三极法接地电阻测量原理及接线方法

梁建文

摘要：三极法接地电阻测量在当前建筑物接地电阻测量中被广泛采用。本文主要介绍三极法接地电阻测量原理，通过对比三线接线方法、四线接线方法测量接地电阻，得出四线接线方法测量接地电阻能减少检测中接地电阻的误差，并就测量过程中出现的异常进行了分析。

关键词：三极法；接地电阻；测量原理；接线方法

引言

接地装置是建筑物防雷、电气系统中的一个重要环节，接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。测量接地电阻的真实性、准确性显得十分重要。

1.三极法接地电阻测量原理

1.1接地电阻的构成及分类

接地装置包括接地体和接地线，当有电流由接地体流入土壤时，土壤中将表现有电阻，这就是接地电阻，它包括接地体与接地线、接地体本身和接地与土壤间电阻的总和。

接地电阻可以分为冲击接地电阻、工频接地电阻，一般情况下工频接地电阻比冲击接地电阻大，我们平时用测量仪器所得的电阻就是工频电阻。

1.2三极法接地电阻测量原理

三极法的三极是指图1上的被测接地装置G，测量用的电压极P和电流极C，三极（G、P、C）应布置在一条直线上且垂直于地网。测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离为dGC=(4-5)D和dGP=(0.5-0.6) dGC, D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是外在实际的零电位区内。为了较准确地找到实际零电位区时，可把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。反电压表和电流表的指示值UG和I代入式RG=UG/I中去，得到被测接地装置的工频接地电阻RG。

图1

说明：

G--被测接地装置； P--测量用的电压极； C--测量用的电流极；

E—测量用的工频电源；A—交流电流表；V—交流电压表；

D—被测接地装置的最大对角线长度。

当被测接地装置的面积较大面土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的测试结果，宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应地增大。

2.三线接线方法、四线接线方法分析

2.1三线接线方法具体回路计算

测试电流I，经过测试引线触摸被测接地装置电阻R1 ,测得R1上的电压Ut，检测仪器测得电压进而核算出电阻阻值Rt=Ut/I。但是引线也是有电阻的，在测量阻值要求较高时，引线上的电阻是不能忽略不计的，会对影响最终的测量结果，测验结果为R1=(UR1+Ur1+Ur2)/I。

2.2四线接线方法具体回路计算

四线接线方法测量时，四线接线方法测量是在三线法测量的基础上改进的一种方法，即用一对测试线接电流源，另一对测试线（感知线）把被测电阻上电压降引入万用表进行测量。电流源与被测电阻R，测试线电阻R1和R4构成回路，但送至万用表两端的电压包括被测电阻R的两端电压，引线电阻R2和R3两端的电压，不过R2和R3对测量电压的影响很小，因为电压测验回路的引线几乎没有电流，所以究竟测得的电压便是待测接地装置上的电压R=U/I，测量精度有了较大提高。

2.3三线接线方法、四线接线方法对比

三线接线方法检测引线上的电阻是不能疏忽不计的，会对影响最终的测量结果，测验结果为R1=(UR1+Ur1+Ur2)/I；四线接线方法中电压测验回路的检测引线几乎没有电流，所以究竟测得的电压便是待测接地装置上的电压R=U/I。显然四线接线方法测量精度比三线接线方法更接近真实的接地电阻值，减少了测量中的误差。

3.影响测量准确性分析及解决

3.1地极位置土壤的影响

地网周围土壤构成不一致，结构不紧密，干湿程度不同对测试结果影响特别大，尤其是在回填土土壤区域进行测试的时候。解决方法是取不同的点进行测试，取平均值。从理论上讲，搞清土壤结构是准确测量接地电阻的前提。

3.2天气因素的影响

接地电阻测试应在天所晴朗和干燥下进行，主要是为了避免雨水降低了土壤的电阻率对测试工作带来误差的情况，在寒冷的天气下，土壤之中地下水位的下降及冰冻导致土壤极为坚硬导致土壤电阻率升高，时检测接地电阻容易出现较大的误差。

3.3零电位的影响

当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时宜将电流极离被测接地装置的距离增大，同时电压极离被测接地装置的距离也相应地增大。测量工频接地电阻时，如测量dGC取（4-5）D值有困难，当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值；当接地装置周围的土壤率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP值取1.7D值。在大型拉地网（如变电站、发电厂接地网）时应选用大电流接地电阻测试仪。

结束语

本文通过分析三极法接地电阻测量中三线接法、四线接法测量接地电阻电路图，三线法测量结果包含了检测线的线阻，在接地电阻要求较高的情况下不提倡使用，如果要采用三线法应当先测出检测线的电阻，用测得的接地电阻减去检测线电阻，才是较接近于真实的接地电阻。采用四线法检测接地电阻较好地减少了检测线线组带来的影响，比采用三线法测量结果更接近于真实的接地电阻。检测过程中应避免有影响检测结果的情况发生，并找出相应措施，保证检测数据正确、可靠。

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