接地電阻常用的測(cè)量方法有三極直線法、等腰三角形法、四極法和雙引線法，其中，前兩種方法適用于接地面積不大的小型接地裝置，后兩種方法適用于接地面積較大的大型接地裝置。

這幾種常用測(cè)量方法在測(cè)量過(guò)程中都會(huì)使用到輔助測(cè)量極。輔助測(cè)量極的最小距離不小于20m。對(duì)空間范圍有限的區(qū)域，常用的測(cè)量方法無(wú)法滿(mǎn)足測(cè)量要求。此時(shí)，可使用無(wú)需輔助測(cè)量極的鉗型法測(cè)量接地電阻。

1 測(cè)量?jī)x表及測(cè)量原理

1.1 測(cè)量?jī)x表

測(cè)量時(shí)選用的儀表型號(hào)GEOX。儀器的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為（1）0~20W量程： 0.75%；（2）20~200W量程： 0.44%。

圖1 測(cè)量?jī)x表

1.2 測(cè)量原理

鉗型法測(cè)量原理如圖2所示：在整個(gè)并聯(lián)接地網(wǎng)中，設(shè)Rx為被測(cè)接地電阻，此時(shí)，其他各支路的接地電阻并聯(lián)值R=R1//R2//R3…//Rn。當(dāng)n較大時(shí)，R<<Rx。若在被測(cè)支路中加一個(gè)感應(yīng)電壓，然后測(cè)出被測(cè)接地極中的電流I，則RE=U/I=Rx+R≈Rx。

圖2 鉗型法測(cè)量原理圖

圖3 鉗型法測(cè)量電路原理圖

鉗形法儀表通常有兩個(gè)鉗型測(cè)量探頭，測(cè)量電路原理為磁場(chǎng)耦合原理，如圖3所示。測(cè)量時(shí)，磁環(huán)1（電壓探頭）上由一個(gè)恒定的交流電流產(chǎn)生一個(gè)交變磁場(chǎng)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定理，在閉合接地裝置環(huán)路內(nèi)將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電壓V：

（1.1）

根據(jù)歐姆定律，感應(yīng)電壓V在閉合的接地裝置環(huán)路內(nèi)必將產(chǎn)生一個(gè)電流I，該電流在鉗型接地電阻表磁環(huán)2（電流探頭）上形成一個(gè)磁場(chǎng)后，通過(guò)表內(nèi)檢流計(jì)、運(yùn)算放大器，計(jì)算出感應(yīng)電流，經(jīng)過(guò)比較、再運(yùn)算，即計(jì)算出接地裝置環(huán)路電阻R：

（1.2）

2 接地電阻測(cè)量及數(shù)據(jù)分析

2.1 接地電阻測(cè)量

利用5個(gè)獨(dú)立接地裝置作為測(cè)量對(duì)象，先用三極直線法測(cè)量5個(gè)獨(dú)立接地裝置的接地電阻，再用鉗型法進(jìn)行接地電阻測(cè)量。

三極直線法為規(guī)程規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法，按規(guī)程要求進(jìn)行測(cè)量，鉗型法按儀器要求進(jìn)行測(cè)量。鉗型法首先需要把各接地裝置用導(dǎo)線連接起來(lái)，鉗形法測(cè)量?jī)x表主要用于多極并聯(lián)的接地網(wǎng)以及不便于打輔助極測(cè)量的接地網(wǎng)中，例如：高壓鐵塔的接

地形式，變電所中防雷接地、保護(hù)接地與工作接地多極并聯(lián)的情況。

用三極直線法測(cè)量時(shí)，對(duì)同一獨(dú)立接地裝置分別使用三塊測(cè)量?jī)x表進(jìn)行接地電阻測(cè)量，測(cè)量時(shí)確保輔助極的位置不發(fā)生變化。隨后，用導(dǎo)線將5個(gè)獨(dú)立接地裝置連接起來(lái)，再用鉗型法進(jìn)行測(cè)量。接地電阻測(cè)量值如表1所示。

表1 接地電阻測(cè)量值（W）

2.2 數(shù)據(jù)分析

由表1可以看出，儀表GEOX、4105和4105A利用三極直線法對(duì)5個(gè)獨(dú)立接地裝置進(jìn)行接地電阻測(cè)量時(shí)，測(cè)量值有較好的一致性。其中4105A和4105兩塊儀表的測(cè)量值更為接近，GEOX地阻表的測(cè)量值偏大，偏差在0.1~0.5W之間，且接地電阻值較小時(shí)偏差亦較小，因此，分析認(rèn)為用三極直線法

測(cè)得的5個(gè)獨(dú)立接地裝置的接地電阻值是可信的。

用鉗型法測(cè)量時(shí)，測(cè)量值中有一個(gè)增加量，如測(cè)量R3時(shí)，儀表實(shí)讀值為R= R3+ R1// R2// R4// R5，從表1中可以看出，各接地裝置用鉗型法測(cè)量的接地電阻值均比用三極直線法測(cè)量的平均值大。

根據(jù)鉗型法測(cè)量原理及表1中的測(cè)量數(shù)據(jù)可用聯(lián)立方程組的形式求出各獨(dú)立接地裝置的接地電阻，聯(lián)立方程組如（1.3）所示：

（1.3）

從而可知該方程組存在無(wú)窮多解，求解時(shí)必須限定范圍，才可得出合適的解。根據(jù)變換后的公式求解，先分別給定一個(gè)值，再確定其余參數(shù)。給定值為三極直線法測(cè)得的平均值，用Mathematic軟件計(jì)算，最接近測(cè)量值的解為：R1=20.8W，R2=24.9W，R3=0.23W，R4=10.3W，R5=7.5W，與表1中用三極直線法測(cè)得的接地電阻平均值較為接近。因此，可以認(rèn)為用鉗型法測(cè)得的接地電阻值是可信、準(zhǔn)確的，從測(cè)量值與理論計(jì)算值的數(shù)據(jù)分析可以看出：

• （1）用鉗型法測(cè)量時(shí)，測(cè)量值中有一個(gè)附加量，附加量的大小與并聯(lián)接地裝置的數(shù)量和并聯(lián)接地電阻值的大小有關(guān)。
• （2）總體上看，隨著接地電阻值的減小，測(cè)量誤差率⊿R/R變大。
• （3）當(dāng)附加量太大（如R3）時(shí)，測(cè)量值將失真，鉗型法不適用于此種情況。
• （4）剔除失真數(shù)據(jù)，與三極直線測(cè)量法的數(shù)據(jù)比較誤差平均值為1.5Ω。

通過(guò)分析有以下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

• （1）對(duì)空間范圍有限的區(qū)域，當(dāng)接地裝置數(shù)量較多時(shí)，可使用鉗型法替代三極直線法進(jìn)行接地電阻的測(cè)量。可采用如下方法判斷測(cè)量數(shù)據(jù)是否合格：①與往年的三極直線測(cè)量法數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，測(cè)量增量是否在鉗型法方法誤差增量范圍內(nèi)；②與規(guī)程比較，鉗型法數(shù)據(jù)是否超過(guò)規(guī)程允許值（判斷方法簡(jiǎn)便但偏嚴(yán)，鉗型法測(cè)量數(shù)據(jù)與三極直線法測(cè)量數(shù)據(jù)相比偏大一點(diǎn)）；③積累鉗型法原始數(shù)據(jù)，新測(cè)鉗型法數(shù)據(jù)與往年相比變化是否過(guò)大且超過(guò)規(guī)程允許值。
• （2）對(duì)于測(cè)量變化量大于規(guī)程允許值或超過(guò)以上允許變動(dòng)范圍的，可考慮采用三極直線測(cè)量法輔助判斷地下接地體是否合格，接地引下線是否接觸不良等問(wèn)題。
• （3）使用鉗型法測(cè)量接地電阻是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量法的一個(gè)改進(jìn)。它不用布置電流和電壓引線，只要用鉗型表夾住各獨(dú)立接地裝置間的連接線即可方便測(cè)量，且獨(dú)立接地裝置越多接地電阻的測(cè)量值就越準(zhǔn)確。但該方法在接地裝置數(shù)量較少時(shí)并不適用。
• （4）由于鉗型法測(cè)量得到的是回路電阻，因此可以發(fā)現(xiàn)整個(gè)接地回路因天氣、土壤或其他因素而引起的回路電阻變大的情況。

結(jié)束語(yǔ)

對(duì)近幾年的接地裝置實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，使用鉗形法測(cè)量得到的接地電阻與傳統(tǒng)的接地電阻測(cè)量方法獲得的測(cè)量數(shù)據(jù)相比，同樣真實(shí)、可信。在空間范圍有限的區(qū)域內(nèi)使用鉗型法對(duì)接地裝置接地電阻進(jìn)行測(cè)量，無(wú)需輔助接地極，測(cè)量簡(jiǎn)捷，與傳統(tǒng)的接地電阻測(cè)量方法相比，優(yōu)越性是較為突出的。

（編自《電氣技術(shù)》，原文標(biāo)題為“鉗型法測(cè)量接地電阻”，作者為王勇、劉澤西等。）