直线三极法接地电阻测试原理与方法

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1、万方数据直线三极法接地电阻测试原理与方法徐程庞亮(萧山供电局变电检修工区浙江杭州311200)摘要：接地装置在榆变电工程中是个特殊的项目．属隐蔽工程。对新安装的接地装置，为了确保其是否符合设计或《规程》的要求必须经过检验才能正式投入运行。直线三极法接地电阻测量方法简单，数据可靠性较直线三角法和四极法等测试方法要好，而且稳定性高，目前在现场广泛使用。在测量过程中应使用正确的方法，排除各种干扰和影响才能得到真实的数据。关键词：接地装置：接地电阻测试；三极法中图分类号：TM54文献标识码：A1直线法接

2、地电阻测量的基本原理接地装置是保证人身安全以及电气设备和过电压保护装置正常工作的重要措施之一．它包括埋入地中直接与大地接触的金属导体．或称接地体．以及连接接地体与电气设备接地部分的接地线。当有电流由接地体流人土壤时．土壤中将呈现有电阻．这就是接地电阻。它包括接地体与设备间的连线、接地体本身和接地体与土壤间电阻的总和。如果忽略连线的电阻(连线电阻很小．忽略是可以接受的)．可以导出接地电阻的表达式如下：陆盘式(1)中，％为接地电阻；p为土壤电阻率；凡为假想金属半球的半径(见图1)。图I假想金属半球的

3、半径式(1)是指电极为金属半球的假想接地电阻。但从中也可以看出．影响接电电阻的主要因素是土壤电阻率和接地体的尺寸形状．除此之外，接电电阻与接电体埋入地下的深度也有关系。由于不同性质的电流在土壤中溢散的情况不同，所以其注入接地装置后收稿日期：2010-07—05所表现出的接地电阻也不同。因此有冲击接地电阻和工频接地电阻之分．本文中所述的接地电阻均指工频接地电阻。一般要求接地装置有较小的接地电阻．并在敷设之后．按照一定周期进行测量。测量接地电阻的原理接线见图2。其中，1为假想接地半球。2为电压极，3

4、为电流极，d12为l、2电极间的距离，d13为1、3电极间的距离，d23为2、3电极间的距离．萨图2测量接地电阻的原理接线为了简体分析．接地体用一假想半球来代替，并忽略电极2-3的存在。假设有一电流I通过接电电极1流入大地．在距电极球心为X处球面上电流密度为：j(x)=互iI(2)式(2)中，i(x)为距球心x处球面上的电流密度：I为经半球流入地中的电流：X为球面距球心的距离。设土壤的电阻率为P．则距球心为X的球面上的电场强度为E(x)=i(x)p。因为电场中任意两点间的电位差，等于电场强度在两

5、点之间的线积分．设无穷远处的电位为零．所以距球心为x(x≥r)处所具有的电位为：u=』j+Edx=r器出=告(3)电极2所在位置距球心的距离X=d12．所以两者之电位差为：u’=告(七一七)(4)式(4)中，凡为半径电极的半径。现在忽略半球电极1的存在．将电极3假设为理想的半球电极．并有电流I由电极3流出大地。与上述分析相似．由电极3在1、2之间所产生的电位差为：u”庐告(七一})(5)买际上，图2土壤中的电流场是1、3．两个理想半球电极所形成的电流场的叠加。因此电极l、2之间的电位差可表示为：

6、Ul产U’1一U”12=告(七一寺+丢一ilddd)(6)一2订、凡12。墨137⋯7由式(1)可知，接地体1的接地电阻‰=盘，如果令式(6)中的丢+七一七=0，则有：Ut2=21⋯rRo一(7)即耻盘=业I(8)令d12=adl3'则d∞=(1一a)d-3，由亡+i1一d131__--o得：击{一1=0(9)PIONEERINGWITHSCIENCE&TECHNOLOGYMONTHLYNO．102010177万方数据直线三极法接地电阻测试原理与方法可见。如果电极3不在无限远处．电极2只要放在电

7、极1、3之间．距接地体0．618d，，处，由式(8)就可以准确地求出接地电阻。这就是0．618法或补偿法的基本原理．这一结论是在假设接地体是半球形．土壤电阻率为一定值等条件下得到的．实际的接地体大多数为管状、带状以及管、带形的接地网。利用上面的原则测量实际接地体的接地电阻．与真实值是有出入的。分析表明．实际接地网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网盘(圆盘半径为r)，电极布置采用补偿法时．其测量误差8为：8=2订r(，i1一}{sil一七)(10)由式(10)可以求得当d

8、13=2D(D为圆盘的直径)。采用补偿法测量圆盘接地体的接地电阻时。其误差小于l％。另外还可以证明。当d．F2D(D为圆环的直径)。采用补偿法测量圆环接地体的接地电阻时，其误差也小于1％。所以对于实际的接地网，令d13=2D，d12--0．618，d13=1．236D．来测量其接地电阻。误差将在l％以下．基本满足工程上的要求。这种方法称不2D补偿法。直线三极法在变电站现场布线见图3。图3直线三极法在变电站现场布线电流极C距离测量点G的长度DC,C约为地网对角线长度D的4—5倍。电压极P距离测量点