起重机械接地电阻测量与安全

为了确保起重机械安全，国家质量监督检验检疫总局于2002年12月1日颁布施行了《起重机械监督检验规程》并在第6.7.2重要项目中对金属结构的接地提出了要求：“当起重机供电电源为中性点直接接地的低压系统时，整体金属结构的接地型式应采用TN或TT接地系统。接地电阻不大于412;零线重复接地的接地电阻不大于10Ω。采用TT接地系统时，起重机金属结构的接地电阻与漏电保护器动作电流的乘积应不大于50V”。而要想做到正确地对《检规》中第6.7.2重要项目的检测就必须弄清楚有关接地电阻的概念和起重机械接地电阻测量的特点，本文就接地电阻的概念、接地电阻的测量、测量接地电阻时应注意的事项和起重机械接地电阻的测量与安全作一些介绍。

1 接地电阻的概念

与大地紧密接触并形成电气连接的一个或一组导体，叫接地极。通过接地极与大地相连接，称之为接地。接地按用途分，有防雷接地、防静电接地、防触电接地、工作接地、零线的重复接地、还有逻辑接地。工频电流或冲击电流从接地极向周围大地流散时，土壤呈现的电阻称为接地电阻。

通过接地极流入大地的电流作半球形散开，半球形的球面，在距接地极越远，电阻越小，20m以外的地方，已无电阻的存在，也就无电压降了。20m以外的地方，电位等于零，称为电气上的零电位，也称地电位。在接地体分布密集的地方很难找到电气上的接地。

在电子设备的各级电路中，有一个参考电位，这个电位称为逻辑地。它可以是电子设备的机壳、底座、印刷电路板的地线、建筑物内总接地端子、接地干线。逻辑地，可以与大地相连接，也可以不连接，逻辑地没有接地电阻的概念。

接地电阻的数值等于接地极的对地电位与通过接地极的接地短路电流的比。所谓接地电阻是表征工频电流或冲击电流通过接地极向周围大地流散的能力。接地电阻愈小，流散愈快。接地电阻不能用从接地极到大地某点的电阻来表达，因此，不能用欧姆表测量接地电阻。

可以认为，接地电阻虽然具有直流电阻相同的量纲，但实际上是土壤电阻率ρ与电容的比率乘以介电系数ε，因此，确切地说，接地电阻应称为接地阻抗。同时，由于接地电阻R含有电容C这一分量。因此，测量时，不能使用直流电源。也不宜使用功率法来测量，用功率法的指示值只反映电阻分量。而且一般功率法的误差与功率因数COSφ有关。随着COSφ的降低，误差较大。接地电阻的阻抗角一般都是在φ=cos-1(0.5—0.7)之间，因此，不宜使用功率法来测量。由此可见，接地电阻与一般导体的电阻R=P•L/S的物理概念是不一样的。其值与土壤电阻率p和介电系数ε的乘积成正比，与电容C成反比，而与接地装置内部的引线长度无关。

2 接地电阻的测量

(1)测量原理

接地装置工频接地电阻的数值，等于接地装置的对地电压与通过接地装置流入大地中的工频电流的比值，因此测量接地电阻必须测量接地装置的对地电压和流入大地中的工频电流。接地装置的对地电压是指接地装置与大地中电流场的实际的零电位区之间的电位差。因此，必须在接地体中通过流人大地中的工频电流，电源的一端接在接地装置上，另一端接在能与被测接地极构成回路的辅助电流接地极上。电压表的一端接在接地装置上，另一端接在处于实际的零电位区的电压接地极上。

由于，单根接地极的零电位区在距单根接地极20m以外的地方，同时电流接地极与电压接地极避免相互干扰，电压接地极必须设在距离被测接地极和电流接地极20m以外的地方，因此，被测单根接地极、电流接地极、电压接地极三者应成20m～40m的直线布极方法。而测量的电流不能过小，但也没有必要大到接近系统实际短路电流的数值，一般采用实际短路电流的20%;电源应为独立电源，其容量约为5KvA~10KVA;电源电压应在65V～220V，一般可采用交流电焊机的次级作为电源。

接地电阻测量仪，它一般也输出一个空载电压为6V的交流电源，电流为恒定10A或25A的交流源加到被测两点间，该仪器可测出两点间的电压降，并根据欧姆定律，直接显示出被测两点间的电阻。

(2)测量方法

①电压表一电流表法：

适合测量小于0.5Ω的接地装置。当接地装置是单根接地极时，其被测单根接地极、电流接地极、电压接地极三者应成20m～40m的直线布极方法。

当接地装置是接地网时，其被测接地网G、电流接地极C、电压接地极P三者也应成直线布极方法。电流接地极c与被测接地网G的边缘的距离应为DGC=(4～5)D，被测接地网G与电压接地极P的距离应为DGP=(0.5～0.618)DGC，D为被测接地网G的对角线最大长度。电压接地极P放在地中电流场的实际的零电位区，想找到地中电流场的实际的零电位区，可以把电压接地极P沿GC的连线方向移动三次，每次移动的距离约为GC的5%，测量PG之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的误差不超过5%，则可以把中间的位置作为测量用的电压极的位置。电压表指示数值与电流表指示数值的商即为被测接地网G的接地电阻。

②接地电阻测量仪的测量方法：

用接地电阻测量仪测量接地电阻时，产品说明干要求采用20m~40m的布极方法。接地电阻测量仪都配有20m、40m的专用线。为了消除互电阻的影响，电压接地极P与电流接地极c的距离不小于20m。如电流接地极c距电压接地极P的以外是建筑物，电流接地极C无法布置。电流接地极C和电压接地极P可以布置在被测接地网G的两侧;或电流接地极C和电压接地极P、被测接地网G三者成三角形，每边长为20m。