本文介绍了钳型法测量接地电阻的测量原理和测量方法，用比对法校验了钳型法测量的可行性和测量数据的有效性，对空间范围有限区域的接地装置接地电阻的测量有一定的参考价值。

接地电阻常用的测量方法有三极直线法、等腰三角形法、四极法和双引线法，其中，前两种方法适用于接地面积不大的小型接地装置，后两种方法适用于接地面积较大的大型接地装置。

这几种常用测量方法在测量过程中都会使用到辅助测量极。辅助测量极的最小距离不小于20m。对空间范围有限的区域，常用的测量方法无法满足测量要求。此时，可使用无需辅助测量极的钳型法测量接地电阻。

1 测量仪表及测量原理

1.1 测量仪表

测量时选用的仪表型号GEOX。仪器的标准不确定度为（1）0~20W量程： 0.75%；（2）20~200W量程： 0.44%。

图1 测量仪表

1.2 测量原理

钳型法测量原理如图2所示：在整个并联接地网中，设Rx为被测接地电阻，此时，其他各支路的接地电阻并联值R=R1//R2//R3…//Rn。当n较大时，R<

图2 钳型法测量原理图

图3 钳型法测量电路原理图

钳形法仪表通常有两个钳型测量探头，测量电路原理为磁场耦合原理，如图3所示。测量时，磁环1（电压探头）上由一个恒定的交流电流产生一个交变磁场，根据法拉第电磁感应定理，在闭合接地装置环路内将产生一个感应电压V：

（1.1）

根据欧姆定律，感应电压V在闭合的接地装置环路内必将产生一个电流I，该电流在钳型接地电阻表磁环2（电流探头）上形成一个磁场后，通过表内检流计、运算放大器，计算出感应电流，经过比较、再运算，即计算出接地装置环路电阻R：

（1.2）

2 接地电阻测量及数据分析

2.1 接地电阻测量

利用5个独立接地装置作为测量对象，先用三极直线法测量5个独立接地装置的接地电阻，再用钳型法进行接地电阻测量。

三极直线法为规程规定的标准测量方法，按规程要求进行测量，钳型法按仪器要求进行测量。钳型法首先需要把各接地装置用导线连接起来，钳形法测量仪表主要用于多极并联的接地网以及不便于打辅助极测量的接地网中，例如：高压铁塔的接

地形式，变电所中防雷接地、保护接地与工作接地多极并联的情况。

用三极直线法测量时，对同一独立接地装置分别使用三块测量仪表进行接地电阻测量，测量时确保辅助极的位置不发生变化。随后，用导线将5个独立接地装置连接起来，再用钳型法进行测量。接地电阻测量值如表1所示。

表1 接地电阻测量值（W）

2.2 数据分析

由表1可以看出，仪表GEOX、4105和4105A利用三极直线法对5个独立接地装置进行接地电阻测量时，测量值有较好的一致性。其中4105A和4105两块仪表的测量值更为接近，GEOX地阻表的测量值偏大，偏差在0.1~0.5W之间，且接地电阻值较小时偏差亦较小，因此，分析认为用三极直线法

测得的5个独立接地装置的接地电阻值是可信的。

用钳型法测量时，测量值中有一个增加量，如测量R3时，仪表实读值为R= R3+ R1// R2// R4// R5，从表1中可以看出，各接地装置用钳型法测量的接地电阻值均比用三极直线法测量的平均值大。

根据钳型法测量原理及表1中的测量数据可用联立方程组的形式求出各独立接地装置的接地电阻，联立方程组如（1.3）所示：

（1.3）

从而可知该方程组存在无穷多解，求解时必须限定范围，才可得出合适的解。根据变换后的公式求解，先分别给定一个值，再确定其余参数。给定值为三极直线法测得的平均值，用Mathematic软件计算，最接近测量值的解为：R1=20.8W，R2=24.9W，R3=0.23W，R4=10.3W，R5=7.5W，与表1中用三极直线法测得的接地电阻平均值较为接近。因此，可以认为用钳型法测得的接地电阻值是可信、准确的，从测量值与理论计算值的数据分析可以看出：

• （1）用钳型法测量时，测量值中有一个附加量，附加量的大小与并联接地装置的数量和并联接地电阻值的大小有关。
• （2）总体上看，随着接地电阻值的减小，测量误差率⊿R/R变大。
• （3）当附加量太大（如R3）时，测量值将失真，钳型法不适用于此种情况。
• （4）剔除失真数据，与三极直线测量法的数据比较误差平均值为1.5Ω。

通过分析有以下几点认识：

• （1）对空间范围有限的区域，当接地装置数量较多时，可使用钳型法替代三极直线法进行接地电阻的测量。可采用如下方法判断测量数据是否合格：①与往年的三极直线测量法数据进行比较，测量增量是否在钳型法方法误差增量范围内；②与规程比较，钳型法数据是否超过规程允许值（判断方法简便但偏严，钳型法测量数据与三极直线法测量数据相比偏大一点）；③积累钳型法原始数据，新测钳型法数据与往年相比变化是否过大且超过规程允许值。
• （2）对于测量变化量大于规程允许值或超过以上允许变动范围的，可考虑采用三极直线测量法辅助判断地下接地体是否合格，接地引下线是否接触不良等问题。
• （3）使用钳型法测量接地电阻是对传统测量法的一个改进。它不用布置电流和电压引线，只要用钳型表夹住各独立接地装置间的连接线即可方便测量，且独立接地装置越多接地电阻的测量值就越准确。但该方法在接地装置数量较少时并不适用。
• （4）由于钳型法测量得到的是回路电阻，因此可以发现整个接地回路因天气、土壤或其他因素而引起的回路电阻变大的情况。

结束语

对近几年的接地装置实验数据进行分析可以看出，使用钳形法测量得到的接地电阻与传统的接地电阻测量方法获得的测量数据相比，同样真实、可信。在空间范围有限的区域内使用钳型法对接地装置接地电阻进行测量，无需辅助接地极，测量简捷，与传统的接地电阻测量方法相比，优越性是较为突出的。

（编自《电气技术》，原文标题为“钳型法测量接地电阻”，作者为王勇、刘泽西等。）

閱讀更多 電氣技術 的文章

關鍵字: 软件 测量 迈克尔·法拉第