防雷接地电阻值测试影响因素分析

　　接地是现代防雷技术最重要的环节，无论是直接雷防护还是雷电的静电感应，电磁感应和雷电波入侵的防护技术，最终是把雷电流送入大地。因此，防雷接地电阻值是判定防雷工程是否合格的重要依据，也是衡量防雷接地效果的主要技术指标。而防雷接地电阻的真实值只有一个，具有唯一性。但因测量方法、测量仪器、测量条件、操作人员等多种因素的影响，测量数据都在一定程度上偏离真实接地电阻值。因此如何提高接地电阻测量的准确性，从而提高检测数据的可信度，对防雷接地工程合理节约材料和对接地工程的施工是否达标，都具有重要意义。

　　一、接地电阻测量基本原理分析

　　在实际防雷接地电阻检测中，经常会出现同一接地体，采用不同的方位、测量方法、方式，测出的接地电阻值不同，且相差甚远。这些差异较大的测试结果，到底哪个较为符合客观实际？又该如何选取正确的接地电阻值？

　　本文主要对常用的小地网检测仪如DER2571、METREL的K-2127等检测仪器进行分析。那么，何为接地电阻？一般而言，向接地网注入1A的电流，接地网对大地的无限远处零电位所产生的电位差为该地网的接地电阻。

　　如上图所示，E点为接地体（理想化为单点接地），C点为测试仪的电流极。图中曲线为地表的等电位线，过P点的垂直线为零电位线，零电位线延伸到无限远处。EC的距离应为接地极深度的5倍，EP的距离应为接地极深度的2.5倍，测试仪的电位极在P点。按照接地电阻的定义，接地电阻R应为E点至无限远处零电位的电位差U与测试仪从E点至C点的电流I之间的比值，即R=U/I。

　　上图为接地网测量时辅助接地极P、C的布置。接地电阻测量仪的E端应接在地网的边缘上，EC的延长线要通过地网的中心G点。当地网的最大外径为D时，取E点到电流探针C点的距离为EC=5D时，地网周围地表的等电位线沿地网周围平均分布，电位极P处才有可能接近于真实零电位线。这样测得的接地电阻R才会比较真实。

　　依据经验分析，理想化的检测前提条件为：土壤在测试范围内平坦且水平方向和垂直方向均匀分布，导电能力上呈各向同性，地下无金属管道等影响等电位线发生畸变的外来因素。任何不满足前提条件的干扰因素，都会导致接地电阻的测试结果和实际情况存在偏差。另外土壤特性、地下杂散电流、仪器精度和人为操作也会对测试结果产生影响。影响接地电阻测试准确性的因素很多，要想做到完全准确几乎不可能，只能尽可能地接近真实值。

　　二、影响接地电阻测量值主要因素分析

　　1.水平和垂直方向土壤特性变化的影响

　　一般而言，接地网周围的土壤结构和成分并不一样，含水量也不尽相同，这些差异直接导致了土壤在各水平方向上导电能力的不一致，也使得等电位线在水平面上发生畸变。由此，电位极P在EC点的中点2.5D处的电位就可能不是零电位。针对“绿地中央”项目的检测情况分析，从上图的等电位线模拟分布图可以看出，只有东南向红色粘土层区的等电位线分布略显均匀，将P、E极探针打在这个区域才能较真实反映出地网的实际接地电阻。所以说此项目的接地工程应符合设计要求。因此，对于周边土壤环境复杂的区域，防雷检测时必须要多次测量、综合分析，才能得出正确结果。

　　此外，垂直方向土壤的变化对测试结果也存在一定影响。大多数项目在施工过程中都会有在周围取土后回填的情况。回填时一般都将建筑垃圾回填，这些回填的建筑废弃物和土壤的导电特性存在差异，而且回填土存在较多空隙，密实度和土壤也差别很大。由于时间短回填土的含水率也不高，使得检测结果往往失去真实性。因此检测时应尽可能找有原生土的区域打接地桩，回填土不厚的区域可除去表面回填浮土再打入接地极。这样的测试结果才更接近真实值。

　　2.地下金属管网的影响

　　对于市区的施工项目，由于周围建筑密集，地下管网错综复杂，对接地电阻测试的影响很大。使用K-2127接地测试仪在城区使用四线法检测时，经常遇到显示结果为0.00Ω。其实，当EP所在直线与地下金属管道恰好重合时，EP两点的电位有时相同，也就是说EP之间的电位差为0，根据公式R=U/I，可知测试结果必然为零。为了尽可能减小地下金属管网的影响，检测时应尽量远离地下管网分布区，实在无法避开时，应尽可能使EPC三点连成的直线垂直于金属管道的走向。

　　3.噪声电流、电压的影响

　　接地测试仪对大地的噪声电压、杂散电流等干扰信号也比较敏感，一般在仪器说明书里都有比较详细的说明，检测人员使用前必须仔细阅读。以K-2127为例，当噪声电流大于2.1A、噪声电压大于5V时仪器会自动报警。当出现噪声报警信号时，应使P、C极远离干扰源，或将测试设备的电源暂时关掉以降低噪声电压后再进行测试。

　　4.电流、电位接地桩位置的影响

　　如果电位极P、电流极C的土壤电阻率RP、RC太高，同样对检测结果会产生较大影响。一般当RP、RC≥50kΩ时，测量结果不能采用。现在的测试仪也有这种情况的自动报警装置。测量时要注意将辅助接地极P、C极插入潮湿的土壤中，对于特别干燥的土壤可以浇足够的水使土壤湿透后再打入接地极进行检测。

　　5.仪器本身的影响

　　目前常用的小地网检测仪器本身由于设计和工艺的原因，对环境的温湿度有一定的要求。一般情况下接地测试仪的工作温度范围在0℃至40℃之间，湿度在80%以下。温湿度超出工作环境要求时，检测结果会存在一定偏差。当仪器电池电量不足时，仪器会显示电量不足，检测时同样应该注意，否则将影响检测结果。

　　6.被测接地极本身因素

　　用电设备的绝缘问题，部分短路引起的漏电现象、引下线附近有并接的高压电源的干扰、零地混接等可引起被测接地极本身存在交变电流，使零地电位过大，影响接地电阻的测量准确度。

　　7.电磁环境的影响因素

　　检测区域附近有大功率的发射基地，如雷达、移动、微波、卫星等基站时，或检测区域在高压变电所及高压线路、大功率设备频繁启动场所附近时，会出现较强的电磁场干扰。在检测过程中使用功率大的对讲机，也会对测试结果有一定的影响。在检测高层建筑时，因测试加长线垂在高空，如同一根天线将空中无线电、电磁杂波等信号经测试线引入仪表，产生严重干扰，使测量数据跳动。

　　三、接地电阻测量取值的合理性方法

　　从以上分析可以看出，在实际接地电阻测量中，用完全正确的方法获得完全符合接地电阻标准定义的“真实接地电阻值”难以实现。同时，由于天气、气候环境的变化，以及接地装置周围环境的改变，特定接地极的接地电阻也是不断改变。因此可以认为，特定接地极的“真实接地电阻值”也是不存在的。对接地电阻的测量目标，就是要获得与“真实接地电阻值”最接近的接地电阻值或是该接地极的“有效接地电阻值”。

　　为实现上述目标，结合对接地电阻测量值影响因素的分析，应采取如下方法：严格按照规范采用正确的接地电阻测量方法和测量工具设备；正确使用测量工具设备，排除外围干扰因素；严格执行测量程序和数据获取方式；结合接地装置的实际环境情况，对测量获得的数据进行合理性分析和检验评估，确定最合理的测量数据。

　　四、总结

　　本文通过对防雷接地电阻测量的基本原理分析，以及实际案例的分析，揭示了影响接地电阻检测准确性的主要影响因子，并提出一套接地电阻检测取值方法，期望对防雷接地电阻的检测及接地工程的节约施工有一定的指导意义。

　　文/吴运策 罗焕娟 刘越屿 王建波