防雷接地電阻測量誤差分析及處理對策

羅雪敏

【摘 要】本文借助理論分析和實踐經(jīng)驗的總結(jié)，主要研究防雷裝置的檢測情況，并結(jié)合著科學(xué)的技術(shù)手段來詳細分析出接地電阻測量中出現(xiàn)誤差的相關(guān)原因。旨在分析可能會存在影響誤差的因子，對其造成的危害分析，從而更好地優(yōu)化防雷接地電阻的測量精確值，促進檢測效果逐步趨于穩(wěn)定。

【關(guān)鍵詞】防雷接地電阻；測量誤差分析；處理對策；測量值；零電位

一、前言

對于防雷接地電阻來說，想要對其阻值進行一個較為精確的測量，必須使得整個防雷接地電阻的測量過程精細化，才會得到最終的一個防雷接地電阻真值，這個真值是唯一的，具備一定的特殊性。但是在這一過程中，往往會由于復(fù)雜的外部環(huán)境影響、電磁作用力影響等，在進行防雷接地電阻阻值的測量時，最終所得到的結(jié)果是很多個，具有一定的迷惑性，嚴重影響了整個防雷接地電阻阻值檢測的精確結(jié)果。因此，針對于防雷接地電阻的阻值檢測來說，必須要求相關(guān)的行業(yè)人員從理論和實踐兩方面入手，對造成阻值多樣性的影響因子做出分析和研究，從而采取科學(xué)化的技術(shù)手段來盡可能地保證防雷接地電阻的阻值。

二、造成防雷接地電阻阻值測量出現(xiàn)誤差的原因

從造成防雷接地電阻阻值檢測誤差的影響因子角度來看，通過對大量的防雷接地電阻阻值檢測文章進行綜述、對實際工作過程中的經(jīng)驗相應(yīng)的總結(jié)，能夠發(fā)現(xiàn)造成防雷接地電阻阻值出現(xiàn)誤差的原因主要有四類，分別是裝置方面造成的誤差、環(huán)境影響帶來的誤差、人員操作失誤或者不規(guī)范造成的誤差以及防雷接地電阻阻值測量方法所帶來的誤差。針對于一些比較容易克服的非技術(shù)性原因來說，常常會由于在進行防雷接地電阻阻值測量的過程中一些實際使用的測量儀器有問題、結(jié)構(gòu)存在誤差、安裝并不完善、也可能由于中途停電或者外部電磁力對防雷接地電阻阻值檢測儀器帶來的影響而造成了嚴重的測量誤差。另外，由于對防雷接地電阻阻值檢測的讀取是通過人員的肉眼來觀察的，人員生理因素造成管道誤差也是不可避免的。除此以外，在進行防雷接地電阻阻值檢測的過程中，其實造成消極影響和檢測結(jié)果不精確的主要原因還是外部環(huán)境所打來的嚴重誤差[1]。

從防雷接地電阻阻值測量誤差對測量結(jié)果造成影響的方面來看，防雷接地電阻阻值的測量誤差能夠分為系統(tǒng)性的誤差、隨機性的誤差以及粗略性的誤差。這其中，造成防雷接地電阻阻值出現(xiàn)誤差的主要表現(xiàn)是粗略性的誤差，也就是說由于測量條件發(fā)生了突然性的變化而二道的明顯超過預(yù)期估計值的誤差，這一種誤差本質(zhì)四屬于統(tǒng)計結(jié)果中的異常性結(jié)果，因此必須要按照相應(yīng)的行業(yè)標準和技術(shù)指標對其進行挑選的剔除。而針對于在防雷接地電阻阻值檢測過程中能可能會出現(xiàn)的系統(tǒng)誤差和隨機誤差來說，也是可以借助相應(yīng)的技術(shù)手段來進行避免，主要可以利用防雷接地電阻阻值檢測結(jié)果修正法、代替法、對稱測量法、交換法、增加防雷接地電阻阻值的測量次數(shù)等物理手段的操作控制方式及時消除和限制在防雷接地電阻阻值檢測中出現(xiàn)的誤差。

三、防雷接地電阻阻值的測量原理與誤差診斷

（一）電阻測試儀的選取

在本次實驗的研究過程中，多采用的當雷接地電阻測試儀為日本所生產(chǎn)的“Mode14102”，該種電阻測試儀的工作原理如下：當需要進行測量的防雷接地電阻與電阻測試儀聯(lián)系在一起的時候，打開電源之后哦，電源電路就會產(chǎn)生一種800Hz，3mA的恒定交流電，然后將這種恒定交流電通過C端口進行輸出。通過遠端的芥蒂地基與接地體在E端口形成了一個完善的回路，在另一端子P檢測到了相應(yīng)的防雷接地體的電阻值。這時候，如果在P端口相應(yīng)的儀器所檢測到的交流電壓接地體的交流電流為20A，電阻值為10Ω，這一檢測結(jié)果就是具備較強精確性的。在這一過程中，還需要考慮到由于土壤土質(zhì)對于防雷接地電阻阻值造成的嚴重影響。當防雷接地裝置周圍的土壤性質(zhì)比較穩(wěn)定且均勻的時候，造成電阻率的坡度會比較小，這時候進行防雷接地電阻阻值檢測的時候所產(chǎn)生的誤差相對來說就會比較小。但是，這僅僅只是理想化的狀態(tài)，在進行實際防雷接地電阻阻值測量的時候，接地裝置周圍的土壤土質(zhì)情況并不具備均勻性，反而更加復(fù)雜，因此在不同的方向所檢測到的防雷接地電阻阻值差異性比較大，就會造成我們在上文中所提到的粗略性誤差出現(xiàn)[2]。

（二）接地裝置與地下金屬管道的復(fù)雜性

對于一些大型工廠、加油站、汽修站等區(qū)域來說，這些場所與周邊場所關(guān)聯(lián)的接地裝置和地下金屬管道不僅數(shù)量大，而且系統(tǒng)性復(fù)雜，這就很容易由于外部環(huán)境的復(fù)雜性而造成一定的防雷接地電阻阻值出現(xiàn)誤差。這是因為在進行常規(guī)化的防雷接地電阻阻值檢測連線的時候，金屬管道會在受到電流或者電壓的影響下而出現(xiàn)外部的磁場力和電場力，從而很容易改變防雷接地電阻阻值檢測儀器中各個端口的電流走向，很容易出現(xiàn)防雷接地電阻阻值的測量結(jié)果呈現(xiàn)為0或者負數(shù)的情況。除此以外，當?shù)叵陆饘俟芫€和相應(yīng)的防雷接地裝置進行相互連接的時候，電壓探棒正好處于金屬管道或者距離金屬管道比較近的一個水平方向上，導(dǎo)致防雷接地電阻阻值的檢測出現(xiàn)了較大的差異化。這時候，電壓探棒距離接地的位置就會產(chǎn)生一個相互關(guān)系，當兩者之間的距離比較接近的時候，接地極與電壓探棒之間的電位差就會變得越來越小，這一數(shù)值的計算借助Rg=U/I公式就可以進行分析研究。

將公示細化如下：

Rg=U/I=U/（φsjnds）=U/[φs（En/ρ）ds]=U/[（1/ερ）φsDnds]= ερU/Q==ε0ρ/C（Ω）。

這其中，Jn代表地電流的密度，其單位為A/m2；En代表電場強度，其單位為V/m；ρ代表的是實際進行防雷接地電阻阻值測量區(qū)域的土壤電阻率，其單位為Ω`m；Dn代表的是電位移，其中DnεEn，其單位為C，簡稱為庫侖；ε表示為介電系數(shù)，其單位為F/m；Q代表的是電量，而且Q的計算公式為Q=φsDnds。

（三）地電容抗的計算

地電容抗的計算公式如下：

Xc=1/2πfc。

這其中，f代表頻率，其單位為Hz；C代表電容，其單位為F。

四、消除或減少防雷接地電阻阻值測量誤差的方法

（一）了解測量區(qū)域的地質(zhì)狀況

只有通過對防雷接地電阻阻值測量區(qū)域的地理、地質(zhì)情況進行研究，盡可能地在接地極與測試樁之間找到電阻率較為均勻的土壤，減少粗略性誤差的出現(xiàn)。

（二）進行抗干擾設(shè)計

第一種措施就是采取單電接地的方式，將各個級別單元電路的地線連接在同一個點上，使得整個防雷接地電阻阻值檢測系統(tǒng)的運行過程不會出現(xiàn)環(huán)形地回響，有效避免了地環(huán)流的出現(xiàn)。第二種措施則是串聯(lián)接地，這種方式看起來雖然不是很合理，但是由于其操作手法較為簡單，這就必須要求一般功率地線和機械地線連接成為一個整體，然后再將其連接到各自應(yīng)該接到的地線上，最后連接到機殼地上，減少干擾因素的影響。

五、結(jié)束語

總而言之，為了能夠使得防雷接地電阻的阻值測量具備相應(yīng)的精確性，就必須要對接地裝置的相關(guān)重要參數(shù)進行衡量。尤其是要針對于接地裝置接地電阻的三個組成部分進行分析，將接地本身的電阻、接地極與土壤接觸部分的接觸電阻等進行避免，采取的是地電位的檢測和排除，從而盡可能地減少由于土壤的不同而導(dǎo)致的土壤電阻率不同所造成的影響。

【參考文獻】

[1]景東平. 接地電阻的測量誤差分析[A]. 中國氣象學(xué)會.第35屆中國氣象學(xué)會年會 S19 雷電物理和防雷新技術(shù)——第十六屆防雷減災(zāi)論壇[C].中國氣象學(xué)會：中國氣象學(xué)會，2018：3.

[2]樊翠玲，晁紅芬，李瑋.基于改進云模型算法的微小電阻測量誤差分析[J].長江工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2018，35（03）：23-26+49.