接地電阻的測量及影響因素分析

張喜飛 呂芳捷 李新忠

【摘要】地線是設(shè)備生命線之一，在各種各樣的設(shè)備工作中起到了不可替代的保護(hù)作用。本論文著重說明了接地電阻在實際中的應(yīng)用以及如何測量和計算接地電阻，測量結(jié)果表明接地極接地深度越深接地極電阻越小，最后闡述了人為降低接地電阻的重要意義。

【關(guān)鍵詞】地線;接地電阻;接地深度

1.引言

地線是接地裝置的簡稱，是用來將電流引入大地的導(dǎo)線，電氣設(shè)備漏電或電壓過高時，電流通過地線進(jìn)入大地。地線在實際生活中應(yīng)用廣泛，做保護(hù)接地時，接地電阻越小越好[1-3]。本論文在前人研究的基礎(chǔ)上[4-6]，對幾種接地方法進(jìn)行了改進(jìn)。測量結(jié)果表明這幾種方法能有效的減小接地電阻。

2.地線的作用

地線是設(shè)備的生命線之一，它在各種各樣的設(shè)備工作中起到了不可替代的保護(hù)作用。（1）家用電器和辦公設(shè)備的金屬外殼都設(shè)有接地線，如其絕緣損壞外殼帶電，則電流沿著安裝的接地線流入大地，以達(dá)到安全的目的，否則會給人身安全造成危害。（2）在高大的建筑物、各類通信系統(tǒng)以及架于建筑物上的各類天線，都裝有避雷針然后用導(dǎo)線將其引到安裝的防雷擊接地系統(tǒng)，以達(dá)到防雷擊的目的。（3）在一些重要部門為防止電磁干擾，對電子設(shè)備加裝屏蔽網(wǎng)，安裝的屏蔽網(wǎng)接入相應(yīng)的接地系統(tǒng)以達(dá)到防電磁輻射的目的。地線的接地電阻的大小應(yīng)根據(jù)接地方式而定，一般情況下采用獨立接地時接地電阻不應(yīng)大于4Ω，采用共用接地時接地電阻不應(yīng)大于1Ω。所謂獨立接地就是各接地線路分別接到獨立的接地裝置上如圖1所示，共用接地是指多個接地線路共用一個共同的接地裝置如圖2所示。

圖1 獨立接地示意圖

圖2 共用接地示意圖

3.什么是接地電阻

工頻電流（工頻是很低的頻率，我國所指的工頻電流就是指50HZ的交流電）從接地體向周圍散流時，土壤呈現(xiàn)的電阻值叫做接地電阻R，接地電阻的數(shù)值等于接地體的點電位U與通過接地體流入大地中電流I的比值。

4.如何測量接地電阻

如圖3所示為測量接地極A的電阻，我們可以在A的兩側(cè)加兩個輔助電極B和C。

圖3 輔助電極示意圖

設(shè)圖3中接地極A的電阻為RA，輔助電極B和C的電阻分別為RB和RC。A與B和A與C之間的土壤電阻分別為RAB土和RAC土。則圖3所示的等效電路圖如圖4所示。

圖4 輔助電極和被測電極組成的等效電路圖

RAB=RA+RB+RAB土

RAC=RA+RC+RAC土

RBC=RB+RC+RAB土+RAC土

以上三式聯(lián)立消去RAB土和RAC土可得：

RA=1/2（RAB+RAC–RBC） ? ? ? ? ? ? ? ①

由①式可知只需用萬用表測量出A、B之間，A、C之間和B、C之間的電阻即可求出接地極電阻RA。在實際測量中輔助電極和被測電極間的距離可選擇在3米左右，輔助電極要與土壤接觸緊密不能松動。

5.接地電阻越小越好

接地線做保護(hù)接地時，接地電阻越小，當(dāng)機(jī)殼漏電時，電流就會通過接地線流入大地越快，若接地電阻比較大，當(dāng)人體接觸漏電機(jī)殼時，人體就會變成接地線，漏電電流將通過人體流入大地，此時將發(fā)生觸電事故。接地線做防雷擊接地時，接地電阻越小，一旦遭遇雷擊時雷電通過地線流入大地越快。接地線做防干擾接地時，接地電阻越小，抗干擾能力越強(qiáng)。

6.如何減小接地線電阻

接地線在各行各業(yè)以及日常生活當(dāng)中都有廣泛應(yīng)用，雖然應(yīng)用的目的與作用不同，但總體來說都是希望接地線電阻越小越好那么如何才能減小接地電阻呢？用鋼管或圓鋼做接地體時垂直接地極的接地電阻[7]：

R=0.336（ρ/L）lg（4L/d）

式中：d為接地極的直徑，單位：m;L為接地極在地中的深度，單位：m;ρ為土壤阻率，單位：Ω·m。在北方含水量大約為20%的黃土地的電阻率約為100Ω·m，以直25mm的單根銅包鋼接地棒為例，在不加降阻劑的情況下接地深度L與接地電阻R的關(guān)系如圖5中黑線所示。

由圖5可知，在條件允許的情況下接地電極接地深度L越大接地電阻越小。在不加降阻劑的情況下要想使接地裝置為直徑為25mm的單根接地棒銅包鋼接地棒在一般的北方土地中的接地電阻小于4Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于33m;要使接地電阻小于1Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于135m。接地極埋入地中的深度L越深接地電阻越小，但在實際應(yīng)用中，135m的深度非常浪費(fèi)材料同時也是是很難實現(xiàn)的。因此，需要人為操作來降低接地電阻。

圖5 單根銅包鋼接地棒接地深度L與接地電阻R的關(guān)系

（1）要減小接地電阻我們可以通過人工處理土壤，減小土壤電阻率來實現(xiàn)。要減小土壤的電阻率我們可以通過增加土壤電導(dǎo)率來實現(xiàn)，可以在接地體土壤周圍加入導(dǎo)電性能好的化學(xué)物即化學(xué)性降阻劑如食鹽、電石灰、電石渣等。食鹽是應(yīng)用最廣泛的降阻劑，但對不同的土壤其降阻效果也不同。如砂質(zhì)粘土用食鹽處理后土壤電阻率可減小1/3—1/2，砂土的電阻率減小3/5—3/4，砂的電阻率減小7/9—7/8;對于巖土壤用1%食鹽溶液浸漬后，其電導(dǎo)率可增加70%。在北方土壤中加入食鹽后，直徑為25mm的單根銅包鋼接地棒的接地深度與接地電阻的關(guān)系如圖5中紅線所示，由圖我們可以看出加入降阻劑后大大降低了接地棒接地電阻。這種方法經(jīng)濟(jì)且降阻效果顯著，在過去的一段時間里曾被廣泛應(yīng)用，但由于食鹽作為化學(xué)降阻劑會加快接地體的腐蝕同時也有污染水源的缺陷，因此這種方法現(xiàn)在基本上沒有使用了。

（2）通過更換土壤來減小土壤電阻率。該方法是用電阻率較低的土壤如粘土、黑土、砂質(zhì)粘土來替換原來電阻率高的土壤，以此來獲得較低的接地電阻。替換范圍在接地體周圍0.5m左右和接近地面?zhèn)炔恍∮诮拥貥O長1/3區(qū)域內(nèi)，替換范圍過大的話只會增加人們額外的勞動負(fù)擔(dān)并沒有實際意義，替換范圍太小達(dá)不到降低接地電阻的目的。

（3）延長接地體或增加接地體的根數(shù)以增加接地體與土壤的接觸面積，以銅包鋼接地棒為例，在現(xiàn)實生活中使用銅包鋼接地棒時經(jīng)常用四個或八根相同規(guī)格的接地棒為一組同時接地以達(dá)到減小接地電阻的目的。

7.結(jié)論

在實際應(yīng)用中地線的主要是保護(hù)設(shè)備和人身安全的，要想很好地運(yùn)用地線的保護(hù)作用就必須充分了解地線以及接地技術(shù)的知識。本文通過具體數(shù)值得出了接地電極接地深度越深接地電阻越小的結(jié)論，以及人為降低接地電阻的重要意義。

參考文獻(xiàn)

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