接地电阻测试过程及测量结果的不确定度评定

接地电阻测试过程及测量结果的不确定度评定

王红宇1林佩谊2

1.广东普天防雷检测有限责任公司深圳分公司广东深圳518000；深圳市气象服务有限公司广东深圳518001

摘要：对接地电阻进行测量的方法有很多种，如伏安两点法、三极法、四极法等，随着对接地电阻值测试准确性、便捷性要求的提高，倒相法、大电流法、变频法、相位补偿法以及基于功率谱、白噪声、高阶谱的接地电阻测试方法等都在很大程度上降低了接地电阻测试的误差和重复性。随着数字技术和接地电阻测试理论的不断完善与发展，精确度高和便捷性强的新型接地电阻测量设备不断涌现，但是其测试值仍会受到操作人员专业素质、周边环境、施工规范性等因素的影响，导致接地电阻测试值产生误差，因此有必要对其误差原因及应对措施进行探讨。

关键词：接地电阻；测试；不确定

1接地电阻概念

本文论述的接地电阻测试方法是依据现有GB4706.1-2005《家用和类似用途电器的安全第一部分：通用要求》的第27章第5条进行，此条规定了接地措施的限值要求，接地电阻指的是电器易触及的金属部件与接地端子或接地触点之间的连接电阻，而非供电系统中的保护接地电阻，它是评价电器接地连续性的量化指标。接地电阻本身的量值范围属于低值电阻，低值电阻一般指的是1Ω以下的电阻，其量级可以与引线电阻和接触电阻数值相比，因此，消除引线电阻和接触电阻对测量结果的影响就成为测量低电阻时需特别加以考虑的问题。为了测量的需要，总是把测试仪做成具有四个端钮的设备，即一对电流端钮和一对电位端钮，电阻的定义就是两个电流引线与两个电位引线交叉点之间的电阻。根据标准GB4706.1-2005第27.5中规定的试验方法，在电器产品的接地端子和易触及金属部件之间的连接电阻不能大于0.1Ω。

2测量方法分析

伏安法、三极法和钳表法是最常用的三种接地电阻测量方式。伏安法易受外界干扰，工作量大且操作繁琐，已不再使用。三极法和钳表法使用较多，它们各自都有优点和缺点，三极法测量方法简单、得到的结果较准确，但花费的人力物力也较多，效率不高；钳表法相对三极法更简洁，只需将钳表钳住接地线引下线就可以获得接地电阻数据，效率比较高，但可能会有一定误差。

2.1三极法。利用三个参数：接地装置、电流极和电压极，构成三个电极。在杆塔周围设置电压极和电流极，测出电压极P和接地装置G两者的电压差Ug，由接地装置流入地中的电流Ig可以由电流表测量，获得了Ug和Ig，利用欧姆定律Rg=Ug/Ig就可以求出接地电阻Rg。

2.2钳表法。测量原理是采用回路法，对安装有避雷线的多基杆塔且其避雷线直接入地的接地电阻进行测试，被测杆塔、相邻杆塔、引线以及避雷线构成一个闭合回路。测试出整个回路的电阻，其中接地引下线以及避雷线电阻较小可忽略；而相邻杆塔基数多，其并联电阻值较小，也可以忽略掉，所以被测杆塔的接地电阻约等于测量回路的电阻。

3测试过程

3.1测试程序

接地电阻的测试程序可分解为测点选择、测点连接、仪器测量、阻值判定等，详细如下：

（1）测点选择：应考虑电器中易触及金属部件上的点，选取原则是应选择可能使易触及金属部件和接地端子之间的连接电阻较大的部位。外罩不能通过测试时，其内部金属部件也视为易触及部件，同时考虑绝缘失效时可能带电也需进行测试。

（2）测点连接：试验设备的连接线和电器的易触及金属部件及接地装置连接时，一定要牢固可靠，要使测试端子与金属部件之间的接触电阻不影响试验结果，如有涂层应刮去。

（3）仪器测量：连接线和测点连接后实施测量，选取的仪器其空载电压不超过12V的电流的设备，且实测电流要样品额定电流的1.5倍或25A，标准中没有对测试的持续时间进行规定，一般为1分钟，如有怀疑时应进行到稳定状态。

（4）阻值判定：目前接地电阻测试仪一般可以直接读出实测的连接电阻值，其数值不应超过0.1Ω。如果在没有直读测试仪器时，可测试过程中测量样品两端的电压降，用欧姆定律计算出电阻值。

3.2注意事项

①测得的电阻数值不应包括样品电源软线的电阻。②不能让测试端子与被测试金属部件之间的接触电阻影响测试结果。③对测量值有怀疑时，应测稳态的电阻值。由于测试接地电阻的电流较大，在测试时要注意所测试部位之间能否允许通过规定的电流。④因测试电流较大，测试样品连接应可靠，避免损坏样品及影响测量结果。

3.3测试案例

此次接地电阻的测试过程列举了在进行能力比对测试项目中案例：

3.3.1测试样品准备：样品为一个特殊定制的试验盒，有两根引出线，分别标为A和B，试验前，将试验盒放置在稳定的环境中，进行预处理2-3小时，使其和环境达到热平衡，按标准GB4706.1-2005中对环境温度的要求，试验环境温度应保持在23℃±2℃，实际测量实验室环境稳定在21.1℃，环境湿度在68%。2.3.4测试要求：①接地电阻测试仪调整在10A\600mΩ档位下进行测试，测试时间为60s，测试结果为0.080Ω。②接地电阻测试仪调整在25A\300mΩ档位下进行测试，测试时间为60s，测试结果为0.080Ω。测试结果下表。

4引起接地电阻读数不准确的因素

由于测量中，常常出现不稳定的检测值，导致接地电阻接地电阻读数不准（真值偏离）。引起接地电阻读数不准确的因素很多。总结归纳一般有以下原因：

（1）由于接地电阻测试仪是通过探针发射和接收电流来测试接地体的地电阻，所以两探针之间及两探针与接地体之间距离太近时将产生相互干扰，并由此产生误差。因此，在测量时。接地体、电压极、电流极顺序布置，三点成一直线，彼此相距20m。

（2）探针插地深度应大于探针长度的1/4，否则，将产生测试误差。因此。在检测时应尽量将探针打深。

（3）被测接地装置在“公用地”情况下，因设备绝缘不好或短路，引起接地装置对地产生一定的地电压，测量时使读数不稳定。此时应断电进行检测，或有断接卡的地方断开进行检测，避免地电压对检测的影响。

（4）接触不良。被测物体生锈或者检测线折断时，检测时会发现时断时通或者电阻较大的现象。此时应首先除锈，如果仍不能排除，用万用表的电阻档检查检测线的导通性。

（5）检测高层建筑时，使用线过长、过粗，使线阻和感应电压增大而引起测量误差。此时应使用线阻比较低的导线，尽量减小测量误差。

（6）当所测的地方有垫土或沙石等材料时，因上下两层土壤电阻率不同而引起测量误差。此时应打深探针，使它和垫层下的土壤充分接触或避开垫土层，使测量误差减小。

（7）当所检测的接地装置和金属管道等金属物体埋地比较复杂时，可能会改变测量仪器各极的电流方向而引起测量不良或不稳。此时应首先了解接地体和金属管道的布局图，选择影响相对较小的地方进行测量。

（8）因地表存在电位差或强大磁场而引起测量不准确。此时应尽量远离电位差大的地方或强大磁场的地方，如不可避免，应相对缩短检测线，减小测量误差。

（9）未按说明书操作，仪器有故障没有及时维修，仪器不准确或长期没有鉴定等因素，也会引起测量误差。

结语：随着测量理论的不断发展、数字技术的日益成熟，新型接地电阻测量仪器不断出现，测量精度不断提高，但价格昂贵。而传统的接地电阻测试仪虽然测量精度不高，但结合新的测量技术对其进行改进可以提高其精度，仍具有一定的使用价值。

参考文献：

[1]陈雅璁.接地电阻测试中的典型问题探讨[J].电信技术，2010（08）：15-17.

[2]周珊，刘望达.接地电阻测试新技术研究[J].黑龙江科技信息，2010（36）：39.