接地电阻测量原理与测量方法

一、什么是接地电阻？

接地电阻就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，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。在单点接地系统、干扰性强等条件下，可以采用打辅助地极的测量方式进行测量。

接地电阻主要分以下三种。

1.保护接地：电气设备的金属外壳，混凝土、电线杆等，由于绝缘损坏有可能带电，为了防止这种情况危及人身安全而设置的接地装置。

2.防静电接地：防止静电危险影响而将易燃油、天然气贮藏罐和管道、电子设备等设置的接地装置。

3.防雷接地：为了将雷电引入地下，将防雷设备（避雷针等）的接地端与大地相连，以消除雷电过电压对电气设备、人身财产的危害的接地，也称过电压保护接地。

二、接地电阻测量的几种方法

1. 两线法

两线法是不使用辅助接地棒的简易测量法，利用现有的接地电阻值最小的接地极作为辅助接地极，使用2条简易测试线连接(即C(H)-P(S)接口短接，E-ES接口短接)。可以利用金属水管、消防栓等金属埋设物、商用电力系统的共同接地或建筑物的防雷接地极等来代替辅助接地棒C(H)、P(S)，测量时注意去除所选金属辅助接地体连接点的氧化层。

条件：必须有已知接地良好的地，如PEN等，所测量的结果是被测地和已知地的电阻和。假如已知地远小于被测地的电阻，测量结果可以作为被测地的结果。　　

适用于：楼群稠密或水泥地等密封无法打入地桩的区域。　　

接线：E+ES接到被测地，C(H)+P(S)接到已知地。 

注意：

1.选用商用电源系统接地作为辅助接地极测量时，必须先确认是商用电源系统的接地极，否则断路器可能启动，有危险。

2.采用简易二线法测量接地电阻，尽量选择re值小的接地体作为辅助接地极，这样仪表读数才更接近真实值。测量时请优先选择金属水管、金属消防栓作为辅助接地极。

2.三线法

三线法、四线法测量接地电阻值测量采用额定电流变极法(适合准确测量单点接地系统)，即在测量对象E接地极和C(H)电流极之间流动交流额定电流I，求取E接地极和P(S)电压极的电位差V，并根据公式R=V/I计算接地电阻值R。为了保证测试的精度，采用4线法，增加ES辅助地极，实际测试时ES与E夹在接地体的同一点上。

条件：必须有两个接地棒：一个辅助地和一个探测电极。各个接地电极间的间隔不小于20米。原理是在辅助地和被测地之间加上电流，测量被测地和探测电极间的电压降，测量结果包括测量电缆本身的电阻。　　

适用于：地基接地，建筑工地接地和防雷接地。　　

接线：P(S)接探测电极，C(H)接辅助地，E和ES连接后接被测地。  

3.四线法

基本上同三线法，在低接地电阻测量和消除测试线缆阻值对测量结果的影响时替换三线法。测量时E和ES必须单独直接连接到被测地。该方法是所有接地电阻测量方法中正确度最高的。四线法测试能消除被测接地体、辅助接地棒、测试夹、仪表输入接口(通常有污垢或生锈)表面之间的接触电阻对测量的影响，能消除线阻变化对测量的影响，优于三线法测试。

对于多点独立接地系统或较大型的地网，可以选配50m或更长的测试线进行测试，如下图：

注意：

1.测试接地电阻时，先确认接地线的对地电压值，即C(H)与E或P(S)与ES的电压值必须在20V以下，若对地电压在5V以上，此时接地电阻的测量可能会产生误差，此时先将被测接地体的设备断电，使接地电压下降后再进行接地电阻测试。

2.被测接地体E到电流极C(H)之间的距离，应至少是被测接地体埋入地下深度(h)的5倍，或者是被测接地体埋入地下电极长度(d)的5倍。

3.测量复杂接地系统的总接地电阻，其d的距离为该接地系统最大对角线的距离。

4.测试时，测试线不能相互缠绕在一起，否则可能影响测试精度。

4.单钳法

测量多点接地中的每个接地点的接地电阻，而且不能断开接地连接防止发生危险。 

钳形接地电阻仪测量接地电阻的基本原理是测量回路电阻。见下图。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势V。在电势V的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对V及I进行测量，并通过公式（R=V/I）即可得到被测电阻R。

适用于：多点接地，不能断开连接，测量每个接地点的电阻。

接线：用电流钳监测被测接地点上的电流。

5.双钳法

双钳法适合测量独立多点接地系统的情况，如下图，在多点接地系统无需打地桩测量接地电阻值，将CT1电流钳的一端红色插头插入仪表C(H)接口，黑色插头插入仪表E接口，将CT2电流钳的一端蓝色插头插入仪表C1接口，黑色插头插入仪表C2接口，将两个电流钳钳入被测回路中，注意两个电流钳方向要一致并且保持间距大于30cm，两个电流钳不得互换，否则会产生误差。

条件：多点接地，不打辅助地桩，测量单个接地。　　

接线：使用厂商指定的电流钳接到相应的插口上，将两钳卡在接地导体上，两钳间的间隔要大于0.3米。

注意

在测试接地电阻时，先确认接地线的漏电流大小，接地线电流大于100mA，则接地电阻的测量值可能会产生误差，此时先将被测接地体的设备断电，使接地线的漏电流下降后再进行接地电阻测试。同时保证双钳法测试时电流必须由电流钳箭头方向流入电流钳，否则无法正常测试接地电阻值，当仪表显示“”符号时，表示CT2（A钳）电流钳接收的电流信号过小，应检查电流钳是否钳好，CT2（A钳）电流钳的方向是否正确，测量回路电阻过大或者没有形成回路。电流钳间距要大于30cm，否则会产生误差。

三、接地电压与土壤电阻率

1.接地电压

接地电压：即电气设备发生接地故障时，接地设备的外壳、接地线、接地体等与零电位点之间的电位差，接地电压就是以大地为参考点，与大地的电位差，大地为零电位点。

接地电压测试时只需要使用一根辅助接地棒，注意与商用交流电压测试的区别。参见下图：仪表、辅助接地棒、测试线都连接好后，将仪表功能转换旋钮切换至V位置，开始测试接地电压，LCD显示测试结果。

注意

1.接地电压测试时只需要使用1根辅助接地棒。

2.仪表只要通过测试线和辅助接地棒与大地有连接，仪表接口的其他测试线就不能

3.接入商用电源的L、N线中，否则引起漏电，断路器可能启动，有危险。

4.接地电压测试不能超过100V。

5.不能用于商用电压测试，否则会损坏仪表。

2.土壤电阻率

土壤电阻率(ρ)：测量采用4极法(温纳法)：E接地极与C(H)电流极间流动交流电流I，求P(S)电压极与ES辅助地极间的电位差V，电位差V除以交流电流I得到中间两点电阻值R，电极间隔距离为a(m)，根据公式ρ=2πaR(Ωm)得出土壤电阻率的值，C(H)-P(S)的间距与P(S)-ES的间距相等时(都为a)即为温纳法。为了计算方便，请让电极间距a远大于埋设深度h，一般应满足a>20h，见下图。

土壤电阻率用四极法(温纳法)进行测量

土壤电阻率ρ是决定接地体接地电阻的重要因数。不同性质的土壤，固然有不同的土壤电阻率，就是同一种土壤，由于温度和含水量等不同，土壤电阻率也会随之发生显著的变化。因此，为了在进行接地装置设计时有正确的依据，使所设计的接地装置更能符合实际工作的需要，必须进行土壤电阻率的测量。

根据公式ρ=2πaR(Ωm)计算土壤电阻率ρ，单位为Ωm，其中：

a——电极间距

R——P(S)-ES电极间土壤的电阻

四极法(温纳法)：按下图连接测试线，注意辅助接地棒间的间距及埋入深度，

分别将C(H)、P(S)、ES、E辅助接地棒呈一条直线深埋入大地，将接地测试线(红、黄、绿、黑)从仪表的C(H)、P(S)、ES、E接口开始对应连接到被测C(H)、P(S)、ES、E辅助接地棒上。

根据温纳法确定测量土壤电阻率的值约为两个接地棒间的距离a深度处的土壤电阻率,可通过改变a值来检查土壤均质性，从而设计合适的接地电极。

四、国标要求各类场所常用接地电阻的允许值

为了保证接地装置在运行中的可靠性，其接地电阻值都要符合相关规程的要求。针对各类不同系统的接地装置，它们的接地电阻值（Ω）要求也不同，各系统接地阻值要求如下：

1.电源系统接地

1.1. 电源容量不低于100kVA的电力变压器以及发电机的工作接地，接地电阻小于等于4Ω。

1.2. 电源容量不高于100kVA的电力变压器以及发电机的工作接地，接地电阻小于或等于10Ω。

1.3. 在100kVA以及以下的低压配电系统的零线重复接地，接地电阻是小于等于10Ω的；在重复接地有3处以上的情况下，接地电阻小于30Ω。

2.电气/配电线路接地

2.1. 当机房接地与防雷接地系统共用时，接地电阻要求小于1Ω。因此对于监控机房和通讯机房接地均应与建筑物防雷地等共用同一接地装置，接地电阻要求小于1Ω。

2.2. 在电缆与架空线连接处，应装设避雷器。避雷器、电缆金属外皮、钢管和绝缘子铁脚、金具等应连在一起接地，其冲击接地电阻不宜大于10Ω。

2.3. 在电力仪器的不带电金属部分的保护接地，接地电阻小于等于4Ω；引入线装有不高于25A的熔断器的设备保护接地，接地电阻小于或者等于10Ω。

2.4. 低压线路杆塔的接地以及或低压进户线绝缘子脚的接地，接地电阻小于或者等于30Ω。

2.5. 变配电所母线上FZ型阀型避雷器的接地，接地电阻小于或者等于4Ω。

2.6. 输送危险物质的各种室外架空管，应每隔20～25米接地一次，每处冲击接地电阻不应大于10Ω

2.7. 危险区域应采取相应的防静电措施。凡生产、加工或储存危险品的过程中，有可能积聚静电电荷的金属设备、金属管道和导电物体，均应直接接地，接地电阻不应大于100Ω

2.8. 线路出线端FS型阀型避雷器的接地；管型避雷器的接地；独立避雷针接地（个别可取接地电阻小于等于30Ω），工业电子设备（包括X光机）的保护接地，要满足接地电阻小于或者等于10Ω。

3.石化系统接地

3.1油库设计

3.1.1. 钢油罐接地点沿油罐周长的间距，不宜大于30m，接地电阻不宜大于10Ω。

3.1.2. 覆土油罐的罐体及罐宝的金属构件以及呼吸阀、量油孔等金属附件，应做电气连接并接地，接地电阻不宜大于10Ω。

3.1.3. 进出洞内的金属管道接地电阻不宜大于20Ω。电力和信息线路应采用铠装电缆埋地引入洞内。接地电阻不宜大于20Ω。电缆与架空线路的连接处，应装设过电压保护器。过电压保护器、电缆外皮和瓷瓶铁脚，应做电气连接并接地，接地电阻不宜大于10Ω。

3.1.4. 进入油品装卸区的输油（油气）管道在进入点应接地，接地电阻不应大于20Ω。

3.1.5. 避雷针（网、带）的接地电阻，不宜大于10Ω。

3.1.6. 每组绝缘轨缝的电气化铁路侧，应设一组向电气化铁路所在方向延伸的接地装置，接地电阻不应大于10Ω。

3.2铁路油品装运

3.2.1. 铁路油品装卸设施的钢轨、输油管道、鹤管、钢栈桥等应做等电位跨接并接地，两组跨接间距不应大于20m，每组接地电阻不应大于10Ω。

3.2.2. 防静电装置的接地电阻应小于100Ω。

3.2.3. 石油库内防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4Ω。

3.3加油站

3.3.1. 加油加气站的防雷接地、防静电接地、电气设备的工作接地、保护接地及信息系统的接地等，宜共用接地装置，其接地电阻不应大于4Ω。

3.3.2. 液化受有气罐采用牺牲阳极法进行阴极防腐时，牺牲阳极的接地电阻不应大于10Ω。

3.3.3. 地上或管沟敷设的油品、液化石油气和天然气管道的始、末端和分支处应设防静电和防感应雷的联合接地装置，其接地电阻不应大于30Ω。

3.3.4. 防静电装置的接地电阻应小于100Ω。

3.4燃气站/管道

3.4.1. 防雷接地装置的冲击接地电阻应小于10Ω

3.4.2. 静电接地体的接地电阻应小于100Ω

3.4.3. 当建筑物处于防雷区外时，放散管的引线应接地，接地电阻应小于10Ω。

4.计算机系统接地

4.1. 交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω；

4.2. 安全保护接地，接地电阻不应大于4Ω；

4.3. 防雷接地接地电阻不应大于10Ω。诸地之间的关系及接法应依不同计算机系统的要求而定

4.4. 直流工作接地，接地电阻应按计算机系统具体要求确定

5.有线电视系统接地

5.1. 系统采用专用接地装置时，其接地电阻不得大于4Ω

5.2. 采用综合接地时，接地电阻不得大于1Ω；

6.移动通讯系统接地

6.1. 移动通信基站地网的接地电阻值应小于5Ω，对于年雷暴日小于20天的地区，其接地电阻可小于10Ω

6.2. 微波中继续站地网的工频接地电阻值应不大于10Ω

6.3. 微波枢纽站地网的工频接地电阻值应不大于5Ω，其接地电阻可小于10Ω

6.4. 无源中继续站地网的工频接地电阻值为20～30Ω

6.5. 架空电力线与电力电缆接口处的保护接地以及电力变压器（100KVA以下）保护接地的接地电阻值应小于10Ω

6.6. 架空电力线上方的避雷线及增装在高压线上的避雷器的接地电阻值，其首端（即进站端）应小于10Ω，中间或末端应小于30Ω。

五、接地电阻测试仪使用方法

1、使用接地电阻测试仪准备工作

• 熟读接地电阻测试仪的操作使用说明书，应全面了解仪器的结构、性能及操作方法。　　

• 备齐测量时所必须的工具及全部仪器附件，并将仪器和接地探针擦拭干净，特别是接地探针，一定要将其表面影响导电能力的污垢及锈渍清理干净。

• 将接地干线与接地体的连接点或接地干线上所有接地支线的连接点断开，使接地体脱离任何连接关系成为独立体。

  
  

2.基本操作

（本处以V2129B精密四线接地电阻土壤电阻率测试仪示例）

2.1开关机

旋转FUNCTION功能旋钮实现开关机，旋钮指示“OFF”位置关机。本仪表开机后15分钟自动关机，自动关机后将功能旋钮转到“OFF”位置，才可重新旋转到任意档位处重新开机。

开机后，如果LCD显示电池电压低符号，表示电池电量不足，请依照说明给电池充电。电池电力充足才能保证测量的精度。

开机后，按“LED背光”键可以开启或关闭背光，背光功能适合于昏暗场所。每次开机默认背光关闭。

2.2测试

2.2.1.四线精密测试接地电阻

注意：在测试接地电阻时，先确认接地线的对地电压值，即C(H)与E或P(S)与ES的电压值必须在20V以下，若对地电压在5V以上，仪表显示NOISE符号，此时接地电阻的测量可能会产生误差，此时先将被测接地体的设备断电，使接地电压下降后再进行接地电阻测试。

四线法测试：四线法测试能消除被测接地体、辅助接地棒、测试夹、仪表输入接口(通常有污垢或生锈)表面之间的接触电阻对测量的影响，能消除线阻变化对测量的影响，优于三线测试。

如下图：从被测物体起，一般间隔5m～20m，分别将P(S)、C(H)辅助接地棒呈一条直线深埋入大地，将接地测试线(黑、绿、黄、红)从仪表的E、ES、P(S)、C(H)接口对应连接到被测接地极E、辅助电压极P(S)、辅助电流极C(H)上。

注意：

1.被测接地体E到电流极C(H)之间的距离，应至少是被测接地体埋入地下深度(h)的5倍，或者是被测接地体埋入地下电极长度(d)的5倍。

2.测量复杂接地系统的总接地电阻，其d的距离为该接地系统最大对角线的距离。

3.测试时，测试线不能相互缠绕在一起，否则可能影响测试精度。

对于多点独立接地系统或大地网接地系统，用户自行选用更长的测试线即可，电极间距大于被测试地网最大对角线长的5倍即可。如下图：

R=r1∥r2∥r3∥r4∥r5∥r6∥…∥rn(r1…rn都是独立接地点)

R——仪表读数，整个接地系统的总接地电阻值；

r1…rn——都是独立接地点，在地面下各接地体没有连接在一起；

rC——辅助电流极C(H)的对地电阻；

rP——辅助电压极P(S)的对地电阻；

n——独立接地点的数量，点数越多，R值越小。

连接好测试线后，先将FUNCTION功能选择旋钮旋至“REARTH”位置，进入接地电阻测试模式，按一下“TEST”键开始测试，测试过程中有倒计数指示及测试进度棒图指示，测试完毕后显示稳定的数据，即被测接地体的接地电阻值R。

2.2.2.三线测 试 接地电阻

三线法测试：如下图，短接仪表的ES、E接口，即为三线测试，仪表操作与四线测试相同。三线测试不能消除线阻变化对测量的影响，也不能消除仪表与测试线间、测试线与辅助接地棒间接触电阻变化对测量的影响，测量时还需去除被测接地体表面的氧化层。

2.2.3.二线简易测试接地电阻

二线测试：此方法是不使用辅助接地棒的简易测量法，利用现有的接地电阻值最小的接地极作为辅助接地极，使用2条简易测试线连接(即C(H)-P(S)接口短接、E-ES接口短接)。可以利用金属水管、消防栓等金属埋设物、商用电力系统的共同接地或建筑物的防雷接地极等来代替辅助接地棒C(H)、P(S)，测量时注意去除所选金属辅助接地体连接点的氧化层。

接线如下图，仪表操作同四线测试。

注意：

1.选用商用电源系统接地作为辅助接地极测量时，必须先确认是商用电源系统的接地极，否则断路器可能启动，有危险。

2.采用简易二线法测量接地电阻，尽量选择re值小的接地体作为辅助接地极，这样仪表读数才更接近真实值。测量时请优先选择金属水管、金属消防栓作为辅助接地极。

简易法测量接地电阻，其仪表读数为被测接地体的接地电阻值与商用接地体的接地电阻值之和，即：R=RX＋re

其中：

R-为仪表读数值；

RX-为被测接地体的接地电阻值；

Re-为商用电力系统等共同接地体的接地电阻值。

那么，被测接地体的接地电阻值为：RX=R－re

2.2.4.土壤电阻率测试

土壤电阻率ρ是决定接地体接地电阻的重要因数。不同性质的土壤，固然有不同的土壤电阻率，就是同一种土壤，由于温度和含水量等不同，土壤电阻率也会随之发生显著的变化。因此，为了在进行接地装置设计时有正确的依据，使所设计的接地装置更能符合实际工作的需要，必须进行土壤电阻率的测量。

土壤电阻率用四极法(温纳法)进行测量。

根据公式ρ=2πaR(Ωm)计算土壤电阻率ρ，单位为Ωm，其中：

a——电极间距；R——P(S)-ES电极间土壤的电阻。

四极法(温纳法)：按下图连接测试线，注意辅助接地棒间的间距及埋入深度，分别将C(H)、P(S)、ES、E辅助接地棒呈一条直线深埋入大地，将接地测试线(红、黄、绿、黑)从仪表的C(H)、P(S)、ES、E接口开始对应连接到被测C(H)、P(S)、ES、E辅助接地棒上。

根据温纳法确定测量土壤电阻率的值约为两个接地棒间的距离a深度处的土壤电阻率,可通过改变a值来检查土壤均质性，从而设计合适的接地电极。

辅助接地棒的间距设置：连接好测试线后，先将FUNCTION功能选择旋钮旋至“ρ_EARTH”位置，进入土壤电阻率测试模式，长按“SET”键(约3秒)进入辅助接地棒的间距设置，短按“向上”键移动光标，按“向下”键减小当前数字大小(a值范围:1m～100m)，再长按“ENTER”键保存设定的a值，并返回土壤电阻率测试模式。

设定完a值后，在土壤电阻率测试模式下，按“TEST”键开始测试，并倒计数显示测试进度，完成测试后显示稳定的土壤电阻率值。

2.2.5.交流电压测试

注意：

1.交流线路电压测试不能操过600V。

2.连接P(S)、ES接口测试商用交流电压，无需连接C(H)、E接口。

交流电压测试，指一般的商用交流电压测试，注意区别接地电压，本仪表可以用于测试600V以下的交流线路电压。

参见下图：先将测试线与仪表的P(S)、ES接口连接，再将测试线接入被测线路，都连接好后，将FUNCTION功能转换旋钮切换至“EARTH VOLTAGE”位置开始测试，LCD显示测试结果。

2.2.6.接地电压测试

注意：

1.接地电压测试时需要使用1根辅助接地棒。

2.仪表只要通过测试线和辅助接地棒与大地有连接，仪表接口的其他测试线就不能接入商用电源的L、N线中，否则引起漏电，断路器可能启动，有危险。

3.接地电压测试不能超过600V。

4.不能用于商用电压测试，否则会损坏仪表。

接地电压：即电气设备发生接地故障时，接地设备的外壳、接地线、接地体等与零电位点之间的电位差，接地电压就是以大地为参考点，与大地的电位差，大地为零电位点。

接地电压测试时需要使用一根辅助接地棒，注意与商用交流电压测试的区别。参见下图：仪表、辅助接地棒、测试线都连接好后，将FUNCTION功能转换旋钮切换至“EARTH VOLTAGE”位置，开始测试接地电压，LCD显示测试结果。