黃鉅江

摘 要：本文通過對接地電阻測量原理及其誤差的數(shù)學(xué)推導(dǎo)和分析，加深對接地電阻測量的理性認(rèn)識，結(jié)合民航導(dǎo)航臺地網(wǎng)的特點(diǎn)，討論導(dǎo)航臺地網(wǎng)接地電阻測量的方法，以便更好地指導(dǎo)實(shí)際的測量工作。

關(guān)鍵詞：接地電阻 測量 民航 導(dǎo)航臺 地網(wǎng)

中圖分類號：TU856 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）04（c）-0097-03

1 接地電阻的定義

接地電阻是電流I經(jīng)接地電極流入大地時在接地電極上產(chǎn)生的電位V和I的比值。

（1）

為了簡化推導(dǎo)的過程，我們經(jīng)常使用半球電極做例子，并假設(shè)：（1）均勻土壤；（2）半球電極的半球面與地面齊平。只有滿足上述條件，土壤中的電流密度才是均勻的，這便可得出半球電極的接地電阻R為[1-2]：

其中a為半球電極半徑，ρ為土壤接地電阻率。

（2）

2 接地電阻的測量

為了測量接地電阻，可在接地電極注入一定的電流I，測量在其上產(chǎn)生的電位V，再根據(jù)公式（1），計算出接地電阻R。這種測量接地電阻的方法稱為電流電壓法，這需要設(shè)置一個可提供電流回路的電流極，一個用于測量接地電極電位的電壓極。

由于電流極的存在，會使土壤中的電流場產(chǎn)生畸變并使接地極電位有所下降，同時電壓極不可能設(shè)在無窮遠(yuǎn)（或真正零電位）處，這兩點(diǎn)都會使測量產(chǎn)生誤差。下面我們以半球形接地電極為例，討論在均勻土壤中用電流電壓法測量接地電阻所產(chǎn)生的誤差。

2.1 接地極、電流極和電壓極在一條直線上的情況

如圖1，E為半球形接地電極，其半徑為a；C為電流極，P為電壓極。設(shè)電流I自E極流入，C極流出。

根據(jù)電磁學(xué)理論，流入E極的電流在P點(diǎn)產(chǎn)生的電位為：

（3）

流出C極的電流在P點(diǎn)產(chǎn)生的電位為：

（4）

根據(jù)疊加原理，可得出P點(diǎn)電位為：

（5）

同理，可得出半球電極E上的電位為：

（6）

這樣，用電壓表測出的EP間的電壓值將為：

（7）

所測的接地電阻值為：

（8）

所測的接地電阻值R與半球電極的真值電阻式（2）中R的絕對誤差為：

（9）

相對誤差為：

（10）

設(shè)DEP=αDEC，則DPC=（1-α）DEC，代入式（10），有：

（11）

這個誤差是由于各電極的相對位置所構(gòu)成的互電阻引起的，故可稱為布極誤差[3]，為了使為零或接近為零，可采用以下兩種辦法：

（1）遠(yuǎn)離法。

盡量增大DEP、DPC和DEC的值，使趨向零，也就是時各電極的相互影響減至最小。

（12）

此時電壓極設(shè)在電流極和接地極的中央，此處為零電位點(diǎn)，由于電流極存在的影響，使接地極的電位被拉低了，測量結(jié)果比實(shí)際值偏小，此誤差隨著電流極與接地極的距離變大而縮小。當(dāng)電流極在無窮遠(yuǎn)，對接地極影響趨于零，此時測量誤差也趨于零。若使EC的距離是半球半徑a的10倍，此時=-0.1，這在工程上是可以接受的。

可見，遠(yuǎn)離法主要是要找零電位點(diǎn)。對式（11）求導(dǎo)得：

（13）

就是說零電位點(diǎn)附近誤差的變化率最小，即測量值的變化率最小。可以通過移動電壓極的方法找出零電位點(diǎn)，每次移動EC總長度5%的距離，找出測量值變化最小的范圍。這方法存在的風(fēng)險就是電壓極落在低ρ值土壤的地帶，所以，零電位點(diǎn)的確認(rèn)最好通過改變電流極對接地極的方位和距離，獲取多組數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證。

（2）補(bǔ)償法。

為使式（11）

也就是說，把電壓極P打在CP距離為EC的0.618的位置上，所測接地電阻值的誤差為零。

為了更直觀地反映接地極與電流極距離不同時測量誤差γ與α的關(guān)系，可繪出γ-α曲線（如圖2）。該曲線可直觀的得知以下幾點(diǎn)：

（1）當(dāng)電壓極P在α=0.618時，γ=0，所測接地電阻值的誤差為零。由于電流極的影響使P在α=0.5處零電位點(diǎn)時，VEP的電壓變小，所測電阻值小于實(shí)際值，需使P往電流極方向移動至γ=0.618處，補(bǔ)償變小的VEP電壓。

（2）當(dāng)P往接地極方向移動時，γ<0，表示所測值比實(shí)際值??；P往電流極方向移動時γ>0，表示所測值比實(shí)際值大。

（3）當(dāng)α為一定時，a與DEC的比值越小則γ越小，表示電流極與接地極的距離越是遠(yuǎn)大于接地極的半徑，所得誤差就越小。這就是我們要盡可能使用遠(yuǎn)離法的原因。

以上推導(dǎo)是半球電極在均勻土壤的情況，圓盤電極和圓環(huán)電極在均勻土壤中有相似的結(jié)論[2]。由于土壤不均勻，電位分布有所改變，誤差會就有所不同，特別使用補(bǔ)償法時，土壤的不均勻?qū)ζ錅y量結(jié)果影響更大。因此，在地形條件允許的情況下，需優(yōu)先采用遠(yuǎn)離法。

2.2 接地極、電流極和電壓極不在一條直線上的情況

接地極、電流極和電壓極三點(diǎn)在x-y平面上（如圖3），為了運(yùn)算便利，把E極坐標(biāo)點(diǎn)設(shè)定（-0.5，0），電流極C設(shè)定在（0.5，0），電壓極P坐標(biāo)設(shè)為（x，y），EC的長度為1個單位，接地極半徑a設(shè)為EC的長度的1/10，即a=0.1。由于EP間的電壓與前文的推導(dǎo)相同，相對誤差γ和公式（10）相同，把DEP、DEC、DPC的坐標(biāo)數(shù)值代入式（10），可得：

（14）

使用Matlab軟件，可方便地在x-y平面上繪出式（14）中每一個γ值對應(yīng)的曲線（如圖3）。由于電流極位置確定后，接地電阻的測量值取決于電壓極所處位置的電位，可見每條等γ值的曲線就是地表面的等電位線。由圖可知：endprint

（1）如果電壓極放置在γ=0的曲線上，此時測量的相對誤差為0。

（2）可在γ=0的曲線上可找到一點(diǎn)P，使DEP=DEC，可計算出∠PEC≈30°，這種測量方法就是等腰三角形法。

（3）如果由于測量現(xiàn)場的實(shí)際原因電壓極不能打在γ=0的曲線上，可根據(jù)電壓極的實(shí)際位置進(jìn)行修正，如可打在γ=0.9曲線的上部和下部，此地帶等γ值線較為稀疏，地表電位變化較平緩。

（4）若電壓極落在等電位線上的不同兩點(diǎn)上，所得測量值應(yīng)該相同，這可作為檢查測量值是否有效的依據(jù)。

（5）若電壓極、電流極附近有鐵管、扁鐵等金屬體，其周邊的電位分布將發(fā)生改變，因此，為保證測量準(zhǔn)確，電壓極、電流極要遠(yuǎn)離金屬體。

值得注意的是，圖3是忽略接地極大小的近似圖形，實(shí)際情況下，接地極半徑遠(yuǎn)大于電流極，在EC垂直平分線兩頭區(qū)域的等電位線會向電流極方向偏移。

3 民航導(dǎo)航臺地網(wǎng)特點(diǎn)及其測量

以上我們討論了接地電阻測量的原理和方法及其相應(yīng)的測量誤差，下面我們通過介紹民航導(dǎo)航臺接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論具體的測量方法。

民航導(dǎo)航臺負(fù)責(zé)向飛機(jī)提供導(dǎo)航信息，航路導(dǎo)航臺一般建設(shè)在遠(yuǎn)離機(jī)場的相對高地，終端導(dǎo)航臺在機(jī)場跑道附近，由于導(dǎo)航臺建設(shè)在相對的高地或周邊空曠的環(huán)境，所以受雷電的威脅較大，設(shè)置有防雷地網(wǎng)。同時許多導(dǎo)航設(shè)備是利用接地網(wǎng)與發(fā)射天線形成回路來工作的，有些是利用地網(wǎng)作為天線的反射面，所以導(dǎo)航臺地網(wǎng)通常采用聯(lián)合接地的形式，把防雷接地、工作接地和保護(hù)接地接在一起。導(dǎo)航臺的地網(wǎng)一般由垂直和水平接地體組成，接地電阻一般要求不大于4 Ω。

導(dǎo)航臺地網(wǎng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到導(dǎo)航設(shè)備正常的工作狀態(tài)、防雷電的效果和設(shè)備維護(hù)工作環(huán)境的電氣安全。在導(dǎo)航臺建設(shè)時，地網(wǎng)安裝的隱蔽工程記錄、接地電阻測量是重要的質(zhì)量記錄，需符合國家規(guī)范和設(shè)計要求。在導(dǎo)航臺運(yùn)行維護(hù)中，地網(wǎng)接地電阻測量作為季度、年度維護(hù)的一項重要工作。

不同的導(dǎo)航臺有各自的地網(wǎng)形式。

3.1 全向信標(biāo)（DVOR）和無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺地網(wǎng)

全向信標(biāo)通常和測距儀合裝成DVOR/DME導(dǎo)航臺，多譜勒全向信標(biāo)天線陣安裝在3～12 m高、直徑約30 m的反射網(wǎng)平臺上，反射網(wǎng)分別通過平臺的8根結(jié)構(gòu)柱的主筋或結(jié)構(gòu)鋼柱往下引至室外地網(wǎng)，室外地網(wǎng)在反射網(wǎng)平臺投影外2 m用40×4的扁銅埋深0.8 m一周作為水平接地極，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，地網(wǎng)直徑約34 m。

無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)是以無方向信標(biāo)天線中心垂直投影的地下，采用3.0的銅線，以10℃或12℃的間隔，放射狀向外鋪設(shè)，半徑為20～30 m，埋深為0.6 m，銅線末端與作為垂直地極的50×50×500的角鋼連接。

上述兩類導(dǎo)航臺的地網(wǎng)介乎圓盤電極和圓環(huán)電極之間，地網(wǎng)中心明確，在滿足接地網(wǎng)周圍地勢平坦、土壤電阻率均勻的條件下，可采用0.618補(bǔ)償法和等腰三角形法，電流極與地網(wǎng)測試引流點(diǎn)的距離為2倍地網(wǎng)直徑，此時測量誤差可控制在10%范圍內(nèi)[4]。同時由于不少航路導(dǎo)航臺建設(shè)在山頭上，地勢不平，坡度較大，在這種情況下，電流極與地網(wǎng)中心距離應(yīng)取地網(wǎng)最大直徑的4～5倍。

3.2 航向、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)

航向?qū)Ш脚_室外地網(wǎng)一般采用40×4的扁銅沿設(shè)備機(jī)房外5 m一周，鋪設(shè)成約15 m×15 m的方形作為水平接地極，埋深0.8 m，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，分別從對端的垂直接地極用扁銅引至室內(nèi)地網(wǎng)，同時分別用扁銅引至航向天線陣基礎(chǔ)和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁供航向天線陣和監(jiān)控天線桿接地?？梢姾较蚺_地網(wǎng)是由航向天線陣、監(jiān)控天線和設(shè)備機(jī)房三點(diǎn)圍成的三角形。

下滑導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)的形式與航向臺相似，圍繞設(shè)備機(jī)房和下滑天線鐵塔外5米約15 m×20 m的長方形一周鋪設(shè)水平接地極，分別用扁銅引至機(jī)房和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁。由于下滑導(dǎo)航臺旁通常有氣象自動觀測設(shè)備，通常將導(dǎo)航臺地網(wǎng)與氣象自動觀測設(shè)備的地網(wǎng)連接起來組合成扁長方型地網(wǎng)，有利于減低地網(wǎng)的接地電阻。

航向地網(wǎng)、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)都是在機(jī)場終端區(qū)，地勢平坦開闊，特別在新建機(jī)場，測量場地沒有受到較大的限制，特別是新建機(jī)場導(dǎo)航臺建議采用遠(yuǎn)離法測量。在機(jī)場運(yùn)行后，長距離測量會十分不便，補(bǔ)償法是個很好的選擇。

由于航向臺地網(wǎng)最大直徑達(dá)100 m左右，而且地網(wǎng)中心較難確定，使用0.618補(bǔ)償法測量時，對電流、電壓極的確定造成困難，可使用泰格三點(diǎn)法[3]。

因?yàn)閷?dǎo)航臺季度、年度維護(hù)工作中要求測量地網(wǎng)接地電阻，采用補(bǔ)償法可減少許多工作量，最好是建立可供長期使用的電流極和電壓極測試樁，每次測量后可與以往的測量結(jié)果作比對，判定地網(wǎng)接地效果是否產(chǎn)生較大的變化。

4 結(jié)語

本文只論述了接地電阻測量的原理及其布極誤差的原因，沒有涵蓋電力線路干擾、高頻電壓干擾、儀器誤差等因素，測量人員要在導(dǎo)航臺地網(wǎng)測量的實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能跟據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)和接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理地布置測量地極和正確分析測量的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾永林.接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1979.

[2] 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1991.

[3] 王洪澤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，2007.

[4] MH/T5101，工頻接地電阻測量[Z].1999.endprint

（1）如果電壓極放置在γ=0的曲線上，此時測量的相對誤差為0。

（2）可在γ=0的曲線上可找到一點(diǎn)P，使DEP=DEC，可計算出∠PEC≈30°，這種測量方法就是等腰三角形法。

（3）如果由于測量現(xiàn)場的實(shí)際原因電壓極不能打在γ=0的曲線上，可根據(jù)電壓極的實(shí)際位置進(jìn)行修正，如可打在γ=0.9曲線的上部和下部，此地帶等γ值線較為稀疏，地表電位變化較平緩。

（4）若電壓極落在等電位線上的不同兩點(diǎn)上，所得測量值應(yīng)該相同，這可作為檢查測量值是否有效的依據(jù)。

（5）若電壓極、電流極附近有鐵管、扁鐵等金屬體，其周邊的電位分布將發(fā)生改變，因此，為保證測量準(zhǔn)確，電壓極、電流極要遠(yuǎn)離金屬體。

值得注意的是，圖3是忽略接地極大小的近似圖形，實(shí)際情況下，接地極半徑遠(yuǎn)大于電流極，在EC垂直平分線兩頭區(qū)域的等電位線會向電流極方向偏移。

3 民航導(dǎo)航臺地網(wǎng)特點(diǎn)及其測量

以上我們討論了接地電阻測量的原理和方法及其相應(yīng)的測量誤差，下面我們通過介紹民航導(dǎo)航臺接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論具體的測量方法。

民航導(dǎo)航臺負(fù)責(zé)向飛機(jī)提供導(dǎo)航信息，航路導(dǎo)航臺一般建設(shè)在遠(yuǎn)離機(jī)場的相對高地，終端導(dǎo)航臺在機(jī)場跑道附近，由于導(dǎo)航臺建設(shè)在相對的高地或周邊空曠的環(huán)境，所以受雷電的威脅較大，設(shè)置有防雷地網(wǎng)。同時許多導(dǎo)航設(shè)備是利用接地網(wǎng)與發(fā)射天線形成回路來工作的，有些是利用地網(wǎng)作為天線的反射面，所以導(dǎo)航臺地網(wǎng)通常采用聯(lián)合接地的形式，把防雷接地、工作接地和保護(hù)接地接在一起。導(dǎo)航臺的地網(wǎng)一般由垂直和水平接地體組成，接地電阻一般要求不大于4 Ω。

導(dǎo)航臺地網(wǎng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到導(dǎo)航設(shè)備正常的工作狀態(tài)、防雷電的效果和設(shè)備維護(hù)工作環(huán)境的電氣安全。在導(dǎo)航臺建設(shè)時，地網(wǎng)安裝的隱蔽工程記錄、接地電阻測量是重要的質(zhì)量記錄，需符合國家規(guī)范和設(shè)計要求。在導(dǎo)航臺運(yùn)行維護(hù)中，地網(wǎng)接地電阻測量作為季度、年度維護(hù)的一項重要工作。

不同的導(dǎo)航臺有各自的地網(wǎng)形式。

3.1 全向信標(biāo)（DVOR）和無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺地網(wǎng)

全向信標(biāo)通常和測距儀合裝成DVOR/DME導(dǎo)航臺，多譜勒全向信標(biāo)天線陣安裝在3～12 m高、直徑約30 m的反射網(wǎng)平臺上，反射網(wǎng)分別通過平臺的8根結(jié)構(gòu)柱的主筋或結(jié)構(gòu)鋼柱往下引至室外地網(wǎng)，室外地網(wǎng)在反射網(wǎng)平臺投影外2 m用40×4的扁銅埋深0.8 m一周作為水平接地極，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，地網(wǎng)直徑約34 m。

無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)是以無方向信標(biāo)天線中心垂直投影的地下，采用3.0的銅線，以10℃或12℃的間隔，放射狀向外鋪設(shè)，半徑為20～30 m，埋深為0.6 m，銅線末端與作為垂直地極的50×50×500的角鋼連接。

上述兩類導(dǎo)航臺的地網(wǎng)介乎圓盤電極和圓環(huán)電極之間，地網(wǎng)中心明確，在滿足接地網(wǎng)周圍地勢平坦、土壤電阻率均勻的條件下，可采用0.618補(bǔ)償法和等腰三角形法，電流極與地網(wǎng)測試引流點(diǎn)的距離為2倍地網(wǎng)直徑，此時測量誤差可控制在10%范圍內(nèi)[4]。同時由于不少航路導(dǎo)航臺建設(shè)在山頭上，地勢不平，坡度較大，在這種情況下，電流極與地網(wǎng)中心距離應(yīng)取地網(wǎng)最大直徑的4～5倍。

3.2 航向、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)

航向?qū)Ш脚_室外地網(wǎng)一般采用40×4的扁銅沿設(shè)備機(jī)房外5 m一周，鋪設(shè)成約15 m×15 m的方形作為水平接地極，埋深0.8 m，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，分別從對端的垂直接地極用扁銅引至室內(nèi)地網(wǎng)，同時分別用扁銅引至航向天線陣基礎(chǔ)和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁供航向天線陣和監(jiān)控天線桿接地。可見航向臺地網(wǎng)是由航向天線陣、監(jiān)控天線和設(shè)備機(jī)房三點(diǎn)圍成的三角形。

下滑導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)的形式與航向臺相似，圍繞設(shè)備機(jī)房和下滑天線鐵塔外5米約15 m×20 m的長方形一周鋪設(shè)水平接地極，分別用扁銅引至機(jī)房和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁。由于下滑導(dǎo)航臺旁通常有氣象自動觀測設(shè)備，通常將導(dǎo)航臺地網(wǎng)與氣象自動觀測設(shè)備的地網(wǎng)連接起來組合成扁長方型地網(wǎng)，有利于減低地網(wǎng)的接地電阻。

航向地網(wǎng)、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)都是在機(jī)場終端區(qū)，地勢平坦開闊，特別在新建機(jī)場，測量場地沒有受到較大的限制，特別是新建機(jī)場導(dǎo)航臺建議采用遠(yuǎn)離法測量。在機(jī)場運(yùn)行后，長距離測量會十分不便，補(bǔ)償法是個很好的選擇。

由于航向臺地網(wǎng)最大直徑達(dá)100 m左右，而且地網(wǎng)中心較難確定，使用0.618補(bǔ)償法測量時，對電流、電壓極的確定造成困難，可使用泰格三點(diǎn)法[3]。

因?yàn)閷?dǎo)航臺季度、年度維護(hù)工作中要求測量地網(wǎng)接地電阻，采用補(bǔ)償法可減少許多工作量，最好是建立可供長期使用的電流極和電壓極測試樁，每次測量后可與以往的測量結(jié)果作比對，判定地網(wǎng)接地效果是否產(chǎn)生較大的變化。

4 結(jié)語

本文只論述了接地電阻測量的原理及其布極誤差的原因，沒有涵蓋電力線路干擾、高頻電壓干擾、儀器誤差等因素，測量人員要在導(dǎo)航臺地網(wǎng)測量的實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能跟據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)和接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理地布置測量地極和正確分析測量的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾永林.接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1979.

[2] 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1991.

[3] 王洪澤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，2007.

[4] MH/T5101，工頻接地電阻測量[Z].1999.endprint

（1）如果電壓極放置在γ=0的曲線上，此時測量的相對誤差為0。

（2）可在γ=0的曲線上可找到一點(diǎn)P，使DEP=DEC，可計算出∠PEC≈30°，這種測量方法就是等腰三角形法。

（3）如果由于測量現(xiàn)場的實(shí)際原因電壓極不能打在γ=0的曲線上，可根據(jù)電壓極的實(shí)際位置進(jìn)行修正，如可打在γ=0.9曲線的上部和下部，此地帶等γ值線較為稀疏，地表電位變化較平緩。

（4）若電壓極落在等電位線上的不同兩點(diǎn)上，所得測量值應(yīng)該相同，這可作為檢查測量值是否有效的依據(jù)。

（5）若電壓極、電流極附近有鐵管、扁鐵等金屬體，其周邊的電位分布將發(fā)生改變，因此，為保證測量準(zhǔn)確，電壓極、電流極要遠(yuǎn)離金屬體。

值得注意的是，圖3是忽略接地極大小的近似圖形，實(shí)際情況下，接地極半徑遠(yuǎn)大于電流極，在EC垂直平分線兩頭區(qū)域的等電位線會向電流極方向偏移。

3 民航導(dǎo)航臺地網(wǎng)特點(diǎn)及其測量

以上我們討論了接地電阻測量的原理和方法及其相應(yīng)的測量誤差，下面我們通過介紹民航導(dǎo)航臺接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，討論具體的測量方法。

民航導(dǎo)航臺負(fù)責(zé)向飛機(jī)提供導(dǎo)航信息，航路導(dǎo)航臺一般建設(shè)在遠(yuǎn)離機(jī)場的相對高地，終端導(dǎo)航臺在機(jī)場跑道附近，由于導(dǎo)航臺建設(shè)在相對的高地或周邊空曠的環(huán)境，所以受雷電的威脅較大，設(shè)置有防雷地網(wǎng)。同時許多導(dǎo)航設(shè)備是利用接地網(wǎng)與發(fā)射天線形成回路來工作的，有些是利用地網(wǎng)作為天線的反射面，所以導(dǎo)航臺地網(wǎng)通常采用聯(lián)合接地的形式，把防雷接地、工作接地和保護(hù)接地接在一起。導(dǎo)航臺的地網(wǎng)一般由垂直和水平接地體組成，接地電阻一般要求不大于4 Ω。

導(dǎo)航臺地網(wǎng)質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到導(dǎo)航設(shè)備正常的工作狀態(tài)、防雷電的效果和設(shè)備維護(hù)工作環(huán)境的電氣安全。在導(dǎo)航臺建設(shè)時，地網(wǎng)安裝的隱蔽工程記錄、接地電阻測量是重要的質(zhì)量記錄，需符合國家規(guī)范和設(shè)計要求。在導(dǎo)航臺運(yùn)行維護(hù)中，地網(wǎng)接地電阻測量作為季度、年度維護(hù)的一項重要工作。

不同的導(dǎo)航臺有各自的地網(wǎng)形式。

3.1 全向信標(biāo)（DVOR）和無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺地網(wǎng)

全向信標(biāo)通常和測距儀合裝成DVOR/DME導(dǎo)航臺，多譜勒全向信標(biāo)天線陣安裝在3～12 m高、直徑約30 m的反射網(wǎng)平臺上，反射網(wǎng)分別通過平臺的8根結(jié)構(gòu)柱的主筋或結(jié)構(gòu)鋼柱往下引至室外地網(wǎng)，室外地網(wǎng)在反射網(wǎng)平臺投影外2 m用40×4的扁銅埋深0.8 m一周作為水平接地極，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，地網(wǎng)直徑約34 m。

無方向信標(biāo)（NDB）導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)是以無方向信標(biāo)天線中心垂直投影的地下，采用3.0的銅線，以10℃或12℃的間隔，放射狀向外鋪設(shè)，半徑為20～30 m，埋深為0.6 m，銅線末端與作為垂直地極的50×50×500的角鋼連接。

上述兩類導(dǎo)航臺的地網(wǎng)介乎圓盤電極和圓環(huán)電極之間，地網(wǎng)中心明確，在滿足接地網(wǎng)周圍地勢平坦、土壤電阻率均勻的條件下，可采用0.618補(bǔ)償法和等腰三角形法，電流極與地網(wǎng)測試引流點(diǎn)的距離為2倍地網(wǎng)直徑，此時測量誤差可控制在10%范圍內(nèi)[4]。同時由于不少航路導(dǎo)航臺建設(shè)在山頭上，地勢不平，坡度較大，在這種情況下，電流極與地網(wǎng)中心距離應(yīng)取地網(wǎng)最大直徑的4～5倍。

3.2 航向、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)

航向?qū)Ш脚_室外地網(wǎng)一般采用40×4的扁銅沿設(shè)備機(jī)房外5 m一周，鋪設(shè)成約15 m×15 m的方形作為水平接地極，埋深0.8 m，采用25×2500的銅棒或銅包鋼作為垂直接地極，間距不小于5 m，與水平接地極連接，分別從對端的垂直接地極用扁銅引至室內(nèi)地網(wǎng)，同時分別用扁銅引至航向天線陣基礎(chǔ)和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁供航向天線陣和監(jiān)控天線桿接地?？梢姾较蚺_地網(wǎng)是由航向天線陣、監(jiān)控天線和設(shè)備機(jī)房三點(diǎn)圍成的三角形。

下滑導(dǎo)航臺室外地網(wǎng)的形式與航向臺相似，圍繞設(shè)備機(jī)房和下滑天線鐵塔外5米約15 m×20 m的長方形一周鋪設(shè)水平接地極，分別用扁銅引至機(jī)房和監(jiān)控天線基礎(chǔ)旁。由于下滑導(dǎo)航臺旁通常有氣象自動觀測設(shè)備，通常將導(dǎo)航臺地網(wǎng)與氣象自動觀測設(shè)備的地網(wǎng)連接起來組合成扁長方型地網(wǎng)，有利于減低地網(wǎng)的接地電阻。

航向地網(wǎng)、下滑導(dǎo)航臺地網(wǎng)都是在機(jī)場終端區(qū)，地勢平坦開闊，特別在新建機(jī)場，測量場地沒有受到較大的限制，特別是新建機(jī)場導(dǎo)航臺建議采用遠(yuǎn)離法測量。在機(jī)場運(yùn)行后，長距離測量會十分不便，補(bǔ)償法是個很好的選擇。

由于航向臺地網(wǎng)最大直徑達(dá)100 m左右，而且地網(wǎng)中心較難確定，使用0.618補(bǔ)償法測量時，對電流、電壓極的確定造成困難，可使用泰格三點(diǎn)法[3]。

因?yàn)閷?dǎo)航臺季度、年度維護(hù)工作中要求測量地網(wǎng)接地電阻，采用補(bǔ)償法可減少許多工作量，最好是建立可供長期使用的電流極和電壓極測試樁，每次測量后可與以往的測量結(jié)果作比對，判定地網(wǎng)接地效果是否產(chǎn)生較大的變化。

4 結(jié)語

本文只論述了接地電阻測量的原理及其布極誤差的原因，沒有涵蓋電力線路干擾、高頻電壓干擾、儀器誤差等因素，測量人員要在導(dǎo)航臺地網(wǎng)測量的實(shí)踐中不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，才能跟據(jù)現(xiàn)場地形、地質(zhì)和接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，合理地布置測量地極和正確分析測量的結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1] 曾永林.接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1979.

[2] 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].水利電力出版社，1991.

[3] 王洪澤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，2007.

[4] MH/T5101，工頻接地電阻測量[Z].1999.endprint