大多数设施都有接地的电气系统，这样在发生雷击或公用事业过电压的情况下，电流会找到一个安全的路径到地球。接地电极提供了电气系统与大地之间的接触。为了保证与大地的可靠连接，电气规范、工程标准和地方标准通常都规定了接地电极的最小阻抗。国际电气测试协会规定每三年对条件良好且平均正常运行时间要求的系统进行一次接地电极测试。
本应用笔记更深入地解释了接地/接地原理和安全性，然后介绍了原理测试方法:3极和4极电位下降测试，选择性测试，无桩测试和2极测试。
为什么地面?
美国国家电气规范(NEC)给出了设施接地的两个主要原因。
- 正常运行时稳定对地电压。
- 限制雷电、线路浪涌或意外接触高压线路所造成的电压上升。
电流总是会找到并通过电阻最小的路径返回其源，无论是公用事业变压器，设施内的变压器，还是发电机。与此同时，闪电总有办法到达地球。
如果电力线路或建筑物附近的任何地方被闪电击中，低阻抗接地电极将帮助将能量输送到地下。接地和连接系统将建筑物附近的地面与电气系统和建筑钢材连接起来。在雷击中，该设施将处于大约相同的电势。通过保持较低的势梯度，破坏最小化。
如果中压公用事业线路(超过1000V)与低压线路接触，附近设施可能会发生剧烈过电压。低阻抗电极将有助于限制设备的电压增加。低阻抗地还可以为实用程序产生的瞬态提供返回路径。
地电极阻抗
接地电极对地阻抗的变化取决于两个因素:周围大地的电阻率和电极的结构。
电阻率是任何材料的一种特性，它定义了材料导电的能力。地球电阻率是复杂的，因为它:
- 这取决于土壤的成分。粘土、砾石和沙子)
- 由于不同材料的混合，即使在很小的距离上也会发生变化
- 取决于矿物(如盐)含量
- 因压缩而异，因沉降而随时间而异
- 随着温度、冰点(以及一年四季)的变化而变化。电阻率随温度降低而增大。
- 埋在地下的金属罐、管道、钢筋等是否会影响
- 随深度而变化，通常随深度而变低
由于电阻率随深度的增加而减小，降低接地阻抗的一种方法是将电极埋入更深的地方。使用电极阵列、导电环或栅格是增加电极有效面积的其他常见方法。多根棒子应该在彼此的“影响范围”之外，这样效果最好。经验法则是分隔元素的长度大于元素的长度。例如:8英尺长的杆子之间的间隔应该超过8英尺，这样效果最好。NEC规定25欧姆为电极阻抗的可接受极限。IEEE标准142工业和商业电力系统接地推荐实践(“绿皮书”)建议大型商业或工业系统的主接地电极与地之间的电阻为1至5欧姆。
包括有管辖权的当局(AHJ)和工厂经理在内的地方当局负责确定地电极阻抗的可接受限度。
注:配电系统提供交流电，地面测试仪使用交流电进行测试。所以，你会认为我们讨论的是阻抗，而不是电阻。然而，在电力线路频率，接地阻抗的电阻性成分通常比无功成分大得多，所以你会看到术语阻抗和电阻几乎互换使用。
有关3极和4极下降电位测试、选择性测试、无杆测试和2极测试的详细说明，请查看如何使用电缆和极点接地测试仪(.pdf)．