接地电阻的原理和测试方法

接地电阻的原理和测试方法

接地不良会导致停机，但缺乏良好的接地也很危险，并增加了设备故障的风险。

随着时间的推移，具有高湿度和含盐量以及高温的腐蚀性土壤会降低接地棒及其连接。因此，虽然最初安装时接地系统的接地电阻值较低，但如果接地棒被腐蚀，接地系统的电阻会增加。

接地电阻测试仪是帮助您保持正常运行时间不可或缺的故障排除工具。建议至少每年检查一次所有接地和接地连接，作为正常预测性维护计划的一部分。如果在这些定期检查期间测量的电阻增加超过20％，技术人员应调查问题的根源并通过更换或添加接地棒的接地棒进行校正以降低电阻。

什么是接地？

接地实际上包括两个不同的主题：接地和设备接地。接地是从电路导体（通常是中性线）到放置在地球中的接地电极的有意连接。设备接地可确保结构内的操作设备正确接地。

除两个系统之间的连接外，这两个接地系统必须分开。这可以防止电压可能因闪电而发生闪络。接地的目的是为故障电流，雷击，静电放电，EMI和RFI信号以及干扰的消散提供安全通道。

什么会影响接地电阻？

四个变量影响地面系统的接地电阻：接地电极的长度或深度; 接地电极的直径; 接地电极的数量和接地系统的设计。

接地电极的长度/深度

更深地驱动接地电极是降低接地电阻的非常有效的方法。土壤的电阻率不一致，可能无法预测。通过使接地电极的长度加倍，电阻水平通常可以再降低40％。例如，在由岩石组成的区域中，有时不可能更深地驱动接地棒。在这些情况下，包括接地水泥的替代方法是可行的。

接地电极的直径

增加接地电极的直径对降低电阻的影响非常小。例如，您可以将接地电极的直径加倍，并且您的电阻仅会降低10％。

接地电极数量

使用多个接地电极提供了另一种降低接地电阻的方法。一个以上的电极被驱动到地中并且并联连接以降低电阻。为了使附加电极有效，附加杆的间距必须至少等于从动杆的深度。

接地电极的影响范围将相交，如果没有适当的间距，电阻将不会降低。表1提供了各种接地电阻，可以用作经验法则。

表1：作为经验法则使用的接地电阻。

地面系统设计

简单的接地系统包括一个驱动到地面的单个接地电极。使用单个接地电极是最常见的接地形式。复杂接地系统包括多个接地棒，连接，网状或网格网络，接地板和接地回路。

这些系统通常安装在发电变电站，中央办公室和手机塔站点。复杂的网络显着增加了与周围地球的接触量和较低的接地电阻。

土壤电阻率测量

在确定新装置（绿色现场应用）的接地系统设计时，土壤电阻率是必要的，以满足您的接地电阻要求。理想情况下，您会找到阻力最小的位置。使用更精细的接地系统可以克服恶劣的土壤条件。土壤成分，水分含量和温度都会影响土壤的电阻率。土壤很少是均质的，其电阻率会因地理位置和深度而异。水分含量随季节变化，根据地球子层的性质和永久地下水位的深度而变化。建议将接地棒放置在尽可能深的土壤中，因为土壤和水通常在较深的地层中更稳定。

计算土壤电阻率：

此处描述的测量程序使用Wenner方法并使用以下公式：

ρ=2πAR

哪里：

ρ=土壤电阻率与土壤深度A的平均值：欧姆- 厘米。

π= 3,1416。

A =电极之间的距离，单位为cm。

R =来自测试仪器的测得的电阻值，单位为欧姆。

测量土壤阻力

为了测试土壤电阻率，连接地面测试仪，如图1所示。四个接地桩在土壤中以直线定位，彼此等距。地面桩的距离应至少比桩深大三倍。HT5600接地测试仪通过两个外

部接地桩产生已知电流，并测量两个内部接地桩之间的电压降。测试仪使用欧姆定律（V = IR）自动计算土壤阻力。

图1：测试无桩方法中的电流路径

始终建议进行额外的测量，其中桩的轴旋转90 °，因为测量结果经常被地下金属，地下含水层等扭曲和无效。

产生的轮廓可以通过多次改变深度和距离来确定合适的接地阻力系统。土壤电阻率测量经常因地电流及其谐波的存在而受到破坏。

潜在的跌落测量

潜在的测试方法用于测量接地系统或单个电极从现场消散能量的能力。必须断开感兴趣的接地电极。然后将测试仪连接到接地电极。然后，将两个接地桩直接放置在土壤中- 远离接地电极，以进行潜在测试的3极下降。20米的间距通常就足够了。

放置赌注

必须将探头放置在被测接地电极和辅助接地的受影响范围之外，以便在执行3极接地电阻测试时达到最高精度，或者有效阻力区域将重叠并使任何无效测量。

表2是用于设定探头（内桩）和辅助地（外桩）的指南。将内桩（探头）重新定位在任一方向1米处并进行新的测量以测试结果的准确性并确保地桩不在影响范围内。如果读数有显着变化（30％），则应增加被测接地棒，内桩（探头）和外桩（辅助接地）之间的距离，直到重新定位时测量值保持相当稳定。内部桩（探针）。

无法测量

HT5600接地电阻测试仪可以仅使用电流钳来测量多接地系统的接地回路电阻。这种测试技术消除了断开平行接地的危险步骤，以及寻找辅助接地桩合适位置的过程。

您还可以在之前未考虑过的地方进行地面测试：建筑物内部，电力挂架或任何无法接触土壤的地方。

使用这种测试方法，在接地棒或连接电缆周围放置两个夹具，每个夹具连接到测试仪（见图2）。根本没有使用地球桩。通过一个钳位感应已知电压，并使用第二钳位测量电流。测试仪自动确定此接地棒的接地回路电阻。如果只有一条接地路径，则无桩方法将无法提供可接受的值，并且必须使用电位下降测试方法。接地测试仪的工作原理是

并联/多接地系统，网络与任何单一路径（被测试路径）相比，所有接地路径的电阻都将极低。因此，所有平行返回路径电阻的净电阻实际上为零。无法测量仅测量与接地系统并联的各个接地棒电阻。如果接地系统与地面不平行，则要么是开路，要么是测量接地回路电阻。

图2：无桩方法的设置