大地网的应用领域及接地电阻测试技术与规范要领

一、大地网的应用领域

大地网（接地网）作为电气系统中不可或缺的安全设施，广泛应用于多个领域，其核心功能是保障人身安全、设备保护和电磁兼容。以下是大地网的主要应用领域：

1. 电力系统领域

发电厂与变电站：高压设备接地、防雷保护、工作接地

输电线路：杆塔接地系统，防止雷击损坏

配电系统：变压器中性点接地、配电柜接地

2. 工业领域

石油化工：防静电接地、防爆区域安全接地

矿山开采：井下电气设备保护接地

制造业：精密仪器接地、大型设备接地

3. 通信领域

通信基站：防雷接地、设备工作接地

数据中心：信号参考地、电磁屏蔽接地

广播电视：发射塔防雷接地系统

4. 建筑领域

高层建筑：综合接地系统（防雷、配电、弱电）

智能建筑：电子设备功能接地

民用住宅：安全保护接地

5. 交通领域

铁路系统：牵引供电接地、信号系统接地

地铁与轻轨：迷流防护接地系统

机场：导航设备接地、油库防静电接地

6. 特殊领域

医疗系统：医疗设备功能接地

军事设施：电磁脉冲防护接地

科研机构：高精度测量仪器接地

二、接地电阻测试技术方法

接地电阻测试是评估接地系统性能的关键手段，以下是主流测试方法：

1. 三极法（Fall-of-Potential Method）

原理：通过电流极注入测试电流，在接地极与电压极间测量电位差

实施步骤：

按直线布置电流极(C)和电压极(P)，接地极(E)位于中间

电流极与接地极距离应为接地网最大对角线长度的3-5倍

电压极在接地极与电流极之间62%位置移动测量

绘制电阻-距离曲线，确定平坦区域为真实接地电阻值

适用场景：中小型接地网测试，现场空间充足情况

2. 四极法（Wenner Method）

改进点：增加辅助电极，减少引线电阻影响

优势：

消除测试线电阻引起的误差

适用于土壤电阻率不均匀区域

可同步测量土壤电阻率

3. 钳形表法（Clamp-on Method）

原理：利用电磁感应原理，无需断开接地连接

特点：

便捷快速，适合日常维护检测

仅适用于多点接地系统

测量结果包含整个接地回路电阻

适用场景：输电线路杆塔接地、通信基站等分布式接地系统

4. 选择电极法（Selective Measurement）

特点：

可测试单个接地极在并联系统中的贡献

需要特殊测试设备

不影响系统正常运行

5. 双钳形表法

原理：使用两个钳形表，一个注入信号，一个检测电流

优势：

无需辅助接地极

适合城市狭小空间

可测量单个接地极电阻

三、接地电阻测试规范要领

1. 测试前准备

了解接地系统设计：查阅图纸，确认接地极位置、材料、埋深

天气条件：避免雨后立即测试，建议连续干燥3天后进行

设备检查：校准测试仪器，检查连接线绝缘状况

安全措施：设置警戒区域，穿戴绝缘防护装备

2. 测试点选择原则

优先选择接地网对角线的顶点

对于大型接地网，应增加测试点数量

避开设在土壤明显不均匀区域

3. 测试环境要求

温度：宜在5-40℃范围内进行

湿度：相对湿度不超过85%

电磁干扰：远离强电磁场源，必要时在夜间测试

4. 测试数据处理

每个测试点应进行3次以上测量取平均值

记录测试时的环境温度和湿度

根据季节修正系数调整测量值：2 = α·Rt

R20 = α·Rt

其中R20为20℃时的接地电阻，Rt为实测值，α为温度修正系数

5. 主要技术标准

国家标准：

GB/T 21431-2015《建筑物防雷装置检测技术规范》

GB 50169-2016《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》

行业标准：

DL/T 475-2017《接地装置特性参数测量导则》

YD/T 1429-2006《通信局(站)在用防雷系统检测技术规范》

国际标准：

IEEE Std 81-2012《IEEE Guide for Measuring Earth Resistivity, Ground Impedance, and Earth Surface Potentials of a Grounding System》

IEC 62305-3《Protection against lightning - Part 3: Physical damage to structures and life hazard》

6. 合格标准参考

独立防雷接地电阻：≤10Ω

变电站接地网电阻：≤0.5Ω（大接地电流系统）

电信基站接地电阻：≤5Ω（平原地区）

配电变压器接地电阻：≤4Ω

电子计算机房接地电阻：≤1Ω（逻辑地）

四、特殊场景测试注意事项

1. 城市复杂环境测试

采用高频测试信号减少电磁干扰

使用GPS定位辅助电极位置

考虑地下金属管网的影响

2. 高土壤电阻率地区

延长电流极引线距离

采用附加极法或大电流法

考虑季节变化影响，在最不利条件下测试

3. 大型接地网测试

采用异频法（通常128Hz）消除工频干扰

测试电流不宜小于3A

考虑地网导体自身阻抗的影响

4. 运行中变电站测试

必须采用停停电或隔离测试方式

注意地电位升高风险

禁止在雷雨天气进行测试

五、测试结果分析与改进措施

1. 异常数据分析

电阻值偏高：检查连接点腐蚀、土壤干燥、接地体断裂

数据波动大：检查测试方法是否正确，是否存在间歇性接触不良

负电阻值：通常表明电极布置不当或存在强烈电磁干扰

2. 常见改进措施

降阻剂应用：化学降阻剂或物理降阻模块

深井接地：穿透高阻层至低阻土壤层

外延接地：增加水平放射状接地极

等电位连接：改善均压效果

六、新技术发展趋势

三维建模技术：结合地质数据建立接地系统数字孪生模型

在线监测系统：实时监测接地电阻变化和腐蚀状态

新型材料应用：纳米导电混凝土、铜包钢复合材料等

智能诊断算法：基于大数据分析的接地系统健康状态评估

无人机辅助测试：用于输电线路等难以到达区域的接地测试

结语

大地网作为电气安全的基础设施，其性能直接影响人员和设备安全。规范的接地电阻测试是确保接地系统有效性的关键环节。随着技术进步，接地测试正朝着智能化、精准化方向发展，但基本原理和规范要求仍然是工程实践的基石。技术人员应深入理解各种测试方法的适用条件和限制因素，严格按照标准规范操作，才能获得真实可靠的测试结果，为电气系统的安全运行提供保障。