张喜飞 吕芳捷 李新忠
【摘要】地线是设备生命线之一，在各种各样的设备工作中起到了不可替代的保护作用。本论文着重说明了接地电阻在实际中的应用以及如何测量和计算接地电阻，测量结果表明接地极接地深度越深接地极电阻越小，最后阐述了人为降低接地电阻的重要意义。
【关键词】地线;接地电阻;接地深度
1.引言
地线是接地装置的简称，是用来将电流引入大地的导线，电气设备漏电或电压过高时，电流通过地线进入大地。地线在实际生活中应用广泛，做保护接地时，接地电阻越小越好[1-3]。本论文在前人研究的基础上[4-6]，对几种接地方法进行了改进。测量结果表明这几种方法能有效的减小接地电阻。
2.地线的作用
地线是设备的生命线之一，它在各种各样的设备工作中起到了不可替代的保护作用。（1）家用电器和办公设备的金属外壳都设有接地线，如其绝缘损坏外壳带电，则电流沿著安装的接地线流入大地，以达到安全的目的，否则会给人身安全造成危害。（2）在高大的建筑物、各类通信系统以及架于建筑物上的各类天线，都装有避雷针然后用导线将其引到安装的防雷击接地系统，以达到防雷击的目的。（3）在一些重要部门为防止电磁干扰，对电子设备加装屏蔽网，安装的屏蔽网接入相应的接地系统以达到防电磁辐射的目的。地线的接地电阻的大小应根据接地方式而定，一般情况下采用独立接地时接地电阻不应大于4Ω，采用共用接地时接地电阻不应大于1Ω。所谓独立接地就是各接地线路分别接到独立的接地装置上如图1所示，共用接地是指多个接地线路共用一个共同的接地装置如图2所示。
图1 独立接地示意图
图2 共用接地示意图
3.什么是接地电阻
工频电流（工频是很低的频率，我国所指的工频电流就是指50HZ的交流电）从接地体向周围散流时，土壤呈现的电阻值叫做接地电阻R，接地电阻的数值等于接地体的点电位U与通过接地体流入大地中电流I的比值。
4.如何测量接地电阻
如图3所示为测量接地极A的电阻，我们可以在A的两侧加两个辅助电极B和C。
图3 辅助电极示意图
设图3中接地极A的电阻为RA，辅助电极B和C的电阻分别为RB和RC。A与B和A与C之间的土壤电阻分别为RAB土和RAC土。则图3所示的等效电路图如图4所示。
图4 辅助电极和被测电极组成的等效电路图
RAB=RA+RB+RAB土
RAC=RA+RC+RAC土
RBC=RB+RC+RAB土+RAC土
以上三式联立消去RAB土和RAC土可得：
RA=1/2（RAB+RAC–RBC） ①
由①式可知只需用万用表测量出A、B之间，A、C之间和B、C之间的电阻即可求出接地极电阻RA。在实际测量中辅助电极和被测电极间的距离可选择在3米左右，辅助电极要与土壤接触紧密不能松动。
5.接地电阻越小越好
接地线做保护接地时，接地电阻越小，当机壳漏电时，电流就会通过接地线流入大地越快，若接地电阻比较大，当人体接触漏电机壳时，人体就会变成接地线，漏电电流将通过人体流入大地，此时将发生触电事故。接地线做防雷击接地时，接地电阻越小，一旦遭遇雷击时雷电通过地线流入大地越快。接地线做防干扰接地时，接地电阻越小，抗干扰能力越强。
6.如何减小接地线电阻
接地线在各行各业以及日常生活当中都有广泛应用，虽然应用的目的与作用不同，但总体来说都是希望接地线电阻越小越好那么如何才能减小接地电阻呢？用钢管或圆钢做接地体时垂直接地极的接地电阻[7]：
R=0.336（ρ/L）lg（4L/d）
式中：d为接地极的直径，单位：m;L为接地极在地中的深度，单位：m;ρ为土壤阻率，单位：Ω·m。在北方含水量大约为20%的黄土地的电阻率约为100Ω·m，以直25mm的单根铜包钢接地棒为例，在不加降阻剂的情况下接地深度L与接地电阻R的关系如图5中黑线所示。
由图5可知，在条件允许的情况下接地电极接地深度L越大接地电阻越小。在不加降阻剂的情况下要想使接地装置为直径为25mm的单根接地棒铜包钢接地棒在一般的北方土地中的接地电阻小于4Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于33m;要使接地电阻小于1Ω，需使接地棒接入土壤的深度大于135m。接地极埋入地中的深度L越深接地电阻越小，但在实际应用中，135m的深度非常浪费材料同时也是是很难实现的。因此，需要人为操作来降低接地电阻。
图5 单根铜包钢接地棒接地深度L与接地电阻R的关系
（1）要减小接地电阻我们可以通过人工处理土壤，减小土壤电阻率来实现。要减小土壤的电阻率我们可以通过增加土壤电导率来实现，可以在接地体土壤周围加入导电性能好的化学物即化学性降阻剂如食盐、电石灰、电石渣等。食盐是应用最广泛的降阻剂，但对不同的土壤其降阻效果也不同。如砂质粘土用食盐处理后土壤电阻率可减小1/3—1/2，砂土的电阻率减小3/5—3/4，砂的电阻率减小7/9—7/8;对于岩土壤用1%食盐溶液浸渍后，其电导率可增加70%。在北方土壤中加入食盐后，直径为25mm的单根铜包钢接地棒的接地深度与接地电阻的关系如图5中红线所示，由图我们可以看出加入降阻剂后大大降低了接地棒接地电阻。这种方法经济且降阻效果显著，在过去的一段时间里曾被广泛应用，但由于食盐作为化学降阻剂会加快接地体的腐蚀同时也有污染水源的缺陷，因此这种方法现在基本上没有使用了。
（2）通过更换土壤来减小土壤电阻率。该方法是用电阻率较低的土壤如粘土、黑土、砂质粘土来替换原来电阻率高的土壤，以此来获得较低的接地电阻。替换范围在接地体周围0.5m左右和接近地面侧不小于接地极长1/3区域内，替换范围过大的话只会增加人们额外的劳动负担并没有实际意义，替换范围太小达不到降低接地电阻的目的。
（3）延长接地体或增加接地体的根数以增加接地体与土壤的接触面积，以铜包钢接地棒为例，在现实生活中使用铜包钢接地棒时经常用四个或八根相同规格的接地棒为一组同时接地以达到减小接地电阻的目的。
7.结论
在实际应用中地线的主要是保护设备和人身安全的，要想很好地运用地线的保护作用就必须充分了解地线以及接地技术的知识。本文通过具体数值得出了接地电极接地深度越深接地电阻越小的结论，以及人为降低接地电阻的重要意义。
参考文献
[1]李福勇，秦加增，髙宾.单相接地试验电容电流测量技术[J].山东煤炭技术，2012，2.
[2]孙民，孙毅，屠治国.零地电压测量技术[J].宇航计测技术，2009，5：45-49.
[3]李贵亮.浅谈接地电阻测量方法的改进[J].科技与生活，2010，19.
[4]耿振华.如何用万用表测量接地电阻[J].中国计量，2001，5.
[5]卢邹辉，林中永，王金泉[J].中国科技信息，2009，3.
[6]黄恩才.林业科技情报，2010.
[7]白永胜.太钢东山35KV变电站接地网的设计及应用[J].电网技术，2011，35.
