接地电阻测量及操作问题与应对

接地电阻测量及操作问题与应对

摘要：接地电阻测量对于保障人身安全、设备安全，防隐患于未然具有重

要意义。实际测量中，一般选用双地钉三级法测量接地极和距接地极20m远处之

间的阻值，但可能会遇到测出的接地电阻阻值无穷大、测量时数值不稳无法读数、接地极与两根探针不能保持在一条直线上等问题，影响阻值结果的获取。本文在

明确接地电阻测量地点及测量方法的基础上，就测量常见问题进行梳理，旨在为

实践操作提供一定借鉴。

关键词：接地电阻；双地钉法；三极直线法

接地是确保电力系统可靠运行和人身安全的基础，当电力系统发生故障时，

故障电流通过接地系统迅速泄入大地，将电位降低到接触电压和人体跨步电压安

全值以下，且不会对设备造成二次损害，以保证人身安全和设备安全。实践中，

一般通过测量接地电阻阻值来判断该接地点是否良好，因此接地电阻测量在电力

系统中是一项十分必要的检测。

一、接地电阻是什么？

所谓接地，指的是在电力系统中，由于正常运行、防雷的需要和为了保障人身、设备的安全，将电力系统及其电气设备的某一部分与埋入大地中的金属导体

相连接。实践中，人们在建造房屋或者工作库房时，都会事先把角钢或者扁钢等

金属件埋入2-3m的大地里，构成接地极；然后再通过扁钢或导线引出接地干线，与接地极相连；最后再从接地干线分出不同接地支线引入到房屋建筑内的每个房

间或每个接地点。接地极和接地线的总和，统称为接地装置。一旦发生漏电现象，泄露电流就会顺着接地线汇入接地极流入大地，最后消散在大地无穷远处。经接

地装置流入大地的电流称为扩散电流，也称为入地电流。

所谓接地电阻，通俗来说就是扩散电流流到大地无穷远处这一路上的阻碍电

阻之和。机电设备发生漏电，扩散电流流到大地零电位这一过程的阻碍可以分为

两大部分：第一部分为接地连接部分，是指从仪表、控制设备的接地端子到总接

地板之间导体及连接点电阻的总和，称为连接电阻；第二部分为接地装置部分，

包括接地极自身电阻、接地极与土壤的接触电阻及接地极到无穷远处的大地电阻

之和（大地无穷远处为零电位点）。事实上，接地装置部分的阻值才是严格意义

上的接地电阻。

根据用途不同，接地可以分为保护接地、工作接地、静电接地及防雷接地等

四种。不同情况下，安全所允许的阻值标准也不相同。对于普通的电力设备来说，保护接地和工作接地的阻值均要≤4Ω。但因为静电带来的瞬时电压很高，如果

其阻值太小，扩散电流就会瞬时冲击接地极，造成烧灼等故障，所以静电接地阻

值要大一点，一般需要≤100Ω，这样静电扩散电流能相对“缓慢”地导入大地，避免对接地体造成损坏。同理，防雷接地的阻值也要稍微大一些，一般不超过

10Ω。对于工程师来说，检测接地点是否良好可靠的一个基本方法就是通过测量

其接地电阻的阻值做出判断。

二、如何测量接地电阻的阻值？

接地电阻的阻值大部分来自于接地极到大地零点位之间土壤的电阻，所以测

量点的确定是接地电阻阻值测量的第一步。如果用一个普通的色环电阻类比的话，接地电阻的两端应该分别为被测接地极和大地无穷远处。但如果将大地无穷远处

作为零点位进行测量的话，显然是不符合实际操作逻辑，无法进行测量的。根据

球面积与半径的平方成正比原理，半球的面积将随着远离接地点而迅速增大，也

就是越靠近接地点，电流通路的横截面越小，电阻越大；而相距越远，其横截面

积越大，阻值自然就越小。根据球面阻值公式，在距离接地点20m处，半球面积

已达2500m2，土壤电阻已小到可以忽略不计趋向零。这就是说，远离接地点20m

以外的地方就不会再产生压降，实际上已经是“零电位”了，所以在实际工程中，该点又被称为“电气零电位”。综上所述，接地电阻测量的两端分别是接地极和

距离接地极20m远的地方。

在接地电阻阻值的实际测量中，测量方法的选取也十分重要。有些“新手”

选用普通手持式数字万用表作为测量工具，结果发现无法获取接地电阻的阻值。

究其原因，主要有以下三个：其一，因为大地土壤之所以可以将电流在无穷远处“消散分解”，靠的是地下的电解质离子等，而万用表电阻档测量阻值时，使用

的是直流电，这样就会出现土壤的极化作用，阻值就是无穷大或者偏差极大；其二，一般来说，故障泄露电流的电压相对都比较高，而大多数万用表使用的电源

是9V直流干电池，无法模拟电压相对比较高的扩散电流流入接地极时接地极的

耐受程度，达不到检测该接地点的要求；其三，普通数字万用表的表笔导线通常

为1m，对于被测点与“电气零电位”之间的距离来说，导线距离太短，而如果自

己自制增长版导线，又会无形加大被测点接地电阻阻值的误差。

所以实践中，接地电阻阻值测量一般选用双地钉三级法，即在测试的接地极

E同侧打下两个辅助探针，分别称为辅助电压极P和辅助电流极 C，并且保证三

点呈一条直线来间接测量接地电阻的方法。当给接地装置外部施加恒定电流源

I( 或恒定电压源 U)，计算出接地网上的电压降 U( 或电流值 I)，把电压降 U

与电流 I 相除，就可以得出接地电阻的数值。三者关系如下图所示：

图1 三级直线布线示意图

在三极直线法中，接地装置 E、辅助电流极 C 和辅助电压极 P 三点距离之

间的关系也是测量的关键所在。以半圆盘接地电极为例，互感阻抗的表达式为：R EC=、R EP=、R PC=（其中：ρ为土壤电阻率，α=）。已知距离接地

体20m处的地方为电气上的零电位，即Up=0，所以α=0.5。也就是说，辅助电

压极探针可以打在距离接地极20m的地方，辅助电流极探针可以打在距离接地极

40m的地方。

测试时，可以选择市面上常见的ZC-8型四个接线端的接地电阻摇表，P2C2两个接线端子短接后与被测接地极相连，P1连接20m的电位辅助探针，C1连接40m

的电流辅助探针，而后以150r/min速度摇动手柄，同时转动表盘，等到指针回