接地電阻測試ppt課件

1、-如何準(zhǔn)確測量接地電阻主講人：明強209年4月23日1.前言前言 接地電阻并不是一個電阻，而是一個阻接地電阻并不是一個電阻，而是一個阻值，接地電阻的大小，是對一個接地體或者值，接地電阻的大小，是對一個接地體或者設(shè)備外殼或建筑物接地極對大地之間的電阻設(shè)備外殼或建筑物接地極對大地之間的電阻值。接地電阻越小，當(dāng)有設(shè)備漏電或者有雷值。接地電阻越小，當(dāng)有設(shè)備漏電或者有雷電信號是，可以將其導(dǎo)入大地，不至于傷害電信號是，可以將其導(dǎo)入大地，不至于傷害人身和設(shè)備。接地電阻包括：（人身和設(shè)備。接地電阻包括：（1 1電氣設(shè)電氣設(shè)備和接地線的接觸電阻；（備和接地線的接觸電阻；（2 2接地線本身接地線本身的電阻；（的電

2、阻；（3 3接地體本身的電阻；（接地體本身的電阻；（4 4接接地體和大地的接觸電阻；（地體和大地的接觸電阻；（5 5大地的電阻大地的電阻。2.接地電阻的定義和表達(dá)式接地電阻的定義和表達(dá)式2.1 接地電阻的定義接地電阻就是通過接地裝置泄放電流時表現(xiàn)出的電阻，它在數(shù)值上等于流過接地裝置入地的電流與這個電流產(chǎn)生的電壓降之除 （1）式中，U接地裝置的對地電壓，即接地體與大地零電位參考點之間的電位差。I通過接地裝置泄放入大地的電流。決定式 IURSLRSLRSLRSLRSLRSLR3.接地電阻的測量原理接地電阻的測量原理3.1基本方法 接地電阻的測量是按照公式1來進行的：給接地裝置接地極或接地網(wǎng)施加一個

3、電流I，測量出接地極網(wǎng)上的電壓U，電壓與電流相除，就得到了接地電阻。看似簡單，但是，這個電流如何正確的施加，這個電壓如何測量準(zhǔn)確，卻并不是每個測量者都知道。本文向讀者介紹的就是這方面的技術(shù)和經(jīng)驗。 3.2測量電流的施加與電流輔助極 在公式中，測量電流是指“流過接地裝置入地的電流”。這個電流與導(dǎo)線中流過的電流是不一樣的。在導(dǎo)線中，電流沿導(dǎo)線流動，形成連續(xù)的閉合回路，其路徑是確定的和可預(yù)見的。而“流過接地裝置入地的電流卻擴散到大地里，流到很遠(yuǎn)很遠(yuǎn)的地方。它是怎么形成閉合回路，以滿足電流的連續(xù)性和閉合性規(guī)律呢？ 如果這個電流是雷擊形成的雷電流，這個電流是從雷云經(jīng)過雷電放電通道進入接閃器和引下線，再經(jīng)

4、過接地裝置向四周大地擴散傳播，最后經(jīng)過云地之間的廣大空間以位移電流的形式，回到雷云，滿足電流的連續(xù)性與閉合性的規(guī)律，如圖1A所示。A A雷電流的分布雷電流的分布 B B 測量接地電阻時的電流分測量接地電阻時的電流分布布 圖圖1 1 地中電流分布圖地中電流分布圖可是，我們在進行接地電阻測試時，為了能夠向接地裝置注入施加測試電流，我們首先必須解決電流的歸路或收集問題。這就是必須找到或人為制作一個電流回路。在三極直線法和三角形法測量接地電阻時需要在遠(yuǎn)方臨時打一個輔助電流極，其目的就是為了給電流提供一個回路，如圖1B所示。而在鉗表法中，不需要打臨時的輔助電流極，并不是電流不需要回路，而是要找尋現(xiàn)成的可

5、以用作為回路的電路。圖1描述了通過接地裝置流入地中電流的場的分布，圖1A是雷電流的場，這是一個向四周擴散的電流場，而圖1B是測試電流的場，是一個向一邊擴散的畸變的電流場。 輔助電流極的出現(xiàn)使電流場的分布變得不均勻了，畸變了。輔助電流極離被測接地極網(wǎng)越近，電流場的畸變越大；輔助電流極越遠(yuǎn)，電流場的畸變越小，但測試工作量越大。因而，這里有一個合適的最佳的距離，在滿足測試準(zhǔn)確度的要求的情況下，使輔助電流極比較近。3.3測量電壓與輔助電壓極 公式1中的電壓是指接地裝置網(wǎng)）與大地零電位參考點之間的電壓。大地零電位參考點在哪里，如何取得，是接地電阻測試中的另一個重要問題。顯然我們不可能到無窮遠(yuǎn)的地方去找零

6、電位參考點，而是在一個較近的可以接受的地方尋找零電位參考點 在接地電阻測量中，需要在選做零電位參考點的地方打一個輔助電壓極，用一根導(dǎo)線將參考電位取回來，它與接地裝置網(wǎng)的電位之差，就是我們需要的電壓U。要找一個真正的零電位參考點在現(xiàn)實測量工作中可能很不容易，但我們能夠找到一個盡可能接近零電位的地方，或者其誤差是可以接受的地方。如果這個點的電位不是真正的零電位，而是比零電位大一點，或小一點，那最后、得到的電壓和測得的接地電阻就會有或大或小的誤差。多大的誤差能夠為我們所接受，這就需要通過測量結(jié)果來判斷。在這里，不僅要了解測量原理，還要具備相應(yīng)的實際測量經(jīng)驗?？傊瑸楸ＷC接地電阻測量的準(zhǔn)確，關(guān)鍵就在于

7、零電位參考點選取的正確與否以及對測量結(jié)果的判斷。大地零電位參考點在哪里呢？大地零電位參考點在哪里呢？ 有的人有一種誤解，認(rèn)為大地總是處于零電位的。他們認(rèn)為，地電位就是零電位，這是不正確的。其實，只要地中有電流流過，就有電壓降，這兒的地就不是零電位。沒有電流流過的地，才是電氣上的零電位地。因此，嚴(yán)格地說，零電位在離被測接地裝置（網(wǎng)很遠(yuǎn)的地方。對于單根金屬管接地極來說，離接地極的距離在20m以上才可以認(rèn)為是零電位。輔助電壓極的任務(wù)就是取回零電位，因此怎樣獲得準(zhǔn)確的零電位點，是測準(zhǔn)接地電阻的關(guān)鍵。4.接地電阻測量的三極直線法接地電阻測量的三極直線法 三極直線法的接線 三極直線法是接地電阻測試中使用最

8、多和最普遍的方法，測試時被測接地網(wǎng)1、電壓輔助極2與電流輔助極3三點極按一直線布置，如圖2所示。E E 測試電源測試電源 A A 電流表電流表 V V 電壓表電壓表1 1 被測接地裝置，被測接地裝置，2 2 電壓極，電壓極， 3 3 電流極電流極D D 接地網(wǎng)最大對角尺寸，接地網(wǎng)最大對角尺寸， d13 d13 接地網(wǎng)到電流極的接地網(wǎng)到電流極的距離，距離，d12 d12 接地網(wǎng)到電壓極的距離，接地網(wǎng)到電壓極的距離，d23 d23 電壓極電壓極與電流極的距離與電流極的距離圖圖2 2 三極直線法測量接地電阻的接線三極直線法測量接地電阻的接線 在三極直線法測量中，這三個極如何布置呢，具體說，輔助電壓極

9、與輔助電流極與被測接地裝置網(wǎng)的距離如何布置和掌握，這是測準(zhǔn)接地電阻的關(guān)鍵之一。一般接地電阻測試儀器儀表都提供有兩根輔助接地極，并配套有兩根測試導(dǎo)線，一根40m，另一根20m。有些儀器，如日立Kyoritsu 4150A表，的配套導(dǎo)線還更短。用這樣的配套導(dǎo)線能否獲得準(zhǔn)確的測量結(jié)果呢？這是每一個測量者都十分關(guān)心的問題。三極直線法的測量原理三極直線法的測量原理 按圖2的接線，可以列出三個極的電壓 方程： U1= R1I1 + R12I2 + R13I3 （4a） U2 = R21I1+R2I2 +R23I3（4b） U3 = R31I1+R32I2+R3I3 （4c） 式中，I1流入接地裝置的電流。

10、 I2流入電壓極的電流。 I3流入電流極的電流。 R23和R32電壓極和電流極之間的互電阻，它們相等。 R12和R21接地裝置與電壓極之間的互電阻，它們相等。 R13和R31接地裝置與電流極之間的互電阻，它們相等。 測試時電流是從接地裝置流入大地，而從電流極流出，回到電源。取流入大地的電流方向為正，則I1=I3。因為流過電壓極的電流極小，故可以認(rèn)為I2=0。又因三對互電阻相等：R23=R32，R12=R21，R13=R31，則方程組可改寫為：1231122IRIRU （5a5a） （5b5b） （5c5c）由式由式5a5a）式）式5b5b），得），得U U 由此可得接地電阻的測量值為：由此可得

11、接地電阻的測量值為： （7 7） （6） 在式7的等式右邊，第一項R1為接地裝置接地電阻的真值，于是，后三項互電阻R23 R 12 R 13就為測量誤差： （8）從式7和8可知，測量誤差由三個互電阻構(gòu)成，而互電阻又是由各電極的相對位置引起，取決于各電極位置的布置。正確的電極位置的布置應(yīng)使 R23-R12-R13=0 （9）則測量誤差就可等于或接近于零。%100%100113122311RRRRRRRR如果電極周圍土壤電阻率是均勻的，兩個極的互電阻與土壤電阻率成正比，而與兩電極間的距離成反比： （10） （11） （12）式中，電極周圍土壤電阻率；d12d13；式中，電極周圍土壤電阻率；d12d

12、13；d12、d13和d23分別為接地裝置與電壓極、接地裝置與電流極和電壓極與電流極之間的距離，如圖2所示。13132 dR13132 dR13132 dR13132 dR13132 dR13132 dR13121222ddR122132323ddR 將式10）、（11和13代入9），得：a2+a-1=0 此方程有兩個解，舍去無意義的負(fù)數(shù)解，最后得： = 0.618。即是說，為了使測量誤差等于零，應(yīng)將輔助電壓極打在距接地裝置邊緣的距離為0.618d13的地方。此法稱0.618布極測量法，或補償法。實際上，由于現(xiàn)場各種原因的影響，很難保證電壓極打在這個準(zhǔn)確的位置。再考慮d13受現(xiàn)場選擇的條件，可

13、計算出在不同測量允許誤差和d13的情況下，的具體范圍如表1所示。從表1可見，d13的距離越短，即電流輔助極的位置越近，保證測量準(zhǔn)確度所要求的的區(qū)間越小，電壓輔助極的準(zhǔn)確位置越難掌握。表1 在不同的d13距離下滿足測量允許誤差的值范圍允許測量誤允許測量誤差差%下列下列d13距離下的距離下的值范圍值范圍5D3D2D50.560.670.590.650.590.63100.500.710.550.680.580.66注：注：D D為接地裝置最大對角長度為接地裝置最大對角長度三極直線法電壓極位置的調(diào)整三極直線法電壓極位置的調(diào)整 上面介紹了準(zhǔn)確測量接地電阻要求的三電極的布置，表1所列的范圍就是測量時布置

14、電壓極的位置?？墒窃趯嶋H現(xiàn)場條件下測量地區(qū)的土壤電阻率不一定都是均勻的，由于各種溝道、巖石以及在地下還可能有各種金屬管道，它們都將影響電流場的分布，給測量結(jié)果帶來誤差。 在具體測量中電壓極位置的調(diào)整就是零電位準(zhǔn)確位置的尋找。 通常是采用試探法找尋大地零電位點的準(zhǔn)確位置。其方法就是在三極連成的直線上，在比表1所列的范圍稍大的區(qū)域內(nèi)，例如(0.50.7) d13范圍內(nèi)，以d13的3%為間距，連續(xù)打打57個電壓輔助極，進行57個點的測量。在具體操作上，可以打一點測一點，拔起電壓極再打下一點位，測下一個數(shù)據(jù)。對于電壓極的每一個點位，可以測得一個接地電阻值。接地電阻測試結(jié)果的判斷接地電阻測試結(jié)果的判斷

15、以接地電阻為縱坐標(biāo)，以距離為橫坐標(biāo)，將測得的幾個接地電阻值描繪在一張坐標(biāo)圖上，形成一條接地電阻的曲線。如果其中有至少三個電阻值的連線趨勢走平，那這個位置對應(yīng)的接地電阻值就是其準(zhǔn)確值。不繪圖也可直接判斷，在所有測得值中，如果有三個以上電阻值之間相對誤差小于3%時，就取這幾個值的平均值為最后的測量結(jié)果。 接地電阻測量之三極三角形法在某些情況下，測量大型接地網(wǎng)的接地電阻時，由于地形的限制，很難將電流極打到35D遠(yuǎn)的地方。為縮短電流極的距離，可采用三角形法測量接地電阻。 三角形法是將輔助電壓極與輔助電流極以夾角向兩個方向布置，接地裝置、電壓極與電流極三點呈等腰三角形，如圖3 所示。由于d12=d13，

16、所以R12=R13，將此關(guān)系代入式9），得： R23=2R13因而，由此計算出等腰三角形的頂角= 29。經(jīng)理論計算和實測表明，當(dāng)d12=d13 2D，= 30時，測量誤差10%。 圖圖3 3 三極三角形法測量接地電阻的接線三極三角形法測量接地電阻的接線現(xiàn)場接地電阻測量經(jīng)驗點滴現(xiàn)場接地電阻測量經(jīng)驗點滴 5.測量接地電阻方面常出現(xiàn)的不正確操作有以下幾種。 5.1電流極和電壓極打在接地網(wǎng)以內(nèi)這種測量結(jié)果穩(wěn)定，可重復(fù)性好，但所測的只能是避雷針與接地網(wǎng)之間的連接電阻。 5.2不管接地網(wǎng)大小，都按40m和20m測量在測量接地電阻時不問接地網(wǎng)的大小，都按接地儀器儀表的說明書操作。儀表所帶電流極和電壓極的導(dǎo)線

17、分別只有40m和20m，所打電流極和電壓極也只有40m和20m遠(yuǎn)。對于接地裝置對角尺寸不大于10m的小接地網(wǎng)，電流極和電壓極采用40m和20m是可以的。但對于大型接地網(wǎng)，測量誤差就大了。 不少測量者只采用電壓極的一個位置，測量一個接地電阻的數(shù)值，就完事大吉。沒有通過電壓極的移動來尋找零電位，所得結(jié)果是否正確，有多大誤差，自己也不知道。5.3缺乏尋找零電位的操作缺乏尋找零電位的操作6.如何降低輔助電流極本身的接地電阻如何降低輔助電流極本身的接地電阻 如果輔助電流極本身的接地電阻太大，在一定的測量電壓下，測量電流就很小，不僅影響測量靈敏度，而且測量誤差也大。有時甚至測量儀器或儀表都沒有反映，測不出

18、結(jié)果來。減小電流極接地電阻的方法有：加大接地極直徑，增加長度，用多根電流極并聯(lián)，給電流極周圍注水，注鹽水，降低它的接地電阻。如果電流極周圍有樹，可巧妙地利用樹當(dāng)做電流極：將多根樹的樹皮輕輕削開一點，用裸銅線纏繞，并聯(lián)起來，再與電流極并聯(lián)，就組成了一個輔助電流極系統(tǒng)。在某些特殊場合，這種方法即省事又管用。7.多種土壤電阻率地區(qū)的方法多種土壤電阻率地區(qū)的方法 當(dāng)測量地區(qū)的土壤電阻率不均勻時，會影響零電位參考點的位置的尋找。如果主要土壤的電阻率為1，當(dāng)接地網(wǎng)與電壓極之間存在一條高土壤電阻率2的地層，21，例如凹陷的干涸溝道河床，零電位點距接地網(wǎng)的距離要小于0.618d13。隨著2/1比值的增大，零電位點越靠近接地網(wǎng)。當(dāng)電壓極與電流極之間有一條高土壤率的地層時，那么零電位點的位置會比0.618d13大。隨著2/1比值的增大，零電位點離接地裝置越遠(yuǎn)。當(dāng)測量地區(qū)的土壤為兩層結(jié)構(gòu)時，即有兩種不相同的土壤電阻率時，應(yīng)適當(dāng)加大電流極的距離。8.水泥地不能打測量電極時水泥地不能打測量電極時 如果在城市地區(qū)周圍都是水泥地難于打輔助電流極或電壓極時，可用2525cm2鋼板放在水泥地上，澆上鹽水，代替測量電極，一般情況下就可進行測量了。小小 結(jié)結(jié) 在任何情況下，接地電阻都是可測的，只要掌握了正確的測量方法，也是能測準(zhǔn)的。要準(zhǔn)確測量接地電阻，輔助電流極距被測接地裝置