防雷接地测试原理、方式及注意事项

中国防雷专家

一、正确选择接地电阻测量方式及测量原理

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。

1.两线法

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。如果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地桩的地区。 接线：E+ES接到被测地，H+S接到已知地。

2.三线法

条件：必须有两个接地棒：一个辅助地和一个探测电极。各个接地电极间的距离不小于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：S接探测电极，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量电缆电阻对测量结果的影响时替代三线法,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准确度最高的。

4.单钳测量

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。 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

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，两钳间的距离要大于0.25米。

二、接地电阻值的正确测量

接地是电器安全技术中很重要的工作之一，接地装置的合适与否，接地电阻值是否合乎标准要求，直接影响到电力系统设备的正常运行，影响到建筑物的安全，还关系到人身安全。因此，应当正确选择接地方法及测量接地电阻。笔者现依据接地电阻的测量原理及结合实际测试，提出下述测量接地电阻的几点经验。

1、测量前的分析

测量前应掌握埋地电极的分布情况(最好查阅竣工图)，然后依据公式: (s为电极系统所覆盖的面积)，并按图纸计算接地系统的有限半径，以确定辅助电极的远近位置和朝向。

2、引出测量点

如果测量点不易接出，可以用一根电阻较小的电线引出，把电线的引出端接到表的E端，测量结果应减去电线的电阻，此时电线的自感要引入误差，所以应尽量将电线拉直，多余的线应绕成无定向结构。对于有四线测量功能的接地电阻表，应引出两条电线，分别接表上的E1、E2，四线法测量的阻抗不影响测量结果。

三、关于辅助电极的接地电阻

一般辅助电极的接地电阻小于5kΩ时，不影响测量结果，但如果电流电极接地电阻Rc太大，将使注入电流减小，易受干扰。如果电压电极接地电阻Rp太大，将与电压表的输入电阻分压，使电压测量不准，灵敏度下降。500px长的铁钎打入干松土壤的接地电阻一般小于1kΩ。为了降低辅助电极的接地电阻，可以在辅助电极周围浇水。经常会遇到水泥地面无法打桩的情况，这时，可用一根铁链盘在水泥面上，再浇上水；作为辅助电极，也可用金属网代替铁链，浇水是为了降低辅助电极的接地电阻。

四、辅助电极的延伸方向

辅助电极的延伸方向要避免与地下管线、地面水沟平行靠近，无法远离这些导体时，最好选垂直或交叉方向。

五、关于辅助电极的位置

3个电极不必在同一直线上，辅助电极的位置遵循“互电阻影响最小”的原则，如果电流电极C与被测电极E的距离满足DEC>11rE，电压电极P的位置可以偏离直线约束，理论上只要(1/DEC-1/DPC+1/DEP)=0，互电阻的影响可以抵消。实际测量时，应在不同位置测量几次P电极。

六、测量时，埋地电极是否要与内部断开

有的接地电阻表要求断开测量，有的不要求，主要出于以下几点考虑，若不断开，将会出现以下情况:

1.如果被测电极接地电阻很大或在地下断线，则测量仪表中的电流源或发电机就会开路，然后开路电压通过内部地线系统传导到内部仪器、设备的机壳上。手摇发电机的开路电压一般为100V以上，电池供电的电流源开路电压一般在50V以下。

2.如果内部用电设备泄漏电流，将从被测电极向大地注入电流，在周围的地面上产生电压降，叫做地电压，地电压小则影响测量结果，大则威胁人员安全或损坏接地电阻表。

3.有些不规范的接地方法，把原本独立的两个接地系统通过仪器、设备的机壳连接起来，接地电阻表测得的电阻值并不是单个接地电阻，而是两个系统接地电阻的并联值，甚至被测接地电极断线也不能发现。

测量时最好断开地线，如不能则应注意避免上述情况发生，做到:

(1)先测量地电压，如果E、C两点地电压大于测量仪表的要求，则应关掉相关用电设备，必要时关闭电源。

(2)检查并确定被测电极接地良好，查看两种独立接地系统的连接情况，排除不规范的接地点。现在一般要求接地系统共用地电极，所以不存在两个独立的接地电极，不用考虑外部连接情况。检查断线可以采用测量环路电阻的方法。

七、其他

在测量准确度要求不高的情况下(如日常检查，判断是否断线等)，可以采用两点法测量接地电阻，作为参考的接地电极，要求已知接地电阻，并且独立。这时使用接地电阻表的两线法功能(P、C短路)或者使用钳型接地电阻表加上跨接电阻，比较方便。

虽然土壤的温度、含水量和时间的变化会影响接地电阻的大小，但是对于单次测量来说，它有确定的值，可以准确测量。可是测量时如果不掌握正确的方法，测量结果将会有很大误差。被测对象千变万化，只要能够深刻理解接地电阻的基本定义，掌握接地电阻的测量方法，熟悉接地电阻表测量原理，并且多做实验就能找到最准确的方法。

八、防雷接地的几个问答

1. 明敷防雷引下线近地端为什么要加以保护？

明敷防雷引下线地上 1.7m 至地下 0.3m 的一段加保护措施的目的有两个：

（1）在易受机械损坏的地方，加保护管后可防止防雷引下线受机械外力而损坏；

（2）在人们能接近的地方．加绝缘保护（套硬塑料管或包缠绝缘材料），一旦雷击时，可减小接触电压。

在工矿企业，防雷引下线设在人们不易接近的地方。为防止防雷引下线受到机械外力损坏，可用角钢或钢管加以保护．如图1 所示。当用钢管保护时，钢管两端，应把钢管管口和防雷引下线焊成一体，如不焊接，则雷击时，钢管感应电抗大，不利把雷引到地下；钢管的上口应封口．防止管内积水。

在住宅区，防雷引下线应用硬塑料管保护，塑料管的上口亦应封口。 保护管或保护角钢应用铁卡子固定在墙上．铁卡子离地面或离保护管上口的距离为300mm，铁卡子一般用 25mm×4mm 锌扁钢加工。

2. 防雷引下线设置断接卡子的目的是什么？

《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》规定：建筑物上的防雷设施采用多根引下线时．宜在各引下线距地面的 1.5～1.8m 处设置断接卡。 设置断接卡的目的是便于测量引下线的接地电阻，供检查用。

规范指出：设置断接卡是对有多根引下线的场合。当建筑物（例烟囱）只有一组接地极时，不应该设置断接卡；当建筑物（例厂房）有两组及以上的引下线，每根引下线下有一组接地极时，设置断接卡可分别测量每组接地极的接地电阻。 规范未强调“必须”，而用“宜”在各引下线距地面的 1.5～1.8m 处设置断接卡，这里“宜”有双重含义：

（1）并非有多根引下线时，都必须设置断接卡。例如，利用建筑物柱头内主钢筋作为防雷引下线，并利用混凝土桩内钢筋作为接地极时，不应该设置断接卡。为了测量接地极电阻，在混凝土桩打入地下后，测量每根桩的接地电阻，然后把所有桩用圆钢（直径最小为 10mm，通常用 16mm）或扁钢（最小截面为 25mm×4mm，通常用40mm×4mm）连成一体，再测量总接地电阻。为了在建筑物投入使用后，检查接地电阻，可在建筑物近地端引出检测点，即从引下线主钢筋上焊出接地线至检测点，此检测点可为钢板并外露。

（2）断接卡并非一定要设置在 1.5～1.8m 处。一般在公共场合，如住宅区，防雷引下线明敷时，应把断接卡设置在 1.5～1.8m 处；暗敷时，为不影响建筑物的外观，断接卡可设在近地端的墙内（一般为距地 300～400mm）。

当防雷引下线既未设置断接卡、又未设置检测点时，若检查接地电阻，可用导线把建筑物顶上的避雷带或避雷针引至地面进行测量，测量结果需减去导线的电阻。

3. 利用建筑物钢筋混凝土中的结构钢筋作防雷网时，为什么要将电气部分的接地和防密接地连成一体，即采取共同接地方式？

当防雷装置受到雷击时，在接闪器、引下线和接地极上都会产生很高的电位。如果建筑物内的电气设备、电线和其它金属管线与防雷装置的距离不够时，它们之间就会产生放电。这种现象称之为反击，其结果可能引起电气设备绝缘破坏，金属管道烧穿，从而引起火灾、爆炸及电击等事故。

为了防止发生反击，建筑物的防雷装置须与建筑物内外的电气设备及其它接地导体之间保持一定的距离，但在工程中往往存在许多困难而无法做到。当利用钢筋混凝土建筑物的结构钢筋作暗装防雷网和引下线时，更难做到。如电气配管就无法与结构钢筋分开到足够的绝缘距离。 当把电气部分的接地和防雷接地连成一体后，就使建筑物内的钢筋间构成一个法拉第笼，在此笼内的电气设备和导体都与笼相连接，就不会受到反击。

4. 周围无高层建筑，低压架空线引人建筑物时，为什么要将进户杆的瓷瓶铁校担按地？

发生雷击时，雷电波往往会沿架空电线进入室内。为了防止雷电波进入室内，将固定瓷瓶的铁横担接地，就使横担与导线之间形成一个放电保护间隙，其放电电压约40kV、当雷电波沿架空电线侵入时，瓷瓶上发生沿面放电，将雷电波导流入地，大大降低架空电线上的电位，将高电位限制在安全范围以内。为此 SDJ4-79《架空配电线路设计技术规程》第58条作了如下规定；为防止雷电波沿低压配电线路侵人建筑物，接户线上的绝缘子铁脚直接接地，其接地电阻不宜大于 30Ω。公共场所（如剧院和教室等）的接户线以及由木杆或木横担引下的接户线，绝缘子铁脚应接地。

5. 装有避自带的屋顶上，安装风机等电气设备后，如何进行防密措施？

建筑物屋顶上装有风机、热泵、航空灯等电气设备时，把设备外壳与避雷带连成一体这是通常的做法，但往往忽视了重要的一点：即这些电气设备的电源线未加防护不能直接与配电装置相连接。

GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》第2.5.3条作了如下规定。装有避雷针和避雷线的构架上的照明灯电源线必须采用直埋于土壤中的带金属护层的电缆或穿入金属管的导线、电缆的金属护层或金属管必须接地，埋入土壤中的长度应在 10m 以上，方可与配电装置的接地网相连或与电源线、低压配电装置相连接。

如果与避雷装置连成一体的电气设备的电源线，未加防护直接与低压配电装置相连接．当遭到雷击时，雷击引起的高电位就会通过电源线传到其它低压配电装置上。 与屋顶避雷装置已连成一体的电气设备的外壳，如再与屋内的接地线相连是更严重的错误。因为屋顶遭到雷击时，雷电流就会从避雷带→屋顶电气设备外壳→屋内电气设备外壳，使屋内电气设备外壳出现高电位，这是极其危险的。因此屋顶电气设备的外壳已与避雷装置连成一体后，不允许再与屋内接地线相连。

6. 装有避自带的水塔顶上有一只航空灯，该航空灯的电源线敷设时要注意什么问题？

装有避雷带的水塔，落雷时，雷电流除了沿着避雷引下线入地外，还有可能沿着航空灯的电源线进入室内。因此航空灯的未加防护电源线不能直接进入室内，而应采用带金属护层的电缆或穿入金属管的导线，且金属护层或金属管必须接地，埋入土壤中的长度应在 10m 以上，方可再与电源或低压配电装置相连接。

当航空灯采用光导纤维传送光时，则不必采取上述措施。例如上海东方明珠电视塔的航空灯，强光从下面通过不导电只导光的光导纤维传送到高空，向天空发出强光信号，对这第 种光导纤维就不必采取避雷措施了。

7.多层建筑的防雷装置如何施工？

沿屋脊、屋檐及屋面两侧的斜边上装避雷带；若屋面为平顶，则沿屋面四周或女儿墙上架设避雷带，避雷带距外墙边的距离宜小于或等于避雷带支起的高度。 为避兔接闪部分的振动力，可将避雷带支起 10～500px，支点间距不应大于 1.5m，一般取 1m。 若屋顶有水箱，因水箱高出屋顶，因此在水箱顶部四周亦应安装避雷带。 采用避雷带防雷时，屋面上任何一点距避雷带的距离不应大于 10m。如果屋面宽度超过 20m 时，可增加避雷带，用避雷带组成 20m×20m 的网格。 避雷带一般用25mm×4mm镀锌扁钢做成，女儿墙上的避雷带也可用装饰金属栏杆。 避雷带至少有两根引下线和防雷接地极相连，引下线应对称设置。引下线之间距离对于一般建筑不大于 24m。 引下线可明装亦可暗装，明装一般用 25mm×4mm 镀锌扁钢，明装引下线与建筑物墙面间隙一般不小于15mm。明装引下线是在建筑物外墙土建施工完后进行的。当引下线与支架焊接连接时，在引下线与墙之间应衬垫铁皮，避免焊接飞溅沾污墙面。焊接完后再拿走铁皮。暗装引下线则利用柱头主钢筋，这在土建施工时完成。

接地极通常每组用两根，相距 5m，两者用扁钢相连。 接地极可用 50mm×5mm 角钢或 φ40mm 钢管（厚3.5mm）长2500mm 制成，埋深不宜小于 0.6m。 有多根引下线时，在引下线距地面 1.5～1.8m 处，宜设置断接卡，断接卡以下的明敷引下线应用绝缘管（如 PVC 塑料管）加以保护.