一、接地電阻測試的目標與基本概念

接地電阻（或接地阻抗）是指接地裝置與大地之間阻礙電流流入土壤的電阻（復雜場合應考慮電感、電容等綜合阻抗）。工程上常關注：安全保護接地（保護人體安全）、工作接地（設備正常工作）、防雷接地與大電流接地（如避雷、接地網）。不同用途的允許阻值不同（工程上常見：安全保護/交流工作接地常要求≤4Ω；計算機/機房共用接地宜≤1Ω；獨立防雷接地常要求≤10Ω，但具體標準應參照工程性質與現行規范）。

二、接地電阻測試儀的基本組成與功能模塊

現代接地電阻測試儀（含便攜式與在線監測裝置）在結構上通常由以下模塊組成：

測試源/激勵單元

產生用于測量的測試電流或電壓（傳統手搖式/便攜式為交流低頻或直流脈沖；現代儀器可產生可控頻率的低電流交流或高頻脈沖以模擬雷電沖擊響應）。典型試驗電流范圍：幾mA 到數百mA（在線儀器常見 5–200 mA）。

電壓采樣與電流采樣單元

用于同時采集注入電流與被測回路電壓，從而按 Ohm 法則 R=U/I 計算接地阻抗/電阻。

測量與信號處理單元

包括模數轉換、濾波、數字信號處理（DSP），對于高頻/脈沖響應的儀器有多點頻率采樣與諧波分析能力。

顯示與人機界面

液晶/彩屏顯示測量值、曲線、歷史記錄、報警閾值配置等。

輔助極與接線附件（便攜式傳統測量）

電流極（C）、電壓極（P，或稱潛極）與被測接地體（E）之間的測試導線；常見長度：5m、20m、40m等用于現場布極。傳統三極/四極測法均需輔助極。

鉗形（非接觸）測量單元（如鉗形接地電阻儀）

鉗口含電流線圈與電壓線圈，允許在不拆分接地體（不需打輔助極、不需斷開接地線）的條件下測量回路電阻，非常適合現場快速巡檢與長導體（鋼筋、接地線）測量。

通信與存儲模塊（在線監測儀）

支持 NB-IoT、2G/4G、LoRa、以太網或本地 RS485/Modbus，具備歷史數據存儲、云/平臺上傳、閾值報警與遠程配置功能。

電源

便攜儀多用內置鋰電池或手搖發電；在線監測通常市電供電 + 備電/太陽能+電池設計以確保連續監測。

三、接地電阻測試儀的主要類型與測量原理

按用途與測量原理，可把儀器分為若干類，每類適用場景與優缺點如下。

1. 手搖/便攜式“搖表”（傳統電壓—電流法）

原理：通過內置發電機產生低頻交流，使用輔助極（電流極、潛極）按三點或四點法（Fall-of-Potential）測量。

特點：結構簡單、適合野外與無外電源場合；但需打輔助極且測量受周邊地網影響，耗時。常用于一次性實驗或小型工程。

2. 電壓—電流臺式/便攜式接地電阻表（四線法）

原理：使用獨立電流和電位采樣，四線測量能減少接線誤差，精度較高。

典型參數：量程可從 0.01Ω 到數千 Ω，精度通常 0.5%–5% 視型號而定。

3. 鉗形接地電阻儀（鉗表）

原理：利用鉗口的電流線圈在被測導體上感應測量，測量回路電阻或多個回路并解算單點接地阻值。

優勢：不需拆除接地線或打輔助電極，現場快速測量，適合通信基站、配電柜、接地線回路巡檢。適用于難以脫離系統的接地體。注意：在復雜網路（多并聯回路）時需謹慎解釋結果。

4. 電橋式/比率計/接地電阻電橋

原理：以電橋原理測低阻（適合極低電阻測量、深接地樁或接地網單元）。高精度實驗室或工程點位更常用。

5. 土壤電阻率測量儀（文納法/四極法 Wenner）

用途：用于地質/土壤電阻率測定，為接地設計（深埋接地體、深井接地等）提供土壤參數。典型測試電流與電壓測量、間距調節后計算電阻率（Ω·m）。

6. 高頻/脈沖接地阻抗測試儀

原理與用途：用高頻或脈沖激勵測試接地裝置對瞬態雷電沖擊（微秒級、高頻分量）的響應（高頻等電位過渡電阻）。該類儀器用于評價接地系統對雷擊脈沖的真實響應，補充傳統工頻測量的不足。部分在線系統支持多頻點（例如 10 Hz–1 MHz）測量以反映高頻性能

7. 接地電阻在線監測儀（固定式）

特征：固定安裝在接地網節點或接地線處，定時或按規則自動測量并上傳數據（支持遠程報警）。測量可以是工頻法、變頻法或高頻法，量程、分辨率與精度按具體型號而異（示例：測試電流 5–200 mA、量程 0–655Ω、分辨率 0.001Ω、精度 ≤5%）。

四、常見測量方法（工程操作要點）

三點/四點（Fall-of-Potential）法（傳統最可靠）

布設：E（被測接地體）、P（電位探針）與C（電流探針）按規定距離打入土中（例如 C 在被測點外 L 倍距離，一般按規范或經驗一式布設，不同場地做距離掃描以找穩定平臺）。

要求：測量前清除附近干擾接地、保持探針和地網接觸良好。適用于獨立接地體測試。

鉗形測量法（快速巡檢）

將鉗口繞被測接地導體一周，讀取回路電阻或通過多點測量程序解算出目標阻值。適合不便斷開的接地線路與鋼筋接地。

土壤電阻率（Wenner）法

用于接地設計，按等間距插入四個電極測量并計算土壤電阻率（Ω·m）。

在線/定時測量

固定式探頭與電子開關在既定時間段注入小電流、采樣并上傳。為避免被雷擊或過電壓損壞，許多設備在非測量期間與地網斷開或加保護電路。

五、工程行業應用與部署解決方案

下列為若干行業的典型接地測試與監測方案要點，包含儀器類型推薦、測量頻率、告警閾值及實施細節。

1. 變電站與電力設施（高壓/超高壓）

目標：保證接地網能承受短路/雷電大電流，控制地電位升高（GPR）與保護人員安全。

接地阻值目標：變電站大電流接地系統常依據大電流經驗公式 R ≤ 2000 / I（I 為設定接地電流峰值 A）；工程實踐中，對于主變/電抗器基礎/接地網設計往往要求單元非常低（例如 ≤0.5–1Ω 級別，視系統短路電流與土壤條件而定）。小電流工況（低壓）常要求 ≤4Ω

儀器：四線臺式接地電阻表 + 土壤電阻率儀；在線監測單元布設在若干關鍵節點（接地網分區節點、變壓器中性點）。

測頻：常規工頻測量年度或半年度檢測；在線系統建議 1 次/日 或遇雷擊后自動觸發測量并上傳。

通信：變電站可用光纖/以太網直接連 SCADA，在線儀表建議支持 Modbus/IEC61850。

保護：在線設備需增加避雷及浪涌保護，且測量電路應具備過壓旁路設計。

2. 輸電線路桿塔與風電/光伏場站

目標：桿塔/機組接地低阻、雷電防護有效，風電塔樁接地及匯流箱安全。

方案：

現場首檢用鉗形接地儀對線路接地線與接地極串聯值巡檢（不拆線）。

對關鍵點（塔基、機艙）做四點測量驗證并記錄。

在線監測安裝在匯流箱/塔基接地節點（NB-IoT 或 LoRaWAN 上報），測量周期可設為 1 次/日，遇雷擊自動觸發頻繁測量（立即、1h、24h）。

3. 通信基站與機房（數據中心）

目標：確保信號設備、電源系統與防雷接地達到低阻與低等電位差。機房常要求接地電阻 ≤1Ω（共用接地）。通信基站地網多要求 ≤5Ω 或 ≤10Ω（按雷暴日數地區調整）。

部署：

基站定期用鉗形儀巡檢并以四點法抽查；機房對關鍵等電位體布置在線監測（測量分辨率 0.001Ω，閾值報警 1Ω/4Ω 等）。

在線監測應與機房 BMS/IDC 管理平臺對接，提供歷史曲線與告警郵件/短信。

4. 鐵路、軌道交通與機場

目標：保障信號、通信、供電系統的接地連續性與等電位，避免列車地回路干擾與信號誤動作。

方案：接地網分區并在每個分區設置在線監測點；鉗形巡檢用于軌道與接地線快速檢測；在線裝置與中央監控平臺聯動，實現巡檢替代與預警。測量周期：關鍵節點 1 次/日，非關鍵 1 次/周。

5 建筑物/民用/機房（一般工程）

常規值：交流工作接地/安全保護接地一般要求 ≤4Ω；機房/重要電子系統建議 ≤1Ω（共用接地體）。

部署建議：竣工驗收使用四點法系統性檢測并記錄；長期運行采用分點在線監測或定期便攜式抽檢。