作者/張庭炎、譚勝淋、夏玫，深圳遠征技術(shù)有限公司

接地電阻測試中的若干問題研究

作者/張庭炎、譚勝淋、夏玫，深圳遠征技術(shù)有限公司

在通信站接地系統(tǒng)中，接地電阻的大小會對防雷器泄放效果產(chǎn)生直接的影響，也關(guān)系著系統(tǒng)火線出現(xiàn)對地短路過程中，系統(tǒng)斷路器是不是能夠做到及時將電路斷開。因此，如何有效進行接地電阻測試關(guān)系著通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能否穩(wěn)定運行。本文結(jié)合接地電阻測試常用儀器，探討了接地電阻測試中所面臨的常見問題及解決對策，以供參考和借鑒。

接地電阻；測試；若干問題

對于通信站而言，無論是新建，還是改造、擴建，都需要對其地網(wǎng)接地電阻加以科學測量，確保其電阻值滿足設(shè)計的要求，當然，對于已經(jīng)正常運行的通信站，為了確保維護過程的可靠性，還需要及時對接地電阻值動態(tài)變化情況進行檢測，避免由于外界環(huán)境、腐蝕等問題引發(fā)電阻值增加。因此，如何科學地測試接地電阻是該領(lǐng)域工作人員普遍關(guān)注的問題。

1. 接地電阻檢測儀器及原理分析

為了有效檢測接地電阻值，常常利用接地電阻測試儀器儀表，這是通信站地網(wǎng)維護、檢查不可或缺的關(guān)鍵設(shè)備之一，也是確保接地良好的重要儀器，由其對于通信交換機等通信網(wǎng)絡(luò)精密度要求較高的設(shè)備而言，更加如此。

對于接地電阻檢測設(shè)備而言，其所試用的地線往往包括工作地、防雷地、保護地、通信信號地等，一般要求其接地電阻必須盡量小。對于設(shè)備接地電阻而言，主要涉及到設(shè)備內(nèi)部到通信基站地線排連線電阻、總地線排與接地樁之間的連線電阻、接地樁和地間連接電阻等。具體而言，地阻具有可變性，其他電阻通常小于1歐，對于其測量值范圍而言，通常在低值電阻范疇內(nèi)，因此確保儀表精確度十分關(guān)鍵，需要定期對測試儀表加以校準。

對于低值電阻而言，其檢測方法較多，主要包括微歐表、電壓—電流表、數(shù)字檢測等方法，其中，使用最多的是電壓—電流表檢測法。檢測過程中往往采用10A以上的較大電流，若待測電阻為0.01歐，則Rx壓降僅有100 mV，因此檢測時采用安培表、毫伏表。檢測過程中需要關(guān)注待測電阻的功耗情況，對于允許功率情況而言，必須盡可能地采用較大的電流，這樣可以檢測到足夠的壓降，還要確保通過毫伏表電流量遠遠低于通過Rx的電流量。

2. 接地電阻檢測方法

當前，檢測接地電阻的儀器和方法較多，主要包括如下幾種：一是接地棒埋設(shè)檢測法，二是鉗形表檢測法，三是接地棒和鉗形表相結(jié)合檢測法。不同檢測方法受到接地棒、鉗形表數(shù)目及其連接方式的差異性，還可分成很多方法，當然，最為常用的當屬接地棒埋設(shè)檢測法、鉗形表檢測法。

2.1 接地棒埋設(shè)檢測法

采用該檢測法進行接地電阻測量過程中，必須確保3個電極連接方法的科學性，通常而言，該方法在檢測接地電阻時具有較小的誤差，因而在當前通信站接地電阻測試中的應(yīng)用較廣。該方法主要采用的是ZC—8型檢測儀，其包括3個電極，分別為接地極E、電流極C、電壓極P。其中，科學的連接方法如下：利用接地極通過連接線、接地線、引入線，電壓極和電流極則分別利用連接線與所埋設(shè)接地棒進行連接，同時，接地體同電壓、電流接地棒相互間的距離在20m左右。連接完畢后借助于發(fā)電機進行發(fā)電，此時會有電流通過接地極流入大地，流經(jīng)電流棒由電流極返回，此時，其經(jīng)過接地電阻會產(chǎn)生相應(yīng)的壓降，檢測儀表可以對電位器加以調(diào)節(jié)，獲取該壓降值，對接地電阻值進行科學計算。在檢測的過程中，若檢測儀表接地極和待測系統(tǒng)連接情況差或未連接，此時其發(fā)電機所輸出的電流難以形成回路，此時電流值會顯示為0，檢測儀表內(nèi)部為取得相同的值，也會最大化的將電阻值調(diào)低，受到誤差影響，儀表讀數(shù)不會顯示零，而是顯示0.05，這表明所測試的結(jié)果是錯誤的。

圖1 接地棒埋設(shè)檢測法檢測接地電阻示意圖

如圖1，假設(shè)存在接地體E，對角線長度是D，此時，等效半球體的半徑值r就是D/2。此時，d12—EP間的距離，d23—PC間的距離，d13—EC間的距離。假設(shè)從E極流向地中的電流，在EP間的電位差為UEP1，由C極流出電流在EP之間的電位差UEP2，此時，檢測儀所測電位差UEP= UEP1+UEP2，此時，接地電阻可按如下公式計算：

利用該方法所計算結(jié)果理論上應(yīng)該是接地電阻，如果實際測量值同理論計算所得電阻值間相對誤差等于0，應(yīng)當滿足d12=0.618d13。d13應(yīng)該如何選擇，需要結(jié)合測試儀分布均衡的基礎(chǔ)上來進行分析。如果接地體長度是40m，則等效半球體半徑r為20m，D為40m，則d13為40m，d12和d23相等，均為20m，經(jīng)計算此時相對誤差值為—50%。

這表明如果實際測量時沿用的是儀表廠商輔助線分布情況圖，則所得結(jié)果會比實際電阻值小50%，也就是說，所測結(jié)果偏于安全，對于防雷保護而言無疑隱患重重，若敷設(shè)接地電阻達到了10歐，但檢測值僅為5歐被判定為合格，會導致通信設(shè)備遭受雷擊可能性大幅增加。設(shè)d13為3D，此時，d12、d23、d13三個距離相同，此時根據(jù)公式可得誤差減小到了—16.7%。如果d13為5D，此時誤差縮小到了—10.0%，該條件都建立在P極分別均衡的前提下，如果分布不均衡則情況會出現(xiàn)很大差異，但只要遵循d12=0.618d13，d13＞3D的情況，則誤差范圍屬于允許范圍內(nèi)。為縮小誤差，還需要盡量從多個方向展開測試，取所有值的算術(shù)平均值。

2.2 鉗形表檢測法

利用該方法進行接地電阻檢測過程中，最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是檢測地點的選擇，要求其必須選定在接地引入線處，這樣，利用兩個電流鉗所構(gòu)成的閉合接地回路，開啟儀表之后，儀器內(nèi)部的電源會出現(xiàn)在鉗形線圈的兩個端點之處，利用接地連接線路上所出現(xiàn)的電流，借助于傳感器可以其大小進行檢測，由此對回路的接地電阻值進行計算，達到測量的目的。

在具體檢測過程中，往往會由于檢測地點的選取不科學，導致所檢測的接地電阻值偏小。例如，在選取檢測地點過程中未發(fā)現(xiàn)接地引入線，因而選擇了最接近接地排的配線處進行檢測，此時獲取的檢測值為0.02，該結(jié)果明顯不對。在檢測儀開啟后，配線上出現(xiàn)了相應(yīng)的感應(yīng)電流，其會自動找尋最小電阻值的通路，形成相應(yīng)的閉合接地回路，加上地網(wǎng)各設(shè)備接地線都連接地排，因而相鄰之間的設(shè)備機殼會與配線形成相應(yīng)的回路，導致所檢測結(jié)果出錯，所檢測值實質(zhì)上屬于通信站內(nèi)部接地配線的電阻值。

就通信站聯(lián)合接地系統(tǒng)而言，由于接地體的范圍相對較大，均壓、隨機接地可能帶來的影響也相對復雜，因而會導致所測量電阻值較實際值小。

多數(shù)儀器說明書會建議借助于輔助地網(wǎng)作為回路，但對于通信站接地電阻檢測而言，未必能夠?qū)崿F(xiàn)，需要根據(jù)情況來分析。

1）當以電網(wǎng)零線作為輔助地網(wǎng)時，此時采用專用變壓器供電后往往是變電站地網(wǎng)與通信地網(wǎng)之間連接，形成相應(yīng)的聯(lián)合地網(wǎng)，此時電阻計算結(jié)果和正常測試結(jié)果相同。

若由公用變壓器進行供電，則由于10kV以上的線路缺乏零線，難以形成接地網(wǎng)絡(luò)，加上變壓器電阻大，該情況難以符合該測試方法的要求，所測試的接地電阻值勢必是不正確的。

2）如果借助于下水管道，將其視為輔助地網(wǎng)，此時也會出現(xiàn)一些問題。一方面是必須將其引入到通信站系統(tǒng)內(nèi)部，此時管道的鋪設(shè)很難做到將通信站聯(lián)合地網(wǎng)完全規(guī)避開，也就是說，低下下水金屬管道自身必須作為聯(lián)合地網(wǎng)的組成之一，屬于相對應(yīng)的自然接地實體，另一方面，近些年來我國科學技術(shù)不斷進步，很多地區(qū)的地下管道，由其是下水管道多采用的是PVC材質(zhì)構(gòu)成的管道，這樣將會導致儀表說明書中所鼓勵采用的金屬管道輔助地網(wǎng)難以進行，也構(gòu)不成相應(yīng)的電流回路，無法采用該方法進行接地電阻值的檢測。

2.3 兩種檢測方法的對比

本文以某一典型通信站為例，就上文兩種檢測方法的測試效果進行對比。該通信站地網(wǎng)對角線D長度為80m，采用接地棒埋設(shè)檢測法分別檢測3D、4D、5D情況下的接地電阻值，所得結(jié)果分別為：0.87、1.06、1.17歐。

而采用鉗形表檢測法所測結(jié)果值嚴重偏小，僅為0.129歐，根據(jù)布極順序的從小到大來看，數(shù)據(jù)的偏差應(yīng)該是逐步減小的，表明第二種檢測方法并不適用于通信站接地電阻檢測，但是，雖然第一種檢測方法較為準確，測試的難度卻較大。

3. 結(jié)束語

一言以概之，通信站接地電阻檢測的重要性不言而喻，要求每年必須定期進行維護測試，對于維護工作人員而言，必須全面掌握各種測試儀器的操作方法，明確其中可能存在的各種問題，科學地選擇測試點和連線，如此方可得到較為理想的檢測結(jié)果。

＊ [1]王英.接地電阻測試儀及其示值誤差測量結(jié)果的不確定度評定[J].電子測試，2014，22 (01)：295—297.

＊ [2]朱海東.絕緣電阻表檢定裝置中的測量不確定度評定[J].中國計量，2013，19(09)：162-163.

＊ [3]朱少華.談?wù)勍ㄐ艡C房接地電阻測量方法及注意事項[J].通信電源技術(shù)，2015，29(21)：291-292.