
接地電阻并非一個簡單的物理實體電阻,它表征的是電流從接地體(如角鋼、銅棒、接地網)向周圍土壤或巖石中流散時所遇到的阻礙。這個阻值受到土壤電阻率、接地體尺寸與形狀、埋設深度以及氣候干濕條件等多重因素綜合影響。過大的接地電阻會使故障電流或雷電流不能有效泄放,導致設備外殼帶電危險或引起危險的過電壓。因此,準確測量接地電阻是新建工程驗收、既有設施定期檢測及故障排查中的重要環節。
不同場景和不同結構的接地體,適用不同的測量方法。
?電位降法(三極法)?:這是經典、標準化的方法。需要在距被測接地體一定距離處(通常為接地體對角線長度的數倍)分別打入電流輔助極(C極)和電壓輔助極(P極)。測試儀從E(接地體)和C極之間輸出一個交流測試電流I,同時測量E極與P極之間的電位差V,通過公式R=V/I計算接地電阻。此方法原理清晰,結果受國際標準認可,適用于單點接地體、小型接地網的精確測量,但對現場空間和輔助電極的打入條件有一定要求。
?四極法(等距法)?:這是測量土壤電阻率的經典方法,也可用于測量接地電阻,尤其適用于深層土壤結構的勘測。通過四根等間距排列的電極,可以排除電極與土壤接觸電阻的影響,更純粹地反映特定深度的土壤平均電阻率,這是設計接地網的重要輸入參數。
?鉗形法?:這是一種無需輔助接地樁、無需斷開被測接地體連接的便捷測量方法。鉗形表通過其環形鐵芯向包含被測接地體在內的閉合接地回路(如一個運行中的多點接地系統)注入一個已知的測試電壓,并檢測由此產生的感應電流,從而計算出該閉合回路的環路電阻。此方法效率高,特別適用于多點接地的、已投入運行的電信基站、建筑物等接地系統的日常巡檢。但需要注意,它測量的是整個接地回路的電阻,當接地系統僅有接地路徑或需要獨立測量單個接地極電阻時,則不適用此方法。
針對現場測量中的實際挑戰,設備設計需考慮以下方面:
?抗干擾能力?:變電站、發電廠等現場存在強烈的工頻干擾電流和磁場,現代儀器通常采用特定頻率(非50/60Hz工頻或其整數倍)的交流測試信號,結合數字濾波技術,有效抑制工頻干擾,保證微弱測試信號測量的準確性。
?驅動與測量能力?:對于高土壤電阻率地區或大型接地網,需要更大的測試電流來獲取足夠的信號強度。儀器應能提供穩定的、可選的輸出電流,并能精確測量由此產生的微小電壓降。
?操作安全性與智能化?:
?安全電壓測試?:儀器自動檢測被測接地體與遠方大地之間的開路電壓,若電壓過高(可能存在危險感應電壓或雜散電流),則發出警告或禁止測試,保障人員安全。
?智能輔助與診斷?:某些高級功能可輔助判斷測試線連接是否正確、輔助電極接地電阻是否過高影響精度,并給出相應提示。
?數據記錄與管理?:能夠存儲多組測量數據,記錄測量地點、日期和測試條件,并能通過接口導出數據或生成報告,便于建立接地系統的長期檔案。
?方法的集成與適配?:一臺功能全面的設備可能集成上述兩種或多種測量模式(如三極法、四極土壤電阻率法、鉗形法),以適應不同客戶的多元化需求。
接地電阻測試儀廣泛應用于以下領域:
?電力系統?:發電廠、變電站、輸電線路桿塔的接地網驗收與周期性檢測。
?建筑工程?:建筑物防雷接地、電氣設備保護接地的工程驗收。
?通信行業?:通信基站、數據中心機房的接地系統維護。
?石化與工礦企業?:易燃易爆場所的防靜電接地、設備安全保護接地的檢查。
實際測量時,需注意:
?方法選擇要恰當?:根據被測對象(單個接地極/完整接地網)和現場條件(有無斷開連接的空間)選擇合適的方法。
?輔助電極位置?:使用電位降法時,輔助電極P和C的距離與位置對結果有顯著影響,應參考相應標準或設備說明書的要求進行布置。
?連接可靠性?:確保所有測試線與接地體及輔助電極連接牢固、接觸良好,尤其是夾子與被測體金屬部分直接接觸,去除銹層。
?土壤與天氣影響?:土壤電阻率隨含水量變化較大,雨季與旱季測量值可能有差異,記錄和分析時應加以考慮。
在選擇接地電阻測試儀時,可以從以下幾方面進行評估:
?測量方法與功能覆蓋?:明確自身最常見的測量需求(如新建工程驗收多用三極法,日常巡檢用鉗形法),選擇提供相應測量模式的設備。
?技術指標?:關注測量范圍、分辨率、基本精度;對于三極法,關注最大輸出測試電流;對于鉗形法,關注最小可測環路電阻及開口尺寸。
?現場適應性?:設備是否堅固耐用,便于攜帶,電池續航能力如何,是否能在各種戶外條件下穩定工作。
?易用性與安全特性?:操作界面是否清晰,流程是否簡化,是否具備必要的安全警告和防誤操作設計。
?數據管理與擴展性?:是否有便捷的數據存儲和導出功能,是否滿足規程要求的記錄歸檔需要。
武漢特高壓電力科技有限公司在電氣安全測量領域積累了實踐經驗,注重將復雜的測量原理轉化為操作清晰、結果可靠的產品。一款性能優良的接地電阻測試儀,能夠為保障各類設施的電氣安全提供量化的、可信賴的數據支持,是構筑“安全大地"工具。


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