，有很多干扰因素的存在会对工程技术人员的测量结果产生影响，例如：电压极和电流极引线间的互感、地下附近的金属物、电压表内部参数、大地的趋肤效应、干扰信号、季节因素、仪器使用误差等因素，以致于不能得到准确而有效的测量数据。在防雷安全接地检测中测量接地电阻，必须做到准确而有效[2-3]。因此，研究分析影响防雷接地的各个因素，进而采取相应的预防和改进措施，对于工程技术人员准确测量接地电阻有着重要意义。

1 电流极引线和电压极引线之间的互感对测量结果的影响

采用直线补偿法测量接地电阻时，在对角线的长度达到几百米的大接地网中，需采用四到五倍对角线电流极引线长度测量，则电流极引线、电压极引线则需要达到几千米的长度。电流极和电压极引线在很长的范围内平行敷设，而且间距较小时，会产生比较大的互感电势，其互感电势会对接地电阻的测量值产生影响，此外，测量值与线缆的长度、线缆敷设的距离、所用测试电流的幅值、频率及线缆距地面的高度等也有关系[4-6]。

电流极引线中电流的流动，会耦合到电压极引线而产生电压，其耦合产生的电压将直接疊加到所欲测量的电压上，使得电压极电位升高，最终导致所测接地电阻值较真实接地电阻值偏大。通常情况，互感电势作用在电压极引线上时，两条平行试验引线间的电感耦合所造成的误差可高达0.1Ω/100m，其影响是可观的，尤其对于接地阻抗小的地网。通常低接地阻抗总是出现在大面积接地网上，测量这种接地网就得用长的试验引线，以便引到远方零电位点[7]。此时，为了消除引线互感的影响，可以采用三角形法布置电极的方法，使电压线和电流线相距的较远，以消除引线互感的影响。

我国一般采用下式估算两条平行线间的互感[8]（适用于均匀土壤，不适用于非均匀性土壤）：

2 地下附近金属物体对测量结果的影响

在测量某一接地装置时，其附近很可能存在其他建筑物基础或金属管道等建构筑物，这些建构筑物都会对接地电阻值的测量产生一定的影响。为了尽可能地减小建筑物基础和金属管道的影响，在条件允许的基础上，首先应全面了解建筑物附近的布局图。

图中P点为电压极位置，C点为电流极位置，大接地网为待测接地装置，小接地网为测量线路经过的另一接地装置。

当测量某一接地装置时，若附近有其他小地网，当测量线路经过小接地网时，可以近似的认为小地网上电位处处相等，所以在该接地电阻的测量曲线上会出现一段平坦部分，这时可能会对电压极补偿点位置选择的判断产生影响。由于小地网范围内电位几乎没有差别，小范围的移动电压极（小地网范围内）对接地电阻的测量结果基本上没有影响。以上情况出现时，工程测量人员找到的“补偿点”不是真实的，会使测量结果有很大的误差，导致最后测量数据的不真实。此种情况下，工程技术人员实际进行接地电阻的测量时，应先测量接地装置附近的土壤电阻率，一是了解土壤结构，二是查探被测地网附近是否存在其它小地网或金属管道区域，可以通过分析测得的土壤电阻率来计算补偿点的正确位置，以获得真实有效的测量数据。此外还可以通过增加电流极引线的长度，让补偿点的位置远离小地网，然后再通过左右移动5%的方法确定补偿点的位置[9]。

当测量某一接地装置时，若附近有其他金属管道，测量线路经过金属管线区域时，相当于缩短了测试极与被测地网之间的有效距离，也会对测量结果造成巨大的误差，导致最后测量数据的错误和无效。在此种情况下，工程技术人员需使电极布置的方向与地下金属物走向垂直，减少地下金属物对测量结果的影响，以获得准确的测量结果。

3 干扰信号对测量结果的影响

干扰信号对避雷接地的测量结果有着很大的影响，在被测试的接地系统中经常存在高电平干扰信号、杂散电流及工频干扰信号等。在涉及到工业中的接地系统和电源变压器时，其中的强大放电电流会流向大地。在靠近高压配电线、铁路等处的接地电极周围区域常常存在较高的漏电电流。要注意测量干扰地电压，观察是否超过了仪器规定值[10]。一般干扰信号的存在会对接地电阻的测量产生影响，降低测量结果的准确性，因此，消除干扰因素的影响是十分必要的。可以根据不同干扰信号，采取适当的措施，例如，对于有杂散电流干扰的接地装置进行测量时，可以采用大电流接地电阻测试仪，加大测量信号的强度；对于有高频干扰存在的情况下，应尽量做到远离高频干扰源，并采取检测引线屏蔽措施。现代建筑多为钢筋混凝土结构，其建筑物框架的钢筋相互连接，构成了一个个法拉第笼，在进行接地电阻测量时，如果将测量极的线路从建筑物内部引至待测量设备，就可以对户外的干扰电磁波起到一定的屏蔽作用，从而减少干扰信号对测量结果的影响。

4 测量电极对测量结果的影响

测量电极对测量结果的影响有以下三方面：测试电极与土壤之间的接触电阻、测量电源的注入电流以及电极的极化效应。

工程技术人员在对接地装置进行测量时，得到的接地电阻中包含了插入土壤中的测试电极与土壤之间产生的接触电阻。为减小测量误差，要尽量减少测量电极与土壤之间的接触电阻，在实际操作中应使电极与土壤紧密接触。因此在测量电极的选用上要格外注意，宜选用圆钢而不宜使用螺纹钢。

在接地电阻的测量中，测量电源的注入电流也是影响测量结果准确性的一个重要因素，电流极接地电阻与测量电源的内阻是串联起来的，可见电流极会直接影响到注入电流。在测量电源电压不变的情况下，接地电阻越大，注入电流越小；相反地，接地电阻越小，注入电流则越大。在实际测量中，可以通过降低电流极接地电阻的方法获得较大的注入电流，提高测量精度和准确度，例如，将电流极全部打入土壤或在电流极周围浇水。

在外电场作用下，金属电极与土壤之间会产生电化学作用，产生电极极化效应。电极表面会产生极化电位，对于测量电极间就存在极化电位差，从而干扰测量的准确性。

5 地电压和周围电磁场对测量结果的影响

通常地电压影响最终测量结果有两个途径，一是建筑物采用了共用接地装置时，由于设备绝缘不好或短路，会引起接地装置对地产生地电压，从而在检测过程中出现指针摇摆不定的情况，产生误差；二是由于附近的变压器或其他装置产生漏电，使周围电场发生畸变，产生地电位分布不均，从而影响测量结果的准确性。此外，当检测现场附近有大功率发射塔、天线等存在时，周围就会存在强的电磁场，也会对测量仪器产生干扰，引起一定的测量误差。

6 环境因素对测量结果的影响

在影响土壤电阻率变化的众多环境因素中，应充分考虑到季节因素的影响。伴随着季节的变化，土壤的含水量和温度有明显的变化。土壤越湿，含水量越高，导电性能就越好，土壤电阻率就越小；反之就越大。当温度在0℃以上时，土壤电阻率是隨温度的增加而减小的，且平稳变化；而温度在0℃以下时，土壤电阻率随温度的降低显著变大。由此可见，接地体的接地电阻随土壤干湿和温度是变化的，因此，在不同季节进行土壤电阻率测试时，应充分考虑到温度和湿度的变化对接地电阻测量的影响，其中，降雨和冰冻对土壤电阻率的影响最大。其他环境因素的影响也是不容忽视的，例如，地中多处有独立接地的存在时，如变压器接地，由于多种原因，会引起接地电阻变大、变压器本身绝缘变差，产生漏电现象，使接地极周围产生电位差；被测接地极本身存有交变电流。

7 人为因素对测量结果的影响

人为因素引起的测量误差，主要来源于工程技术人员对测量仪器的使用或仪器本身维护不当。例如，经常弯曲使用有可能造成接地电阻测试仪接线连接处连线的折断，从而出现时断时通的现象；检测棒和检测夹表面有氧化锈蚀现象出现时会造成接触不良；检测高层建筑时，需要使用加长的测试线，过长的检测线感应出电压，同时，长线本身也有线阻存在，都会造成测量误差。为避免这些测量误差，检测人员需要规范自己的行为，以认真负责的态度做好检测工作，并对测量仪器进行定期的检定和保养。

8 结论

在实际的操作中，影响接地电阻测量的因素有很多，为了保证测量结果的真实性和有效性，检测人员必须具备熟练的技能，需严格按照仪器的操作使用说明，严格执行检测规范，端正态度，检测前要对测试场所环境作充分的了解，尽量消除各种干扰因素的影响，检测后需做好测量数据的资料累积。

参考文献：

[1]潘忠林.现代防雷技术[M].四川：电子科技大学出版社，2005：86-87.

[2]张培刚，陈章伟，张国鸣.大型接地网接地电阻测量误差分析和对策[J].浙江电力，2009（02）：81-83.

[3]曹晓华，孙昭昌，孙伟.接地电阻测量方法[J].变压器，44（10）：40-42.

[4]李景禄，郑瑞臣.关于接地工程中若干问题的分析和探讨[J].高电压技术，2006（06）.

[5]鲁志伟，常树生，兰淑丽等.引线间互感对土壤电阻率测量结果的影响[J].高电压技术，2004（05）.

[6]许颖，刘继，马宏达等.建（构）筑物雷电防护[M].北京：中国建筑工业出版社，2010.

[7]中华人民共和国国家质量技术监督局，GB/T17949，卜2000.接地系统的土壤电阻率.接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量[S]，北京：中国标准出版社，2000.

[8]解广润.电力系统接地技术[M].北京：水利水电出版社，1991.

[9]冯志伟，肖稳安，马金福.影响接地电阻测量结果的因素分析[J].电气应用，2010（15）.

[10]杨仲江.防雷装置检测审核与验收[M].北京：气象出版社，2009：181-186.

作者简介：周晓娟，女，本科，研究方向：雷电防护技术。