制約接地電阻檢測(cè)準(zhǔn)確性的因素

1、影響接地電阻檢測(cè)準(zhǔn)確性的制約因素Restriction factors influenting the accuracy of the grounding resistance 王建波 胡欣 聶新宇 朱志勇 吳運(yùn)策 （Wangjianbo Huxin Niexinyu Zhuzhiyong Wuyunce）湖南省防雷中心，湖南 長(zhǎng)沙 410007【摘要】 本文根據(jù)多年來的實(shí)際檢測(cè)工作，總結(jié)了影響接地電阻測(cè)試準(zhǔn)確性的幾點(diǎn)主要制約因素。并初步分析了產(chǎn)生誤差的原因。為接地電阻的檢測(cè)提出了一系列的指導(dǎo)性建議?！娟P(guān)鍵詞】 接地電阻 電位極 電流極引言隨著防雷事業(yè)的快速發(fā)展，全國(guó)各地的防雷檢測(cè)工作也得到了

2、長(zhǎng)足的進(jìn)步。接地電阻的測(cè)量作為防雷檢測(cè)的重要一環(huán)，是廣大防雷工作者必不可少的日常事務(wù)。目前接地電阻測(cè)試儀種類繁多，主要有METREL的K-2127、KYORITSU的K-4102、武漢康達(dá)電氣的DER2571等等，近年來各地還引進(jìn)了各種型號(hào)的大型地網(wǎng)接地測(cè)試儀，但由于大地網(wǎng)測(cè)試儀存在布線勞動(dòng)量大，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)難、不符合快捷高效的要求等缺點(diǎn)，很少投入使用。而常規(guī)的接地測(cè)試儀受地形、地理、天氣、噪聲干擾、人為操作不當(dāng)?shù)纫蛩氐母蓴_，使得接地電阻的測(cè)量存在較大的誤差，影響了防雷安全工作正常的檢測(cè)和驗(yàn)收。接地電阻的定義：向接地網(wǎng)注入1A的電流，接地網(wǎng)對(duì)大地的無限遠(yuǎn)處零電位所產(chǎn)生的電位差為該地網(wǎng)的接地電阻。C

3、電流極ExP電位極接地極d 如上圖所示E點(diǎn)為接地體（理想化為單點(diǎn)接地），C點(diǎn)為測(cè)試儀的電流極。圖中曲線為地表的等電位線，過P點(diǎn)的垂直線為零電位線，零電位線延伸到無限遠(yuǎn)處。EC的距離應(yīng)為接地極深度的5倍，EP的距離應(yīng)為接地極深度的2.5倍，測(cè)試儀的電位極在P點(diǎn)，電流極在E點(diǎn)。按照接地電阻的定義，接地電阻R應(yīng)為E點(diǎn)至無限遠(yuǎn)處零電位的電位差U與測(cè)試儀從E點(diǎn)至C點(diǎn)的電流I之間的比值，即R=U/I。下圖為接地網(wǎng)測(cè)量時(shí)輔助接地極P、C的布置。接地電阻測(cè)量?jī)x的E端應(yīng)接在地網(wǎng)的邊緣上，EC的延長(zhǎng)線要通過地網(wǎng)的中心G點(diǎn)。當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)的最大外徑為D時(shí)，取E點(diǎn)到電流探針C點(diǎn)的距離為EC=5D時(shí)，地網(wǎng)周圍地表的等電位線沿地

4、網(wǎng)周圍平均分布，電位極P處才有可能接近于真實(shí)零電位線。這樣測(cè)得的接地電阻R才會(huì)比較真實(shí)。否則P點(diǎn)處電位不為零，測(cè)試儀顯示的結(jié)果就有可能偏大或偏小。以上分析結(jié)果有一個(gè)前提條件：土壤在測(cè)試范圍內(nèi)平坦且水平方向和垂直方向均勻分布，導(dǎo)電能力上呈各向同性，地下無金屬管道等影響等電位線發(fā)生畸變的外來因素。任何不滿足前提條件的干擾因素都會(huì)導(dǎo)致接地電阻的測(cè)試結(jié)果和實(shí)際情況存在偏差。另外天氣條件、地下雜散電流、儀器精度和人為操作也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果存在影響。由此可以看出，影響接地電阻測(cè)試準(zhǔn)確性的因素很多，要想做到完全準(zhǔn)確、客觀地反映真實(shí)情況幾乎是不可能的。 筆者從多年的實(shí)際檢測(cè)工作入手，對(duì)接地電阻檢測(cè)的各種干擾因素做

5、了一個(gè)初步的分析，希望和廣大防雷工作者一起探討研究。1、水平方向土壤特性變化的影響：我們經(jīng)?？吹浇拥鼐W(wǎng)周圍的土壤結(jié)構(gòu)和成分并不一樣，含水量也不盡相同，這些差異直接導(dǎo)致了土壤在各水平方向上的導(dǎo)電能力的不一致。也使得等電位線在水平面上的發(fā)生畸變，這樣一來，電位極P在EC點(diǎn)的中點(diǎn)2.5D處的電位就有可能不是零電位了。筆者在“湖南省人民會(huì)堂”項(xiàng)目的防雷檢測(cè)中就發(fā)現(xiàn)了類似的問題。該項(xiàng)目設(shè)計(jì)接地電阻值為不大于1。北面為礫石沙土層，西面為地下管網(wǎng)密集的市政公路，南面為省政府辦公區(qū)，東面為原生山地。僅東南方向山腳下為紅色粘土層。經(jīng)多次實(shí)地檢測(cè)，各方向檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)差異很大。北向礫石沙土層檢測(cè)結(jié)果為8.86，東向

6、山坡檢測(cè)結(jié)果為2.86，西向因地面為瀝青路面無法打樁檢測(cè)，南向辦公區(qū)因干擾源較多測(cè)試結(jié)果為4.56，僅東南向沿山腳的紅色粘土層測(cè)試結(jié)果為0.95。這些測(cè)試結(jié)果差異較大，到底哪個(gè)才較為符合客觀實(shí)際呢？從左圖的等電位線模擬分布圖，我們可以看出，只有東南向紅色粘土層區(qū)的等電位線分布略顯均勻，將P、E極探針打在這個(gè)區(qū)域才能較真實(shí)反映出地網(wǎng)的實(shí)際接地電阻。所以說此項(xiàng)目的接地工程應(yīng)該是符合設(shè)計(jì)要求的。所以對(duì)于周邊土壤環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，防雷檢測(cè)時(shí)必須要多次測(cè)量、綜合分析，才能得出正確的結(jié)果。2、垂直方向土壤特性變化的影響垂直方向土壤的變化我們大多數(shù)時(shí)候都不可能做到充分的了解，但是這種變化對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響也是客

7、觀存在的。大多數(shù)項(xiàng)目在施工過程中都會(huì)有在周圍取土而后回填的情況?；靥顣r(shí)一般都是將建筑垃圾回填，這些回填的建筑廢棄物和土壤的導(dǎo)電特性肯定存在差異，而且回填土存在較多空隙，密實(shí)度和土壤也差別很大。由于時(shí)間短回填土的含水率也不高。使得檢測(cè)結(jié)果往往失去真實(shí)性。因此檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡可能找有原生土的區(qū)域打接地樁，回填土不厚的區(qū)域可以除去表面回填浮土在打入接地極。這樣的測(cè)試結(jié)果才更接近真實(shí)情況。3、地形的變化檢測(cè)工作中我們常常會(huì)遇到施工現(xiàn)場(chǎng)存在高低落差大的地形因素，如果不加注意也會(huì)對(duì)檢測(cè)結(jié)果產(chǎn)生一定的影響。我們的檢測(cè)規(guī)范上也沒有針對(duì)不同地形提出有效的校正依據(jù)，相關(guān)的研究部門也沒有給出地形變化帶來的等電位線重新分布

8、的模型。因此這里只能做一個(gè)定性的分析。地形抬升時(shí)由于土層的加厚，相當(dāng)于導(dǎo)電線截面積的加大，水平方向電位降變化相對(duì)趨緩，因此等電位線變稀疏，P、C極的距離應(yīng)適當(dāng)加大。地勢(shì)降低時(shí)則相反，P、C極的距離應(yīng)適當(dāng)減小。4、地下金屬管網(wǎng)的影響對(duì)于市區(qū)的施工項(xiàng)目，由于周圍建筑密集，地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，接地電阻測(cè)試有時(shí)候受的影響特別大。筆者現(xiàn)在使用的K-2127接地測(cè)試儀，在城區(qū)使用四線法檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常遇到顯示結(jié)果為0.00。其原因很好分析。當(dāng)EP所在直線與地下有金屬管道恰好重合時(shí)，EP兩點(diǎn)的電位有時(shí)是相同的，也就是說EP之間的電位差為0，根據(jù)公式R=U/I，可知測(cè)試結(jié)果必然為零。為了盡可能地減小地下金屬管網(wǎng)的影

9、響，檢測(cè)時(shí)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離地下管網(wǎng)分布區(qū)，實(shí)在無法做到避開時(shí)，則應(yīng)盡可能的使EPC三點(diǎn)連成的直線垂直于金屬管道的走向。5、噪聲電流、電壓的影響接地測(cè)試儀對(duì)大地的噪聲電壓、雜散電流等干擾信號(hào)也比較敏感，一般在儀器的說明書里都有比較詳細(xì)的說明，檢測(cè)人員在一起使用前必須詳細(xì)閱讀。以K-2127為例當(dāng)噪聲電流大于2.1A、噪聲電壓大于5V時(shí)儀器會(huì)自動(dòng)報(bào)警。當(dāng)出現(xiàn)噪聲報(bào)警信號(hào)時(shí)，應(yīng)使、極遠(yuǎn)離干擾源，或?qū)y(cè)試設(shè)備的電源暫時(shí)關(guān)掉以降低噪聲電壓后再進(jìn)行測(cè)試。6、電流、電位接地樁位置的影響如果電位極P、電流極C的接地電阻RP、RC太高，同樣對(duì)檢測(cè)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生較大影響。一般當(dāng)RP、RC50K時(shí)，測(cè)量結(jié)果不能采用?，F(xiàn)在的測(cè)試儀也有這種情況的自動(dòng)報(bào)警裝置。測(cè)量時(shí)要注意將輔助接地極P、C極插入潮濕的土壤中，對(duì)于特別干燥的土壤可以澆足夠的水使土壤濕透后再打入接地極進(jìn)行檢測(cè)。7、儀器本身的影響儀器本身由于設(shè)計(jì)和工藝的原因，對(duì)環(huán)境的溫濕度有一定的要求。一般情況下接地測(cè)試儀的工作溫度范圍在040之間，濕度在80%以下