Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,电气一次培训课件,-如何准确测量接地电阻,主讲人：明强,20,9,年,4,月,23,日,电气一次培训课件-如何准确测量接地电阻,1,1.前言,接地电阻,并不是一个电阻，而是一个阻,值，接地电阻的大小，是对一个接地体或者,设备外壳或建筑物,接地极,对大地之间的电阻,值。接地电阻越小，当有设备漏电或者有雷,电信号是，可以将其导入大地，不至于伤害,人身和设备。接地电阻包括：（1）电气设,备和接地线的接触电阻；（2）接地线本身,的电阻；（3）接地体本身的电阻；（4）接,地体和大地的接触电阻；（5）大地的电阻,。,1.前言 接地电阻并不是一个电阻，而是一个阻,2,2.接地电阻的定义和表达式,2.1 接地电阻的定义,接地电阻就是通过接地装置泄放电流时表现出的电阻，它在数值上等于流过接地装置入地的电流与这个电流产生的电压降之除,（1）,式中，U接地装置的对地电压，即接地体与大地零电位参考点之间的电位差。,I通过接地装置泄放入大地的电流。,决定式,2.接地电阻的定义和表达式2.1 接地电阻的定义,3,3.接地电阻的测量原理,3.1基本方法,接地电阻的测量是按照公式（1）来进行,的：给接地装置（接地极或接地网）施加一,个电流I，测量出接地极（网）上的电压U，,电压与电流相除，就得到了接地电阻。,看似简单，但是，这个电流如何正确的施加,，这个电压如何测量准确，却并不是每个测,量者都知道。本文向读者介绍的就是这方面,的技术和经验。,3.接地电阻的测量原理3.1基本方法,4,3,.,2测量电流的施加与电流辅助极,在公式中，测量电流是指“流过接地装置,入地的电流”。这个电流与导线中流过的电流是不一,样的。在导线中，电流沿导线流动，形成连续的闭,合回路，其路径是确定的和可预见的。而“流过接地,装置入地的电流”却扩散到大地里，流到很远很远的,地方。它是怎么形成闭合回路，以满足电流的连续,性和闭合性规律呢？,如果这个电流是雷击形成的雷电流，这个电流是,从雷云经过雷电放电通道进入接闪器和引下线，再,经过接地装置向四周大地扩散传播，最后经过云,地之间的广大空间以位移电流的形式，回到雷,云，满足电流的连续性与闭合性的规律，如图1A所,示。,3.2测量电流的施加与电流辅助极,5,A雷电流的分布,B 测量接地电阻时的电流分布,图,1,地中电流分布图,A雷电流的分布 B 测量接地电,6,可是，我们在进行接地电阻测试时，为了能够向接,地装置注入（施加）测试电流，我们首先必须解决,电流的归路或收集问题。这就是必须找到或人为制,作一个电流回路。在三极直线法和三角形法测量接,地电阻时需要在远方临时打一个辅助电流极，其目,的就是为了给电流提供一个回路，如图,1B,所示。而,在钳表法中，不需要打临时的辅助电流极，并不是,电流不需要回路，而是要找寻现成的可以用作为回,路的电路。图,1,描述了通过接地装置流入地中电流,的场的分布，图,1A,是雷电流的场，这是一个向四周,扩散的电流场，而图,1B,是测试电流的场，是一个向,一边扩散的畸变的电流场。,可是，我们在进行接地电阻测试时，为了能够向接,7,辅助电流极的出现使电流场的分布变得,不均匀了，畸变了。辅助电流极离被测接地,极（网）越近，电流场的畸变越大；辅助电,流极越远，电流场的畸变越小，但测试工作,量越大。因此，这里有一个合适的最佳的距,离，在满足测试准确度的要求的情况下，使,辅助电流极比较近。,辅助电流极的出现使电流场的分布变得,8,3,.,3测量电压与辅助电压极,公式（1）中的电压是指接地装置（网）,与大地零电位参考点之间的电压。大地零电,位参考点在哪里，如何取得，是接地电阻测,试中的另一个重要问题。显然我们不可能到,无穷远的地方去找零电位参考点，而是在一,个较近的可以接受的地方寻找零电位参考点,在接地电阻测量中，需要在选做零电位参,考点的地方打一个辅助电压极，用一根导线,将参考电位取回来，它与接地装置（网）的,电位之差，就是我们需要的电压U。,3.3测量电压与辅助电压极,9,要找一个真正的零电位参考点在现实测量工,作中可能很不容易，但我们能够找到一个尽,可能接近零电位的地方，或者其误差是可以,接受的地方。如果这个点的电位不是真正的,零电位，而是比零电位大一点，或小一点，,那最后,、,得到的电压和测得的接地电阻就会,有或大或小的误差。多大的误差能够为我们,所接受，这就需要通过测量结果来判断。在,这里，不仅要了解测量原理，还要具备相应,的实际测量经验。,要找一个真正的零电位参考点在现实测量工,10,总之，为保证接地电阻测量的准确，关键就,在于零电位参考点选取的正确与否以及对测,量结果的判断。,总之，为保证接地电阻测量的准确，关键就,11,大地零电位参考点在哪里呢？,有的人有一种误解，认为大地总是处于零,电位的。他们认为，地电位就是零电位，这,是不正确的。其实，只要地中有电流流过，,就有电压降，这儿的地就不是零电位。没有,电流流过的地，才是电气上的零电位地。因,此，严格地说，零电位在离被测接地装置（,网）很远的地方。对于单根金属管接地极来,说，离接地极的距离在20m以上才可以认为,是零电位。辅助电压极的任务就是取回零电,位，因此怎样获得准确的零电位点，是测准,接地电阻的关键。,大地零电位参考点在哪里呢？有的人有一种误解，认为大地,12,4,.,接地电阻测量的三极直线法,三极直线法的接线,三极直线法是接地电阻测试中使用,最多和最普遍的方法，测试时被测接,地网1、电压辅助极2与电流辅助极3三,点（极）按一直线布置，如图2所示。,4.接地电阻测量的三极直线法 三极直线法的接线,13,E 测试电源 A 电流表 V 电压表,1 被测接地装置，2 电压极，3 电流极,D 接地网最大对角尺寸，d13 接地网到电流极的距离,，d12 接地网到电压极的距离，d23 电压极与电流极的距离,图2 三极直线法测量接地电阻的接线,E 测试电源 A 电流表 V 电压表,14,在三极直线法测量中，这三个极如何布置,呢，具体说，辅助电压极与辅助电流极与被,测接地装置（网）的距离如何布置和掌握，,这是测准接地电阻的关键之一。一般接地电,阻测试仪器仪表都提供有两根辅助接地极，,并配套有两根测试导线，一根40m，另一根,20m。有些仪器，如日立Kyoritsu 4150A表,，的配套导线还更短。用这样的配套导线能,否获得准确的测量结果呢？这是每一个测量,者都十分关心的问题。,在三极直线法测量中，这三个极如何布置,15,三极直线法的测量原理,按图2的接线，可以列出三个极的电压,方程：,U1=R1I1+R12I2+R13I3,（4a）,U2=R21I1+R2I2+R23I3（4b）,U3=R31I1+R32I2+R3I3 （4c）,式中，I1流入接地装置的电流。,I2流入电压极的电流。,I3流入电流极的电流。,三极直线法的测量原理,16,R23和R32电压极和电流极之,间的互电阻，它们相等。,R12和R21接地装置与电压极,之间的互电阻，它们相等。,R13和R31接地装置与电流极,之间的互电阻，它们相等。,测试时电流是从接地装置流入大地,，而从电流极流出，回到电源。取流,入大地的电流方向为正，则I1=I3。,因为流过电压极的电流极小，故可以,认为I2=0。又因三对互电阻相等：,R,23,=R,32,，R12=R21，R13=R31，则方程,组可改写为：,R23和R32电压极和电流极之,17,（,5a,）,（5b）,（5c）,由式（,5a,）式（,5b,），得,U,由此可得接地电阻的测量值为：,（7）,（6）,（5a）由式（5a,18,在式（7）的等式右边，第一项R1为,接地装置接地电阻的真值，于是，后三项,互电阻（R23 R 12 R 13）就为测量,误差：,（8）,从式（7）和（8）可知，测量误差由三个,互电阻构成，而互电阻又是由各电极的相,对位置引起，取决于各电极位置的布置。,正确的电极位置的布置应使,R,23,-R,12,-R,13,=0,（9）,则测量误差就可等于或接近于零。,在式（7）的等式右边，第一项R1为,19,如果电极周围土壤电阻率是均匀的，两个极的互电,阻与土壤电阻率成正比，而与两电极间的距离成反,比：,（10）,（11）,（12）,式中，电极周围土壤电阻率；d12d13,；式中，电极周围土壤电阻率；d12,d13；d12、d13和d23分别为接地装置与电压极、,接地装置与电流极和电压极与电流极之间的距离，,如图2所示。,如果电极周围土壤电阻率是均匀的，两个极的互电,20,将式（10）、（11）和（13）代入（9）,，得：a,2,+a-1=0,此方程有两个解，舍去无意义的负数解，,最后得：=0.618。即是说，为了使测量,误差等于零，应将辅助电压极打在距接地装,置边缘的距离为0.618d13的地方。此法称,0.618布极测量法，或补偿法。实际上，由,于现场各种原因的影响，很难保证电压极打,在这个准确的位置。再考虑d13受现场选择,的条件，可计算出在不同测量允许误差和,d13的情况下，的具体范围如表1所示。,将式（10）、（11）和（13）代入（9）,21,从表,1,可见，,d13,的距离越短，即电流辅助,极的位置越近，保证测量准确度所要求的,的区间越小，电压辅助极的准确位置越难,掌握。表,1,在不同的,d13,距离下满足测量允,许误差的,值范围,允许测量误差,%,下列,d13,距离下的,值范围,5D,3D,2D,5,0.56,0.67,0.59,0.65,0.59,0.63,10,0.50,0.71,0.55,0.68,0.58,0.66,注：,D,为接地装置最大对角长度,从表1可见，d13的距离越短，即电流辅助允许测量误差%下列,22,三极直线法电压极位置的调整,上面介绍了准确测量接地电阻要求,的三电极的布置，表1所列的范围就,是测量时布置电压极的位置。可是在,实际现场条件下测量地区的土壤电阻,率不一定都是均匀的，由于各种沟道,、岩石以及在地下还可能有各种金属,管道，它们都将影响电流场的分布，,给测量结果带来误差。,三极直线法电压极位置的调整 上面介绍了准确测量接地电阻要,23,在具体测量中电压极位置的调整就是零电,位准确位置的寻找。,通常是采用试探法找寻大地零电位点的准,确位置。其方法就是在三极连成的直线上，,在比表1所列的范围稍大的区域内，例如,(0.50.7)d13范围内，以d13的3%为间距,，连续打打57个电压辅助极，进行57,个点的测量。在具体操作上，可以打一点测,一点，拔起电压极再打下一点位，测下一个,数据。对于电压极的每一个点位，可以测得,一个接地电阻值。,在具体测量中电压极位置的调整就是零电,24,接地电阻测试结果的判断,以接地电阻为纵坐标，以距离为横坐标，将测得,的几个接地电阻值描绘在一张坐标图上，形成一条,接地电阻的曲线。如果其中有至少三个电阻值的连,线趋势走平，那这个位置对应的接地电阻值就是其,准确值。不绘图也可直接判断，在所有测得值中，,如果有三个以上电阻值之间相对误差小于3%时，,就取这几个值的平均值为最后的测量结果。,接地电阻测量之三极三角形法在某些情况下，测,量大型接地网的接地电阻时，由于地形的限制，很,难将电流极打到（35）D远的地方。为缩短电流,极的距离，可采用三角形法测量接地电阻。,接地电阻测试结果的判断 以接地电阻为纵坐标，以距离为横,25,三角形法是将辅助电压极与辅助电,流极以夹角向两个方向布置，接地装,置、电压极与电流极三点呈等腰三角