防雷接地電阻測量誤差分析及處理對策

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等都會導致測量誤差的產生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統誤差、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“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。

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常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現，造成時斷時通的現象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現氧化現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。

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，使測量值失真。例如漏電現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)現儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產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。當地電位大于10 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當地電壓小于10 V時，可再測量接地電阻?？偟脑瓌t是不允許讀數指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現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據，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等都會導致測量誤差的產生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統誤差、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“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。

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常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現，造成時斷時通的現象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現氧化現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。

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，使測量值失真。例如漏電現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)現儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產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。當地電位大于10 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當地電壓小于10 V時，可再測量接地電阻。總的原則是不允許讀數指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現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據，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等都會導致測量誤差的產生。按照誤差對測量結果影響的性質，還可分為系統誤差、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“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。

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常彎曲使用，因此容易折斷，而保護套又很難被發(fā)現，造成時斷時通的現象。另外，由于檢測棒夾使用時間過長，出現氧化現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。

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，使測量值失真。例如漏電現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)現儀表指針擺動不定時，說明受到地電位的影響。日產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。當地電位大于10 V時，不允許測量接地裝置的接地電阻。如果發(fā)現附近有電力供電工作接地，可在停止供電時復測地電壓。當地電壓小于10 V時，可再測量接地電阻。總的原則是不允許讀數指針大幅擺動，應盡量使其趨于平穩(wěn)。當讀數指針小幅擺動時，為確保測得值的準確性，以指針擺到最大時的讀數為準。

4 結束語

綜上所述，防雷接地電阻測量出現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據，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