接地电阻的测量

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1、第五章接地电阻的测量一、测量接地电阻的基本原理根据接地电阻的意义，接地电阻是电流I经接地体流入大地时接地电位U和I的比值。因此，为了测量接地电阻，首先在接地体上注入一定的电流，这就需要设置一个可提供电流回路的电流极，并用电流表测出该电流，而为了用电压表测出接地电极的电位，则需要设置一个能测出无穷远零位面处电位的电压极，如图5-1所示。图5-1三极法测量接地电阻的试验接线为简化计算，设接地体为半球形，在距球心X处的球面上的电流密度为式中J——距球心为X处的球面上电流密度；I——接地体入地的电流；我们知道，电场强度E

2、=J,为土壤电阻率,而电场中任意两点间的电位差，等于电场强度在两点之间的线积分。设无穷远处的电位为零，所以距离接地体球心x(x→rg)处所具有的电压为（5-2）由式（5-2）知，电极1、2之间出现的电位差为（5-3）电极3使1、2、之间出现的电差为（5-4）1，2电极之间的总电位等于U’与U”之和，即（5-5）因此1、2极之间呈现的电阻Rg为（5-6）接地体1的接地电阻实际值为（5-7）式中R——接地体的实际电阻；rg——接地体的半径；要使测量的接地电阻Rg，等于接地体的实际接地电阻R，就必须使式（5-6）式

3、（5-7）式相等，即（5-8）令d12=d13,d23=(1-a)d13,代入式（5-8）得而解得a=0.618系数a表明，如果电流极不置于无穷远处，则电压极必须放在电流与被测接地体两者之间，距接地体0.618d13处，即可测得接地体的真实接地电阻值，此方法称为0.618法或补偿法。这一结论的应用是有范围的，与假设的前提有关，即仅在接地体为半球形，球形中心位置已知，土壤的电阻率一致，镜像的影响忽略不计下适用。但实际情况与此有出入，如接地体几乎没有半球形的，大多数为管状、带状以及由管带形成的接地网。测量结果的差别程

4、度随极间距离d13的减小而增大。但不论接地体的形状如何，其等位面距其中心越远，其形状就越接近半球形。实际的地网基本上是网格状，它介于圆盘和圆环两者之间，用上述论证方法，可以证明当接地体为圆盘（圆盘半径为r），电极布置采用补偿法时，其测量误差为（5-9）将不同的d13代入式（5-9）可求得相应的测量误差，如表5-1所示，表中D为圆盘直径。表5-1采用不同电极距离测量圆盘接地体接地电阻的误差从5-1看出，用2D补偿法测量圆盘接地体的接地电阻时，其误差比较小（小于1%）。电极距离d135D4D3D2DD误差（%）-0.

5、057-0.089-0.216-0.826-8.2如果地网是圆环接地体，同理可证明，若采用补偿法，当接地导体的直径d=8mm，地网半径r=40m时，取不同的d13值，其相应的测量误差，按式（5-9）计算的结果如表5-2所示。表5-2用不同电极距离（d13）测量圆环接地体接地电阻误差（%）由表5-2看出，用2D（为圆环直径）补偿法测量圆环接地体的接地电阻时，其误差亦小于1%。所以对于实际的接地网，用2D补偿法测量接地电阻的误差均在1%以下。d135D4D3D2D(%)-0.0322-0.0595-0.138-0.4

6、98此时测量电极的布置是电流极距离地网中心d13=2D，电压极距地网中心是d12=0.618d13=1.236D。DL475—92《接地装置工频特性参数的测量导则》规定：当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较为可信的测试结果，建议把电流极离被测接地装置的距离增大，例如增大到10km，同时，电压极离被测接地装置的距离也相应增大。如果在测量工频接地电阻时，d13取（4-5）D值有困难，那么当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，d13可以取2D值，d12取D值；当接地装置周围的土壤电阻不均匀时，d13可

7、以取3D值，d12取1.7D值。接地电阻测试仪使用方法二、测量方法及接线测量接地电阻的方法最常用的有电压、电流法，比率计法和电桥法。对大型接地装置如110kV及以上变电所接地网，或地网对角线D≥60m的地网不能采用比率计法和电桥法，而应采用电压、电流表法，且施加的电流要达到一定值，测量导则要求不宜小于30A。电压、电流法采用电压、电流法测量接地电阻的试验接线如图5-2所示。这是一种常用的方法。施加电源后，同时读取电流表和电压表值，并按下式计算接地电阻，即（5-10）式中Rs——接地电阻，Ω；U——实测电压，V；I

8、——实测电流，A。图5-2电压电流法测接地电阻的试验接线T1-隔离变压器；T2-变压器；1-接地网；2-电压极；3-电流极图5-2中，隔离变压器T1可使用发电厂或变电所的厂用变或所用变50-200kV，把二次侧的中性点和接地解开，专作提供试验电源用调压器T2可使用50-200kVA的移圈式或其它形式的调压器电压表PV要求准确级不低于1.0级，电压表的输入阻抗不小于100k