5——第5章接地电阻的测量(1)(1).pdf

防雷防雷 接地及电气安全技术接地及电气安全技术 主讲：吴传生主讲：吴传生 重庆大学重庆大学 1302839599413028395994 wcs55 wcs55 第五章 接地电阻的测量 1.接地电阻的概念 与大地紧密接触并形成电气连接的一个或一组 导体，叫接地极。通过接地极与大地相连接，称接 地。接地,按用途分，有防雷接地，防静电接地，防 触电接地，工作接地，零线的重复接地，还有逻辑 接地。 工频电流或冲击电流从接地极向周围大地流散 时，土壤呈现的电阻称为接地电阻。 通过接地极流入大地的电流作半球形散开，半球 形的球面，在距接地极越远，电阻越小，20M以外的 地方，已无电阻的存在。也就无电压降了。20M以外 的地方，电位等于零，我们称为电气上的零电位，也 称地电位。在接地体分布密集的地方很难找到电气上 的地。 电子设备中各级电路中，有一个参考电位，这个 电位称为逻辑地。它可以是电子设备的机壳、底座、 印刷电路版的地线，建筑物内总接地端子，接地干线 。逻辑地，可以与大地相连接，也可以不连接。 逻辑地没有接地电阻的概念。 接地装置的接地电阻包括：接地线电阻、接地体 电阻、接地体和土壤的接触电阻以及接地电流途径的 土壤电阻等。在上述各种电阻中，接地线和接地体的 电阻很小，可以忽略不计。这样，接地装置的接地电 阻的数值就是接地体对大地零电位点的电压和流经接 地体的电流的比值，即： R= U/I 式中 R接地电阻 U电压 V I电流 A 接地电阻的数值等于接地极的对地电位与 通过接地极的接地短路电流的比。所谓接地电 阻是表征工频电流或冲击电流通过接地极向周 围大地流散的能力。接地电阻愈小，流散愈快 。接地电阻不能用从接地极到大地某点的电阻 来表达，因此，不能用欧姆表测量接地电阻 可以认为，接地电阻虽然具有直流电阻相同的量 纲，但实际上是土壤电阻率与电容的比率乘以介电 系数，因此，确切的说，接地电阻应称为接地阻抗 。同时，由于接地电阻R含有电容C这一分量。因此， 测量时，不能使用直流电源。也不宜使用功率表法来 测量，用功率法的指示值只反映电阻分量。而且一般 功率表法的误差与功率因数COS有关。 随着COS的降低，误差较大。接地电阻的阻抗 角一般都是在COS=1（0.5-0.7）之间，因此，不 宜使用功率表法来测量，因误差较大。 由此可见，接地电阻与一般导体的电阻R=l/S 的物理概念是不一样的。其值与土壤电阻率和介电 系数的乘积成正比，与电容C成反比，而与接地装 置内部的引线长度无关。 接地电阻有冲击接地电阻和工频接地电阻之分。 冲击接地电阻是按通过接地体的电流为冲击电流 时求得的接地电阻值，它对通过雷电电流时的情况下 很有研究价值； 而工频接地电阻是按通过接地体的电流为工频电 流时求得的接地电阻。一般在不指明时，接地电阻均 指工频接地电阻而言，测量出的接地电阻数值也是工 频接地电阻值，以便衡量其接地电阻是否符合规程要 求。 各种接地装置对工频接地电阻数值都有不同的要 求，如表1所示。在接地装置完工后或在运行中，均 需按规定进行测量，以鉴别其是否合格。 注：R最干燥季节的接地电阻 I计算用的接地故障电流 A 表1 各种接地装置的工频接地电阻要求值 工频接地电阻的计算公式 接地体型式适用条件计算公式 垂直式 长约米的接地体 单根水平式 长约米的接地 体 根水平放射式 ，每根长 约米 钢筋混凝土杆的 自然接地 一个拉线盘 单杆 双杆 拉线单、双杆 复合式（接地网 ） 公式适用于面积大 于平方米的 闭合接地网 注：为土壤电阻率（欧米）。 为与接地网总面积等值的圆的半径，即接地网的等效半径（米）。 为接地网水平和垂直接地体的总长度。 五、降低土壤电阻率的措施 采用外引式接地装置：采用外引式接地装置：将接地体引至附近的水井、泉眼、将接地体引至附近的水井、泉眼、 水沟、河边、水库边、大树下等土壤电阻率较低的地方，水沟、河边、水库边、大树下等土壤电阻率较低的地方， 或者敷设水下接地网，以降低接地电阻。或者敷设水下接地网，以降低接地电阻。 深埋地极法：深埋地极法：如果地下较深处的土壤电阻率较低，可用深如果地下较深处的土壤电阻率较低，可用深 埋式接地体。埋式接地体。 换土法：换土法：用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换原用电阻率较低的土壤（如粘土、黑土等）替换原 有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和以内和 接地体的接地体的1/3处。处。 化学处理法：化学处理法：在接地体周围加入低电阻率的减阻剂来增加在接地体周围加入低电阻率的减阻剂来增加 土壤的导电性，从而降低其接地电阻。土壤的导电性，从而降低其接地电阻。 六、建筑物接地电阻的测试方法及要求 建筑物接地系统对于整个建筑的防雷保护 和电气系统的正常运行有着重要和深远的意义 。建筑物接地系统的接地电阻也是电气工程验 收的一项重要内容，其测量记录是工程竣工归 档资料之一。当防雷接地体地下部分工程完工 后要及时对接地体的接地电阻值进行测量，单 位工程竣工时还要进行复测，建筑物接地电阻 的测试，一般是先由施工单位自行组织专业人 员使用专用的测试仪器进行测量，由监理人员 旁站，测试的数据填入专用的测试记录表格。 1、测量原理 接地装置工频接地电阻的数值，等于接地 装置的对地电压与通过接地装置流入地中的工 频电流的比值因此，测量接地电阻必须测量接 地装置的对地电压和流入地中的工频电流接地 装置的对地电压是指接地装置与地中电流场的 实际的零电位区之间的电位差。因此，必须在 接地体中通过流入地中的工频电流，电源的一 端接接地装置上，另一端接在能与被测接地极 构成回路的辅助电流接地极上。 电压表的一端接在接地装置上，另一端接在处于实际 的零电位区的电压接地极上。 由于，单根接地极的零电位区在距单根接地极20M 以外的地方，同时，电流接地极与电压接地极避免相 互干扰，电压接地极必须设在距被测接地极和电流接 地极20M以外的地方。因此，被测单根接地极，电流 接地极，电压接地极三者应成20M40M的直线布极方 法。 测量的电流不能过小，但也没有必要大到接近系统实 际短路电流的数值。一般采用实际短路电流的1/5； 电源应为独立电源，其容量约为510KVA；电源电压 应在65220V。可采用交流电焊机的次级做为电源。 接地电阻测量仪，它一般也输出一个空载电压为 6V的交流电源，电流为恒定10A或25A的交流源加到被 测两点间，该仪器可测出两点间的电压降，并根据欧 姆定律，直接显示出被测两点间的电阻。 2、测量方法 电压表电流表法 适合测量小于0.5欧的接地装置。 单根接地极时，被测单根接地极，电流接地极，电压 接地极三者应成20M40M的直线布极方法。 接地装置是接地网时，被测接地网G，电流接地极C， 电压接地极P三者也应成直线布极方法。电流接地极C 与被测接地网G的边缘的距离应为DGC=（45）D， 被测接地网G与电压接地极P的距离应为DGP=90.5- 0.618）DGC；D为被测接地网G的对角线最大长度。 电压接地极P放在地中电流场的实际的零电位区；想 找到地中电流场的实际的零电位区，可以把电压接地 极P沿GC的连线方向移动三次。每次移动的距离约为 DGC的5%。测量PG之间的电压。如果电压表的三次指 示值之间的误差不超过5%。则可以把中间的位置作为 测量用的电压极的位置。 电压表的指示数值与电流表的指示数值的商即为被测 接地网G的接地电阻。 接地电阻测量仪的测量方法 用接地电阻测量仪测量接地电阻时，产品说明书要求 采用2040米的布极方法。接地电阻测量仪都配有 20M，40M的专用线。为了消除互电阻的影响，电压接 地极P的电流接地极C距离不小于20M。如电流接地极C 距电压接地极P的以外是建筑物，电流接地极C无法布 置。电流接地极C和电压接地极P可以布置在被测接地 网G的两侧；或电流接地极C和电压接地极P，被测接 地网G三者成三角形，每边长为20米。 当被测接地网G的周围都是沥青或混凝土路面，可将 两块平整钢板（250MM250MM）放在路面上，之间浇 水。测试夹夹在钢板上。也可在路面上放一能存住水 的布质物料。带水的布质物料裹住辅助接地极；也可 在路面上堆沙放水的方法，辅助接地极放在沙堆的水 坑中。 接地电阻测量仪的介绍 测量接地电阻时的交流电源由仪器自己产生，不用外 加电源。 产生电源的方法有两种：手摇发电机式直接产生交流 电源；经电池式变换为交流电源。 ZC-8型接地电阻测量仪，手摇发电机的频率为98周/ 秒，以每分钟120转/分转动手摇发电机。MC-07型接 地电阻测量仪，手摇发电机产生175V的直流电压，再 变换为350V的交流。 电池式的接地电阻测量仪内有直流912V的干电池， 经变换，为了避免市电杂散电流的干扰，转换成约 1000周/秒的交流电源。 接地电阻测量仪是强制检定的仪器，每年送计量局检 定一次。在检定有效期内，使用者应在使用前进行日 常检定。 防雷接地系统的接地电阻测试必须使用专 用的接地摇表（又称接地电阻摇表、接地电阻 表、接地电阻测试仪，切不可用普通的兆欧表 代替），目前有指针式和数字式两种。常见型 号有ZC29B型指针式接地摇表（见图示1）， DER2571数字接地电阻表（见图示2），民用建 筑多采用ZC29B型指针式接地摇表 现将接地电阻的测试方法及ZC29B型指针式接地 摇表的使用和要求做一简单介绍。 一、结构 ZC29型接地电阻测试仪由手摇发电机、电流互感 器、滑线电阻及检流计等组成，附件有辅助探棒导线 等。 二、使用说明 1、接地电阻测量时的接线方式（如图示）及技术特 性 1 基准范围和准确度（表1） 型号型号测量范围测量范围最小分度值最小分度值准确度准确度% % 29B-II-129B-II-1 0 010100.10.1 3 3注：注：1 1基本误差基本误差 极限为量程的极限为量程的3 3 0 01001001 1 0 0100010001010 29B-II-229B-II-2 0 01 10.010.01 0 010100.10.1 0 01001001 1 辅助接地电阻影响改变量，当辅助接地电阻由500改 变至下表规定值时，其允许改变量不应超过其表中规定值:（ 表2） 辅助接地电阻辅助接地电阻() 0100020005000 允许改变量用于等级指数的百分允许改变量用于等级指数的百分 数表示数表示(%) 100100100200 其它参数如下表：（表3） 项项 目目内内 容容 使用环境条件使用环境条件 温度温度()-25+40 相对湿度相对湿度(%)2580 手柄转速手柄转速(r/min)150 绝缘电阻绝缘电阻(M)20 电压试验电压试验(V)500 外形尺寸外形尺寸(lbh,mm) 172116 135 重量重量(kg)2.5 (1) 在测量接地电阻时，EE两个接线柱用镀铬铜板 短接，并接在随仪表配来的5m长纯铜导线上，导线的 另一端接在待测的接地体测试点上。 (2) P柱接随仪表配来的20m纯铜导线，导线的另一端 接插针P。 (3) C柱接随仪表配来的40m纯铜导线，导线的另一端 接插针C。 2、接地电阻测试仪设置要求 (1) 接地电阻测试仪应水平放置在离测试点13m处 ，检查检流计的指针是否在中心线上，否则应用零位 调整器将其调整于中心线上。 (2) 每个接线头的接线柱都必须接触良好，连接牢固 。 (3) 两个接地极插针应设置在离待测接地体左右分别 为20m和40m的位置，其间距为20m 。且E、P、C应 保持在一条直线上。 (4) 两插针设置的土质必须坚实，不能设置在泥地、 回填土、树根旁、草丛等位置。 (5) 不得用其他导线代替随仪表配置来的5m、20m、 40m长的纯铜导线。 (6) 雨后连续7个晴天后才能进行接地电阻的测试。 (7) 待测接地体应先进行除锈等处理，以保证可靠的 电气连接。 (8) 当检流计灵敏度过高时，可将电位探针电压极插 入土壤中浅一些，当检流计灵敏度不够时，可沿探针 注水使其湿润。 3、接地电阻测试仪的操作要领 (1)测试仪设置符合规范后才开始接地电阻值的测量 。 (2)测量前，接地电阻档位旋钮应旋在最大档位即 10档位，调节接地电阻值旋钮应放置在67位置 。 (3) 将“倍率标度“置于最大倍数，缓慢转动摇把， 同时转动“测量标度盘“使检流计的指针指于中心线 上。若检流表指针从中间的0平衡点迅速向右偏转， 说明原量程档位选择过大，可将档位选择到1档位 ，如偏转方向如前，可将档位选择转到0. 1档位。 (4) 当检流计的指针接近平衡时，加快发电机摇把的转速，使 其达到每分钟120转以上，同时调整“测量标度盘“，使指针指 于中心线上。此时接地电阻指示的电阻值乘以档位的倍数，就 是测量接地体的接地电阻值。严禁在检流表指针仍有较大偏转 时加快手柄的旋转速度。 接地电阻测试的一般要求： a. 交流工作接地，接地电阻不应大于4； b. 安全工作接地，接地电阻不应大于4； c. 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定； d. 防雷保护地的接地电阻不应大于10； e. 对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1 (5)如果缓慢转动手柄时，检流表指针跳动不定，说 明两支接地插针设置的地面土质不密实或有某个接头 接触点接触不良，此时应重新检查两插针设置的地面 或各接头。检流表指针在0点处有微小的左右摆动是 正常的。 (6)测量仪表使用后阻值档位要放置在最大位置即 10档位。整理好三