在防雷檢測(cè)和竣工驗(yàn)收過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到大型接地網(wǎng)，其對(duì)角線長(zhǎng)度超過(guò)100m。由于測(cè)量規(guī)范要求的布線距離很長(zhǎng)，例如電流極距離為接地網(wǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度的4～5倍，接地網(wǎng)越大，則需要布線的距離越長(zhǎng)。許多測(cè)試對(duì)象周邊的布線條件復(fù)雜，放線困難，工作量大，不少檢測(cè)公司人員采取縮短布線距離，或者直接在大型接地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測(cè)量，那么這種測(cè)試方法是否正確呢?
1、接地電阻測(cè)試的概念
接地電阻的概念：接地裝置工頻接地電阻的數(shù)值，等于接地裝置的對(duì)地電壓與通過(guò)接地裝置流入地中工頻電流的比值。接地裝置的對(duì)地電壓是指接地裝置與地中電位場(chǎng)的實(shí)際零位之間的電位差。
用于接地裝置電阻測(cè)量的設(shè)備稱為接地電阻測(cè)量?jī)x它又稱為或接地電阻表、接地?fù)u表或接地兆歐表，主要用于電氣設(shè)各以及避雷裝置等的接地電阻的測(cè)量。它的組成形式很多，如電位計(jì)式、電橋式、電動(dòng)系流比計(jì)式等。不同類型的接地電阻測(cè)量?jī)x的基本原理是一樣的。
測(cè)試接地電阻常用的方法有電位降法、三極直線法和三極夾角法，根據(jù)其測(cè)試原理可知，電位降法和三極直線法都是在電壓極P處于對(duì)地電壓零電位的位置時(shí)所測(cè)得的數(shù)值進(jìn)行接地電阻計(jì)算的，而三極夾角法通過(guò)數(shù)據(jù)的修正來(lái)計(jì)算，但其電壓極P也應(yīng)處于零電位位置。因此，準(zhǔn)確尋找零電位的位置是各種測(cè)量方法確定電壓極引線長(zhǎng)短的基礎(chǔ)。
接地電阻是指接地裝置流過(guò)工頻電流時(shí)所呈現(xiàn)的電阻，包括接地線電阻、接地體電阻、接地體與大地之間的接觸電阻和大地流散電阻。其中，接地線與接地體的電阻很小，而大地流散電阻較大。
當(dāng)電流經(jīng)接地體而流入大地時(shí)，電流呈半球狀從接地體向四周擴(kuò)散，如圖所示。越靠近接地體，擴(kuò)散電流密度越高；距接地體越遠(yuǎn)，擴(kuò)散電流密度越低。在距接地體20m處，擴(kuò)散電流密度近似為0。所以把接地體周圍20m范圍內(nèi)接地體與大地接觸的接觸電阻和大地流散電阻稱為接地電阻。
只有接地裝置的接地電阻符合安全規(guī)程中規(guī)定的數(shù)值時(shí)，才能可靠地保證電氣設(shè)各的安全運(yùn)行和工作人員的人身安全。例如：安全規(guī)程中規(guī)定一般工作接地的接地電阻值不大于4Ω；重復(fù)接地的接地電阻值不大于10Ω；在1kV以下中性點(diǎn)直接接地或不接地的供電系統(tǒng)中，其保護(hù)接地電阻值不大于4Ω；當(dāng)配電變壓器或電機(jī)額定容量在100kV·A以下時(shí)，保護(hù)接地電阻值不大于10Ω；在高壓大接地短路電流系統(tǒng)中的保護(hù)接地電阻值不大于0.5Ω。
參考資料：幾種主要的接地類型
一、安全保護(hù)接地
安全保護(hù)接地是把與電器設(shè)備帶電部分相絕緣的金屬外殼或機(jī)架同地之間做良好的接地稱為安全保護(hù)地。若機(jī)殼不接地則機(jī)殼帶有較高電位，人體接觸后就有觸電的危險(xiǎn)，當(dāng)絕緣被擊穿時(shí)，接地短路電流將沿著接地線和人體兩條通路同時(shí)流入大地。通常計(jì)算機(jī)機(jī)房使用的交流設(shè)備的機(jī)殼（如：空調(diào)機(jī)、穩(wěn)頻穩(wěn)壓裝置、變壓器、UPS備份電源等設(shè)備的外殼）也應(yīng)按有關(guān)電器規(guī)范進(jìn)行接地處理。
二、防雷接地
防雷接地是組成防雷措施的重要部分。其作用是把雷電流引入大地。建筑物和電氣設(shè)備的防雷主要是采用避雷器(包括避雷針、避雷帶、避雷網(wǎng)和消雷裝置等)。避雷器的一端與被保護(hù)設(shè)備相接，另一端連接接地裝置。當(dāng)發(fā)生直擊雷時(shí)，避雷器將雷電引向自身，雷電流經(jīng)過(guò)其引下線和接地裝置進(jìn)入大地。此外，由于雷電引起靜電感應(yīng)副效應(yīng)，為了防止造成間接損害，如房屋起火或觸電等，通常也要將建筑物內(nèi)的金屬設(shè)備、金屬管道和鋼筋結(jié)構(gòu)等接地；雷電波會(huì)沿著低壓架空線、電視天線侵入房屋，引起屋內(nèi)電器設(shè)備的絕緣擊穿，從而造成火災(zāi)或人身觸電傷亡事故，所以還要將線路上和進(jìn)屋前的絕緣瓷瓶鐵腳接地。
三、工作接地
工作接地是為了使系統(tǒng)以及與之相連的儀表均能可靠運(yùn)行并保證測(cè)量和控制精度而設(shè)置的接地。它分為機(jī)器邏輯接地、信號(hào)回路接地、屏蔽接地，在石化和其它防爆系統(tǒng)中還有本安接地等等。
四、聯(lián)合接地
聯(lián)合接地方式也稱單點(diǎn)接地方式，即所有接地系統(tǒng)共用一個(gè)共同的“地”。聯(lián)合接地有以下一些特點(diǎn)：
（1）整個(gè)大樓的接地系統(tǒng)組成一個(gè)籠式均壓體，對(duì)于直擊雷，樓內(nèi)同一層各點(diǎn)位比較均勻；對(duì)于感應(yīng)雷，籠式均壓體和大樓的框架式結(jié)構(gòu)對(duì)外來(lái)電磁場(chǎng)干擾也可提供10－40dB的屏蔽效果；
（2）一般聯(lián)合接地方式接地電阻非常小，不存在各種接地體之間的耦合影響，有利于減少干擾；
（3）可以節(jié)省金屬材料，占地少。
由上不難看出，采用聯(lián)合接地方式可以有效抑制外部高壓輸電線路的干擾。
防靜電接地的接地線應(yīng)串聯(lián)一個(gè)1MΩ的限流電阻，即通過(guò)限流電阻與接地裝置相連。接地電阻不是越小越好嗎？為何還要串聯(lián)電阻？
計(jì)算機(jī)接地是以接地電流易于流動(dòng)為目標(biāo)，要求接地電阻越小越好。計(jì)算機(jī)中心的接地應(yīng)盡量減少噪音引起的電位變動(dòng)，同時(shí)應(yīng)注意信號(hào)電路與電源電路、高電平電路與低電平電路不能使用同一共地回路。對(duì)傳輸帶寬要求較高的網(wǎng)絡(luò)布線，應(yīng)采用隔離式屏蔽接地，以防止靜電感應(yīng)產(chǎn)生干擾。在設(shè)計(jì)上力求簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)和實(shí)效；接地如能和屏蔽有效地結(jié)合起來(lái)，將能更好地解決干擾，抑制噪音。
2、接地體周圍的電壓降和電位分布
雷電流或故障電流迅速通過(guò)接地極導(dǎo)入大地時(shí)，在其周圍土壤上產(chǎn)生電位。以單根管樁接地體為例，在土壤電阻率均勻的場(chǎng)地，當(dāng)電流從接地體中流出時(shí)向土壤的各個(gè)方向擴(kuò)散。在土壤電阻率均勻、接地體與大地緊密接觸的情況下，流入地中的電流通過(guò)接地極向大地呈半球狀散流，單根接地裝置周圍電位分布圖如圖1所示。因此，將電流通過(guò)接地極向大地流散時(shí)產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍稱為流散區(qū)。
由圖1可見，離接地體愈近，電流密度愈大，電壓降也愈大;當(dāng)電流流經(jīng)距接地體很遠(yuǎn)的地方時(shí)，由于電流密度非常小，實(shí)際電壓降接近于0。
圖1 單根接地裝置周圍電位分布圖
試驗(yàn)證明：在距單根接地極20m以外的地方，圖1單根接地裝置周圍電位分布圖位已趨近于0，該處就屬于接地裝置對(duì)地電壓的零電位。
多根接地裝置周圍散流電阻分布如圖2所示。由圖2可知，多根接地裝置由于屏蔽作用，其散流區(qū)更大，零電位的位置更遠(yuǎn)。
圖2 多根接地裝置周圍散流電阻分布
由此可以得出，零電位存在于散流區(qū)之外，接地體越多，散流區(qū)越大，零電位的位置也越遠(yuǎn)。散流區(qū)的大小取決于地網(wǎng)的形狀、大小和尺寸。
3、采用縮短布線距離的方法測(cè)量接地電阻以單根接地裝置采用電位降法測(cè)量接地電阻為例。
3.1 電壓極P在散流區(qū)內(nèi)部，電流極C在散流區(qū)外正常布置電壓極P在散流區(qū)內(nèi)部時(shí)如圖3所示。
圖3 電壓極P在散流區(qū)內(nèi)部
可知，根據(jù)U-X變化曲線，曲線平坦處為電位零點(diǎn)，即P點(diǎn)位置，與曲線起點(diǎn)間的電位差即為接地裝置E的電位降Um，接地裝置E的接地電阻R=Um/I，此值即為接地電阻的真實(shí)值。當(dāng)縮短電壓極引線長(zhǎng)度時(shí)，電壓極有可能布置在散流區(qū)內(nèi)，電壓極位于P1位置時(shí)，其位于接地裝置散流區(qū)之內(nèi)，測(cè)量值U1
當(dāng)電壓極位于接地裝置散流區(qū)內(nèi)時(shí)，所測(cè)接地電阻值小于真實(shí)值。因此，電壓極P應(yīng)位于接地裝置散流區(qū)之外。
3.2 電壓極P、電流極C都在散流區(qū)內(nèi)部電壓極P、電流極C在散流區(qū)內(nèi)部如圖4所示
圖4 電壓極P、電流極C在散流區(qū)內(nèi)部
當(dāng)縮短電壓極和電流極引線長(zhǎng)度時(shí)，由于接地裝置與電流極之間的距離縮小，U-X曲線變得非常陡，使得要準(zhǔn)確尋找到曲線平坦處變得異常困難。雖然理論上接地裝置與電流極之間也存在一個(gè)電位等于0的零點(diǎn)位置(P點(diǎn)位置)，但是電流極與接地裝置間距太小，由于電流的屏蔽作用，電位零點(diǎn)的位置會(huì)發(fā)生偏移，偏移受土壤電阻率和地中管道、地中雜散電流等諸多因素影響，實(shí)際情況中很難準(zhǔn)確尋找到，通常測(cè)量到的數(shù)值會(huì)出現(xiàn)P1、P2位置的情況，即U1Um的情況，所測(cè)得數(shù)值都偏離于真實(shí)值，無(wú)法反映接地裝置的真實(shí)電阻值。
4、大型地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測(cè)量
大型地網(wǎng)接地由多根接地極、接地線等裝置組合而成，其散流區(qū)的分布更加復(fù)雜，在大型接地網(wǎng)內(nèi)部幾乎找不到電位零點(diǎn)區(qū)域，而輔助極位置又無(wú)法和接地裝置保持足夠的距離，故測(cè)量數(shù)據(jù)與真實(shí)值偏差較大。
以網(wǎng)格狀布置的多根接地極為例，當(dāng)在地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測(cè)量，即電壓極P和電流極C都在地網(wǎng)內(nèi)部。大地網(wǎng)內(nèi)部短線測(cè)量布置如圖5所示。
圖5 大地網(wǎng)內(nèi)部短線測(cè)量布置
在網(wǎng)格狀布置的多根接地極內(nèi)部進(jìn)行布線，由于電壓極和電流極無(wú)法和水平接地體保持足夠遠(yuǎn)的距離，故測(cè)量回路如等效圖所示，測(cè)量回路近似于接地裝置電氣完整性測(cè)試，相當(dāng)于測(cè)試接地裝置各部分之間的電氣導(dǎo)通性，其測(cè)量結(jié)果為接地裝置E和電壓極附近接地體之間的電阻值，而非接地裝置E的接地電阻，與測(cè)量的初衷不符。
5、總結(jié)
為了方便而縮短布線距離的方法，其接地電阻測(cè)量結(jié)果與實(shí)際值存在一定偏差;在大型接地網(wǎng)內(nèi)部采用短線測(cè)量的方法，其測(cè)量結(jié)果完全違背測(cè)量的初衷。所以，這兩種接地電阻測(cè)量方法都是不可取的。
接地電阻測(cè)試應(yīng)遵循規(guī)范要求布線，嚴(yán)格按照GB/T21431-2015《建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》要求，遵循其布線距離的要求。
布線時(shí)應(yīng)明確這些概念：
接地裝置最大對(duì)角線長(zhǎng)度；
接地裝置邊緣與電流極的距離；
接地裝置邊緣與電壓極的距離；
輔助極應(yīng)布置在地網(wǎng)散流區(qū)之外。
測(cè)試接地電阻布線還應(yīng)考慮其他因素對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，測(cè)試回路應(yīng)盡量避開河流、湖泊;盡量遠(yuǎn)離地下金屬管路和運(yùn)行中的輸電線路，避免與之長(zhǎng)段并行，與之交叉時(shí)垂直跨越;減小電流線與電位線之間的互感影響等，在今后的檢測(cè)工作中應(yīng)盡量避免干擾因素對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的影響，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性和科學(xué)性。
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