許佳龍+周樹彬

摘 要：在防雷設施檢測中，接地電阻能夠反映防雷裝備的性能，但只有正確操作，才能確保檢測工作的可靠性。闡述了防雷接地電阻測量的誤差診斷，給出了減少接地電阻測量誤差的方法，以供參考。

關鍵詞：接地電阻；測量誤差；接地裝置；粗大誤差

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0135-02

在接地電阻測量工作中，測量結果的準確性和可靠性受到多個方面因素的影響。但在固定的測量條件下，防雷裝置接地電阻的真實值只有一個，具有唯一性。但受到很多因素的影響，其測量值就會出現(xiàn)多個，這不利于測量工作的開展。如何保證接地電阻測量工作的準確性成為了亟待解決的問題。

1 誤差來源

在使用電阻表測量接地電阻時，測量人員對輔助地極位置的選擇、對場地及周圍環(huán)境的限制和對接地裝置的敷設情況了解甚少，又或對接地電阻及其測量方法認識不深刻，導致測量工作中隨意性比較大，測量出的接地電阻值誤差較大，無法準確測量出接地電阻實際數(shù)值。防雷接地電阻測量誤差的來源有環(huán)境誤差、人員誤差、方法誤差和裝置誤差。地理地質環(huán)境的變化、誤讀、測量儀結構不完善以及安裝調整不當?shù)榷紩е聹y量誤差的產(chǎn)生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。防雷接地電阻檢測的主要誤差表現(xiàn)為粗大誤差，即因測量條件突變所導致的明顯超出真實值的誤差，應按一定規(guī)則消除。系統(tǒng)誤差和隨機誤差可以通過檢定修正法、代替法、對稱測量法、交換法和增加測量次數(shù)等方法予以限制或消除。本文重點探討接地電阻測量中的主要誤差源——環(huán)境誤差，即因測量的地理地質環(huán)境所導致的粗大誤差。

2 接地電阻的測量原理和誤差源診斷

2.1 電阻測試儀

目前，某省常用的接地電阻測試儀為日產(chǎn)“Model4102”。其工作原理是在測量接地體的接地電阻時，通過電源電路產(chǎn)生一個800 Hz、20 mA的交流電，并在C端輸出。通過遠端的接地地極與接地體在E端形成回路，在另一端子P檢測接地體的接地電阻。如果P端可以檢測到20 A的交流電壓接地體的接地電阻為10 Ω，那么通過檢測P點的交流電壓就可測量出接地體的接地電阻。電阻測試儀的工作原理如圖1所示。

當接地裝置周圍的土壤性質均勻一致，電阻率坡度小時，接地電阻測量值的誤差就會相對較小，即測樁以任何方向所測得的值都相差不大。但在實際測量中，常遇到的問題是電阻率的坡度較大，導致在不同方向所測得的接地電阻值差異較大，由此造成的粗大誤差應在測量結果中予以消除。

2.2 裝置和地下金屬管道復雜

在加油站、化工廠等很多建筑物之間，相關聯(lián)場所的接地裝置和地下金屬管道比較復雜。這也可能引起接地電阻測量不穩(wěn)。正常檢測連線時，金屬管道改變了測量儀器各端的電流走向，常引起測量值為0或為負值的現(xiàn)象。如果地下金屬管線和防雷接地裝置相互連接，電壓探棒正好處在金屬管道或離金屬管道較近的水平方向，地下金屬管線直達接地裝置，那么土壤電阻率實際上就是金屬材料的電阻率。這時，電壓探棒所插位置并不代表相對于接地裝置的遠方零電位處，電壓探棒與接地極越近，接地極與電壓探棒間的電位差就越小。由Rg=U/I可知，接地電阻的測量值小于真實值。

2.3 地電容抗的計算

地電容抗為：

. （1）

式（1）中：f——頻率，Hz；

c——電容，F(xiàn)。

接地電阻測試儀選定的工作頻率應與地電容抗耦合，否則不能消除電容抗的影響。如果因測試儀老化而使儀器中的電容元件參數(shù)改變，引起振蕩頻率改變，則測量值與真實值之間存在偏差。

2.4 接觸不良

由于4102接地電阻測試儀接線連接處經(jīng)常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現(xiàn)，造成時斷時通的現(xiàn)象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象后也可能造成接觸不良。如果被測接地極氧化嚴重，也會影響測量讀數(shù)。

2.5 電磁場影響

在大功率的發(fā)射基地附近，發(fā)出的電磁場會直接影響指針的讀數(shù)，使測量值失真。例如漏電現(xiàn)象在接地裝置周圍存在著電位差、被測接地極本身存有交變交電流、用電設備絕緣性能差、部分短路引起的泄漏電流、引下線附近有高壓電源、早期建筑物電氣線路接線零亂。在防雷接地裝置的周圍或防雷接地裝置上有電力工作接地時，由于三相電源的負載不平衡等原因，移動生產(chǎn)樓、微波站、通信基站、高壓變電所和高壓線路附近的大功率設備頻繁啟動時，會使工作接地電位升高。由

可知，Rg隨電場強度的變化而變化，這是因為在測

量時見到的接地電阻測試儀指針擺動不定，從而直接影響到接地電阻。

3 減少接地電阻測量誤差的方法

減少接地電阻測量誤差的方法有：①了解測量的地理、地質狀況，盡可能在接地極與測樁間找到電阻率較好，均勻、可靠的土壤。詢問知情人士或查看地下隱蔽工程的施工圖紙，了解地下管道的布置和走向，并查看防雷接地布置圖，使測量儀的電壓、電流探棒避開地下金屬管線，以避免土壤電阻率坡度變異太大引起的粗大誤差。②測量時，電壓、電流探針與接地極間的距離應滿足儀器說明書要求的距離。在測量過程中，由于注入接地極的電流保持不變，電壓探棒距接地極越近，接地極與探棒之間的電壓就越小，測量值也隨之變小。多次實驗表明，使用4102型接地電阻測試時，因注入的電流相對較小，電壓極與被測接地極相距約10 m為宜。③多點次測量法。采用多點次測量法可限制或減少隨機誤差。在測量結果值的計算過程中，根據(jù)萊特準則，殘余誤差大于標準差3倍的測得值均應舍去。已選用的準則可重復運用，直至所保留的測得值不再含有粗大誤差為止。④針對在接地電阻測試儀選定的工作頻率下，因儀器老化等原因引起的振蕩頻率改變、不與地電容抗耦合，造成測量值偏差于真實值的情況，應及時檢修或淘汰有問題的儀器。⑤地電位的檢測和排除。在測量中發(fā)現(xiàn)儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產(chǎn)4102型有測定地電壓功能，當電壓、電流探棒用接地電測試的方式連接好后，按“AC.V”鍵，就可以測量地電位。當?shù)仉娢淮笥?0 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現(xiàn)附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當?shù)仉妷盒∮?0 V時，可再測量接地電阻?？偟脑瓌t是不允許讀數(shù)指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數(shù)指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數(shù)為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現(xiàn)的誤差主要是由土壤各部分的電阻率不均勻而導致的。在測量工作中，要避免重大的誤差，保證接地電阻測量的準確性，進而提高接地裝置以及整個防雷系統(tǒng)的性能，我們就要加強對技術人員技能的訓練，仔細分析測量得到的數(shù)據(jù)，確保防雷工作的有效性。

參考文獻

[1]王惠芳.氣象觀測場直擊雷防護裝置的改進[J].氣象與環(huán)境科學，2011，34（2）.

[2]李虹.基于防雷接地需求的土壤結構模型研究[J].氣象與環(huán)境科學，2012，35（2）.

〔編輯：王霞〕endprint

摘 要：在防雷設施檢測中，接地電阻能夠反映防雷裝備的性能，但只有正確操作，才能確保檢測工作的可靠性。闡述了防雷接地電阻測量的誤差診斷，給出了減少接地電阻測量誤差的方法，以供參考。

關鍵詞：接地電阻；測量誤差；接地裝置；粗大誤差

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0135-02

在接地電阻測量工作中，測量結果的準確性和可靠性受到多個方面因素的影響。但在固定的測量條件下，防雷裝置接地電阻的真實值只有一個，具有唯一性。但受到很多因素的影響，其測量值就會出現(xiàn)多個，這不利于測量工作的開展。如何保證接地電阻測量工作的準確性成為了亟待解決的問題。

1 誤差來源

在使用電阻表測量接地電阻時，測量人員對輔助地極位置的選擇、對場地及周圍環(huán)境的限制和對接地裝置的敷設情況了解甚少，又或對接地電阻及其測量方法認識不深刻，導致測量工作中隨意性比較大，測量出的接地電阻值誤差較大，無法準確測量出接地電阻實際數(shù)值。防雷接地電阻測量誤差的來源有環(huán)境誤差、人員誤差、方法誤差和裝置誤差。地理地質環(huán)境的變化、誤讀、測量儀結構不完善以及安裝調整不當?shù)榷紩е聹y量誤差的產(chǎn)生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。防雷接地電阻檢測的主要誤差表現(xiàn)為粗大誤差，即因測量條件突變所導致的明顯超出真實值的誤差，應按一定規(guī)則消除。系統(tǒng)誤差和隨機誤差可以通過檢定修正法、代替法、對稱測量法、交換法和增加測量次數(shù)等方法予以限制或消除。本文重點探討接地電阻測量中的主要誤差源——環(huán)境誤差，即因測量的地理地質環(huán)境所導致的粗大誤差。

2 接地電阻的測量原理和誤差源診斷

2.1 電阻測試儀

目前，某省常用的接地電阻測試儀為日產(chǎn)“Model4102”。其工作原理是在測量接地體的接地電阻時，通過電源電路產(chǎn)生一個800 Hz、20 mA的交流電，并在C端輸出。通過遠端的接地地極與接地體在E端形成回路，在另一端子P檢測接地體的接地電阻。如果P端可以檢測到20 A的交流電壓接地體的接地電阻為10 Ω，那么通過檢測P點的交流電壓就可測量出接地體的接地電阻。電阻測試儀的工作原理如圖1所示。

當接地裝置周圍的土壤性質均勻一致，電阻率坡度小時，接地電阻測量值的誤差就會相對較小，即測樁以任何方向所測得的值都相差不大。但在實際測量中，常遇到的問題是電阻率的坡度較大，導致在不同方向所測得的接地電阻值差異較大，由此造成的粗大誤差應在測量結果中予以消除。

2.2 裝置和地下金屬管道復雜

在加油站、化工廠等很多建筑物之間，相關聯(lián)場所的接地裝置和地下金屬管道比較復雜。這也可能引起接地電阻測量不穩(wěn)。正常檢測連線時，金屬管道改變了測量儀器各端的電流走向，常引起測量值為0或為負值的現(xiàn)象。如果地下金屬管線和防雷接地裝置相互連接，電壓探棒正好處在金屬管道或離金屬管道較近的水平方向，地下金屬管線直達接地裝置，那么土壤電阻率實際上就是金屬材料的電阻率。這時，電壓探棒所插位置并不代表相對于接地裝置的遠方零電位處，電壓探棒與接地極越近，接地極與電壓探棒間的電位差就越小。由Rg=U/I可知，接地電阻的測量值小于真實值。

2.3 地電容抗的計算

地電容抗為：

. （1）

式（1）中：f——頻率，Hz；

c——電容，F(xiàn)。

接地電阻測試儀選定的工作頻率應與地電容抗耦合，否則不能消除電容抗的影響。如果因測試儀老化而使儀器中的電容元件參數(shù)改變，引起振蕩頻率改變，則測量值與真實值之間存在偏差。

2.4 接觸不良

由于4102接地電阻測試儀接線連接處經(jīng)常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現(xiàn)，造成時斷時通的現(xiàn)象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象后也可能造成接觸不良。如果被測接地極氧化嚴重，也會影響測量讀數(shù)。

2.5 電磁場影響

在大功率的發(fā)射基地附近，發(fā)出的電磁場會直接影響指針的讀數(shù)，使測量值失真。例如漏電現(xiàn)象在接地裝置周圍存在著電位差、被測接地極本身存有交變交電流、用電設備絕緣性能差、部分短路引起的泄漏電流、引下線附近有高壓電源、早期建筑物電氣線路接線零亂。在防雷接地裝置的周圍或防雷接地裝置上有電力工作接地時，由于三相電源的負載不平衡等原因，移動生產(chǎn)樓、微波站、通信基站、高壓變電所和高壓線路附近的大功率設備頻繁啟動時，會使工作接地電位升高。由

可知，Rg隨電場強度的變化而變化，這是因為在測

量時見到的接地電阻測試儀指針擺動不定，從而直接影響到接地電阻。

3 減少接地電阻測量誤差的方法

減少接地電阻測量誤差的方法有：①了解測量的地理、地質狀況，盡可能在接地極與測樁間找到電阻率較好，均勻、可靠的土壤。詢問知情人士或查看地下隱蔽工程的施工圖紙，了解地下管道的布置和走向，并查看防雷接地布置圖，使測量儀的電壓、電流探棒避開地下金屬管線，以避免土壤電阻率坡度變異太大引起的粗大誤差。②測量時，電壓、電流探針與接地極間的距離應滿足儀器說明書要求的距離。在測量過程中，由于注入接地極的電流保持不變，電壓探棒距接地極越近，接地極與探棒之間的電壓就越小，測量值也隨之變小。多次實驗表明，使用4102型接地電阻測試時，因注入的電流相對較小，電壓極與被測接地極相距約10 m為宜。③多點次測量法。采用多點次測量法可限制或減少隨機誤差。在測量結果值的計算過程中，根據(jù)萊特準則，殘余誤差大于標準差3倍的測得值均應舍去。已選用的準則可重復運用，直至所保留的測得值不再含有粗大誤差為止。④針對在接地電阻測試儀選定的工作頻率下，因儀器老化等原因引起的振蕩頻率改變、不與地電容抗耦合，造成測量值偏差于真實值的情況，應及時檢修或淘汰有問題的儀器。⑤地電位的檢測和排除。在測量中發(fā)現(xiàn)儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產(chǎn)4102型有測定地電壓功能，當電壓、電流探棒用接地電測試的方式連接好后，按“AC.V”鍵，就可以測量地電位。當?shù)仉娢淮笥?0 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現(xiàn)附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當?shù)仉妷盒∮?0 V時，可再測量接地電阻?？偟脑瓌t是不允許讀數(shù)指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數(shù)指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數(shù)為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現(xiàn)的誤差主要是由土壤各部分的電阻率不均勻而導致的。在測量工作中，要避免重大的誤差，保證接地電阻測量的準確性，進而提高接地裝置以及整個防雷系統(tǒng)的性能，我們就要加強對技術人員技能的訓練，仔細分析測量得到的數(shù)據(jù)，確保防雷工作的有效性。

參考文獻

[1]王惠芳.氣象觀測場直擊雷防護裝置的改進[J].氣象與環(huán)境科學，2011，34（2）.

[2]李虹.基于防雷接地需求的土壤結構模型研究[J].氣象與環(huán)境科學，2012，35（2）.

〔編輯：王霞〕endprint

摘 要：在防雷設施檢測中，接地電阻能夠反映防雷裝備的性能，但只有正確操作，才能確保檢測工作的可靠性。闡述了防雷接地電阻測量的誤差診斷，給出了減少接地電阻測量誤差的方法，以供參考。

關鍵詞：接地電阻；測量誤差；接地裝置；粗大誤差

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）24-0135-02

在接地電阻測量工作中，測量結果的準確性和可靠性受到多個方面因素的影響。但在固定的測量條件下，防雷裝置接地電阻的真實值只有一個，具有唯一性。但受到很多因素的影響，其測量值就會出現(xiàn)多個，這不利于測量工作的開展。如何保證接地電阻測量工作的準確性成為了亟待解決的問題。

1 誤差來源

在使用電阻表測量接地電阻時，測量人員對輔助地極位置的選擇、對場地及周圍環(huán)境的限制和對接地裝置的敷設情況了解甚少，又或對接地電阻及其測量方法認識不深刻，導致測量工作中隨意性比較大，測量出的接地電阻值誤差較大，無法準確測量出接地電阻實際數(shù)值。防雷接地電阻測量誤差的來源有環(huán)境誤差、人員誤差、方法誤差和裝置誤差。地理地質環(huán)境的變化、誤讀、測量儀結構不完善以及安裝調整不當?shù)榷紩е聹y量誤差的產(chǎn)生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統(tǒng)誤差、隨機誤差、粗大誤差。防雷接地電阻檢測的主要誤差表現(xiàn)為粗大誤差，即因測量條件突變所導致的明顯超出真實值的誤差，應按一定規(guī)則消除。系統(tǒng)誤差和隨機誤差可以通過檢定修正法、代替法、對稱測量法、交換法和增加測量次數(shù)等方法予以限制或消除。本文重點探討接地電阻測量中的主要誤差源——環(huán)境誤差，即因測量的地理地質環(huán)境所導致的粗大誤差。

2 接地電阻的測量原理和誤差源診斷

2.1 電阻測試儀

目前，某省常用的接地電阻測試儀為日產(chǎn)“Model4102”。其工作原理是在測量接地體的接地電阻時，通過電源電路產(chǎn)生一個800 Hz、20 mA的交流電，并在C端輸出。通過遠端的接地地極與接地體在E端形成回路，在另一端子P檢測接地體的接地電阻。如果P端可以檢測到20 A的交流電壓接地體的接地電阻為10 Ω，那么通過檢測P點的交流電壓就可測量出接地體的接地電阻。電阻測試儀的工作原理如圖1所示。

當接地裝置周圍的土壤性質均勻一致，電阻率坡度小時，接地電阻測量值的誤差就會相對較小，即測樁以任何方向所測得的值都相差不大。但在實際測量中，常遇到的問題是電阻率的坡度較大，導致在不同方向所測得的接地電阻值差異較大，由此造成的粗大誤差應在測量結果中予以消除。

2.2 裝置和地下金屬管道復雜

在加油站、化工廠等很多建筑物之間，相關聯(lián)場所的接地裝置和地下金屬管道比較復雜。這也可能引起接地電阻測量不穩(wěn)。正常檢測連線時，金屬管道改變了測量儀器各端的電流走向，常引起測量值為0或為負值的現(xiàn)象。如果地下金屬管線和防雷接地裝置相互連接，電壓探棒正好處在金屬管道或離金屬管道較近的水平方向，地下金屬管線直達接地裝置，那么土壤電阻率實際上就是金屬材料的電阻率。這時，電壓探棒所插位置并不代表相對于接地裝置的遠方零電位處，電壓探棒與接地極越近，接地極與電壓探棒間的電位差就越小。由Rg=U/I可知，接地電阻的測量值小于真實值。

2.3 地電容抗的計算

地電容抗為：

. （1）

式（1）中：f——頻率，Hz；

c——電容，F(xiàn)。

接地電阻測試儀選定的工作頻率應與地電容抗耦合，否則不能消除電容抗的影響。如果因測試儀老化而使儀器中的電容元件參數(shù)改變，引起振蕩頻率改變，則測量值與真實值之間存在偏差。

2.4 接觸不良

由于4102接地電阻測試儀接線連接處經(jīng)常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現(xiàn)，造成時斷時通的現(xiàn)象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現(xiàn)氧化現(xiàn)象后也可能造成接觸不良。如果被測接地極氧化嚴重，也會影響測量讀數(shù)。

2.5 電磁場影響

在大功率的發(fā)射基地附近，發(fā)出的電磁場會直接影響指針的讀數(shù)，使測量值失真。例如漏電現(xiàn)象在接地裝置周圍存在著電位差、被測接地極本身存有交變交電流、用電設備絕緣性能差、部分短路引起的泄漏電流、引下線附近有高壓電源、早期建筑物電氣線路接線零亂。在防雷接地裝置的周圍或防雷接地裝置上有電力工作接地時，由于三相電源的負載不平衡等原因，移動生產(chǎn)樓、微波站、通信基站、高壓變電所和高壓線路附近的大功率設備頻繁啟動時，會使工作接地電位升高。由

可知，Rg隨電場強度的變化而變化，這是因為在測

量時見到的接地電阻測試儀指針擺動不定，從而直接影響到接地電阻。

3 減少接地電阻測量誤差的方法

減少接地電阻測量誤差的方法有：①了解測量的地理、地質狀況，盡可能在接地極與測樁間找到電阻率較好，均勻、可靠的土壤。詢問知情人士或查看地下隱蔽工程的施工圖紙，了解地下管道的布置和走向，并查看防雷接地布置圖，使測量儀的電壓、電流探棒避開地下金屬管線，以避免土壤電阻率坡度變異太大引起的粗大誤差。②測量時，電壓、電流探針與接地極間的距離應滿足儀器說明書要求的距離。在測量過程中，由于注入接地極的電流保持不變，電壓探棒距接地極越近，接地極與探棒之間的電壓就越小，測量值也隨之變小。多次實驗表明，使用4102型接地電阻測試時，因注入的電流相對較小，電壓極與被測接地極相距約10 m為宜。③多點次測量法。采用多點次測量法可限制或減少隨機誤差。在測量結果值的計算過程中，根據(jù)萊特準則，殘余誤差大于標準差3倍的測得值均應舍去。已選用的準則可重復運用，直至所保留的測得值不再含有粗大誤差為止。④針對在接地電阻測試儀選定的工作頻率下，因儀器老化等原因引起的振蕩頻率改變、不與地電容抗耦合，造成測量值偏差于真實值的情況，應及時檢修或淘汰有問題的儀器。⑤地電位的檢測和排除。在測量中發(fā)現(xiàn)儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產(chǎn)4102型有測定地電壓功能，當電壓、電流探棒用接地電測試的方式連接好后，按“AC.V”鍵，就可以測量地電位。當?shù)仉娢淮笥?0 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現(xiàn)附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當?shù)仉妷盒∮?0 V時，可再測量接地電阻?？偟脑瓌t是不允許讀數(shù)指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數(shù)指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數(shù)為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現(xiàn)的誤差主要是由土壤各部分的電阻率不均勻而導致的。在測量工作中，要避免重大的誤差，保證接地電阻測量的準確性，進而提高接地裝置以及整個防雷系統(tǒng)的性能，我們就要加強對技術人員技能的訓練，仔細分析測量得到的數(shù)據(jù)，確保防雷工作的有效性。

參考文獻

[1]王惠芳.氣象觀測場直擊雷防護裝置的改進[J].氣象與環(huán)境科學，2011，34（2）.

[2]李虹.基于防雷接地需求的土壤結構模型研究[J].氣象與環(huán)境科學，2012，35（2）.

〔編輯：王霞〕endprint