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实验五 接地电阻测试

一、实验目的：
1、了解接地电阻的测试理论。
2、熟练掌握接地电阻测试的方法，并且能应用于实践中。
3、熟练操作接地电阻测试仪。

二、 实验原理与说明：
大楼的接地电阻包括：防雷接地、保护接地、用电设备接地。其中，防雷接地是防止雷雨天气，雷电通过导线流入室内的设备，损坏设备和人身安全。保护接地大部分是指的设备的外壳等的接地，是为了防止设备的绝缘层损坏，威胁人身安全和设备安全。用电设备接地是指室内的开关的接地，设备需要公共的接地端，所以有用电接地。
在用电正常时，接地线是没有电流的，只有当设备的绝缘损坏或有雷击时才会有电流流过。
所以，接地电阻的指标是衡量各种电器设备安全性能的重要指标之一。它是在大电流（25A或10A）的情况下对接地回路的电阻进行测量，同时也是对接地回路承受大电流的指标的测试，以避免在绝缘性能下降（或损坏）时对人身的伤害。
接地电阻测量方法通常有以下几种：两线法、三线法、四线法、单钳法和双钳法。各有各的特点，实际测量时，尽量选择正确的方式，才能使测量结果准确无误。
我们在测量时使用的是三线法，使用条件是，必须有两个接地棒：一个辅助地和一个探测电极。各个接地电极间的距离不小于20米。原理是在辅助地和被测地之间加上电流，输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。 四线法基本上同三线法,在低接地电阻测量和消除测量电缆电阻对测量结果的影响时替代三线法。该方法是所有接地电阻测量方法中准确度最高的。
测量原理图如图（1）：

图（1）
接地电阻的测量原理是基于电阻定律，用四根电极E1、P1、P2、E2，插入地表下一定深度，相距约20m的距离测量，如图（1），交流信号作用于电极E1和E2，通过电极P1和P2，在地表上测量流过大地的电流，如果电流是常数，则测量得到的电压和大地电阻成比例。显示值取决于机内的扩展电阻，所以要根据不同的电阻测量值来选择相应的量程以获得最佳读数。交流信号是由内置变换器产生的。

测量时的接线图如下图（2）：

图（2）
其中（a）图是三个端钮式的测量仪的接线图，它的P2端和C2端在内部已经短接在一起了。所以相当于是三线法。
图（b）是四个端钮式的测量仪接线图，它的P2端和C2端需要人工进行短接或不短接，短接时相当于三线法，不短接时相当于四线法。
图（c）测量小接地电阻时测量仪的接线，是四线法，由于测量的接地电阻比较小，所以为了提高准确度，就将P2端和C2端解开，消除P1--P2回路对C1--C2回路的干扰。
接地电阻表工作时，交流信号作用于电极E1和E2，通过电极P1和P2，在表上测量流过大地的电流，如果电流是常数，则测量的到的电压与大地电阻成正比例。显示值取决于机内的扩程电阻，所以要根据不同的电阻测量值来选择相应的量程以及获得最佳读数。交流信号是由内置变换器产生的。

三、实验内容与步骤：
教学楼等建筑物接地的测试：
1、 准备工作
（1） 全面了解仪器的结构、性能及使用方法，熟知测量仪表的说明书。
（2）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。
（3）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、使用接地电阻测试仪测量步骤
（1）将两个接地探针沿接地体辐射方向分别插入距接地体20m、40m的地下，插人深度为400mm。
（2）将接地电阻测量仪平放于接地体附近，并进行接线，接线方法如下：
①用最短的专用导线将接地体与接地测量仪的接线端“E1”（三端钮的测量仪）或与C2、”短接后的公共端（四端钮的测量仪）相连。
②用最长的专用导线将距接地体40m的测量探针（电流探针）与测量仪的接线钮“C1”相连。
③用余下的长度居中的专用导线将距接地体⒛m的测量探针（电位探针）与测量仪的接线端“P1”相连。
④开启电源，首先进行接地电压的测量，先将量程选择开关调节至接地电压当，若显示屏显示电压值则表示系统中有接地电压存在，要先确认此电压在10V以下，若此电压在10V以上，则接地电阻值的测量可能会存在误差，此时，请先将使用的被测接地体设备断电，使接地电压值下降后再进行测量。
⑤接地电压在10V以下后，首先从2000Ω档开始，按下测试键，背光将会点亮表示正在测试中，若显示值过小，再一次使用200Ω档和20Ω档，此时显示的值即是被测接地电阻值。
⑥测量完后，请将电源开关关断，以节省电量。

3、测量可能存在的干扰因素：
（1）杂散电流
杂散电流就是一种因外界条件影响而产生的一种电流。
由于办公楼、住宅区、企业、码头各种用电设备接地与漏电，在土壤当中也会形成杂散电流的循环。实际使用的接地电阻测试仪工作电流仅有1毫安，容易受土壤中杂散电流的干扰。
（2）高频干扰
高频干扰可以归结为各种外界信号源产生的干扰电磁波。
在现实生活中，无处不存在高频干扰。许多精密测量电路中的不稳定问题都可以归结到高频干扰。在接地电阻测试中，高频干扰的结果是造成接地电阻测试仪指针摆动，无法准确读数。
（3）工频干扰
工频干扰主要是指电力系统包括零序电流（不平衡电流）在内的地中电流。
相对于高频干扰，工频干扰更强，更难以消除。在无法保证被测接地装置上不存在电力系统包括零序电流（不平衡电流）在内的地中电流情况下，应采取措施确保接地电阻检测结果的准确。
（4）电流极引线和电压极引线之间的互感，以及与地下金属管道的互感
按照三极法的要求，由于被测地网尺寸很大，就要求电流极和电压极引线的长度很长。按照这种布线方式。电流极和电压极引线将会长距离平行。这就为电流极引线和电压极引线之间的互感创造了条件。如果电流极引线和电压极引线与地下的金属管道是平行布置的话，同样会产生互感。
我们在实际测量过程中是忽略了这些干扰的，但要注意不要靠近高频、高压等的用电设备进行测量，在测量时也要多打几次桩，多测几组数据进行对比，以减小误差。

四、 数据记录：

被测对象
接地电阻值/Ω
备注
明虹楼
1.25

1.35

1.67

1.48

1.26

数据分析：此接地电阻的阻值在正常范围内，一般交流工作接地，接地电阻不应大于4Ω，安全工作接地接地电阻不应大于4Ω，直流工作接地，接地电阻应该按计算机系统具体要求确定，防雷保护地的接地电阻不应大于10Ω。对于屏蔽系统如果采用联合接地时，接地电阻不应大于1Ω。所以，这栋楼的接地电阻属于正常范围。

五、实验注意事项
1、要注意测量干扰地电压，看是否超过了仪器规定值。
2、注意电压辅助电极和电流辅助电极与接地极的距离。
3、注意电压辅助电极和电流辅助电极间分开一定距离，不要缠绕在一起，避免相互干扰。
4、在建筑物高处测试时若需要加接测试线，应扣除这段加接线的阻抗值，此段加接线的阻抗值必须是用本仪器测试出来的值。有时，此段加接线的阻抗值比接地体的电阻还要大。（这种事情一般发生在测试信号频率较高以及加接测试线打圈未能全部放开的场合）
5、在开始测试之前要识别接地系统的类型。应根据类型选择适当的测试方法。
6、无论选择了何种方法，测试结果应在与容许值对比之前接受校正。

六、 心得体会
凡是在做实验之前，首要的事情就是要搞懂原理问题，其次才是接线、选表、测量的问题。在进行这次的实验之前，我先查阅了一些资料，了解了什么是接地电阻，为什么要设计接地电阻等问题。接地电阻包括：防雷接地、保护接地、用电设备接地。其中，防雷接地是防止雷雨天气，雷电通过导线流入室内的设备，损坏设备和人身安全。保护接地大部分是指的设备的外壳等的接地，是为了防止设备的绝缘层损坏，威胁人身安全和设备安全。用电设备接地是指室内的开关的接地，设备需要公共的接地端，所以有用电接地。
在用电正常时，接地线是没有电流的，只有当设备的绝缘损坏或有雷击时才会有电流流过。所以，如果接地电阻上有电流流过就要注意了，就要检查是否有设备的绝缘损坏了。
其次，我们了解了接地电阻该怎么去测，原理是什么，如何接线的问题，由于表已经固定用接地电阻表了，所以不用再考虑选表的问题了。
除此之外，我们还要进行实地考察，找到大楼的接地电阻所在的位置，分析其是否号测量，是否有干扰因素，尽量避开大功率的用电设备测量。还要分析大楼的地网的分布情况，测量的时候桩不能打到地网上，应朝尽量远离地网的方向测量。但大楼的地网的分布情况我们不理解，如果在建大楼的时候，接地不是在地基上，我们就得多测几组数据，比较分析一下，如果桩打到了地网上，接地电阻将很小，跟未打到上面的数据比起来差异就会比较大。还要考虑到天气问题等等。
最后，还要熟知仪表的使用，在实际测量的时候，注意接地电压的大小，不能超过10V。
这就是这次试验的全部总结了，在这次测量的准备过程中收获了很多，而实际地去测量却只是半个小时左右的事情，所以，做事贵在准备。