接地裝置試驗(yàn)

1、第十八章第十八章 接地裝置試驗(yàn)接地裝置試驗(yàn)第一節(jié)第一節(jié) 接地電阻的測量接地電阻的測量一、測量接地電阻的基本原理 根據(jù)接地電阻的意義，接地電阻是電流I經(jīng)接地體流入大地時(shí)接地電位U和I的比值。因此，為了測量接地電阻，首先在接地體上注入一定的電流，如圖18-1所示。為簡化計(jì)算，設(shè)接地體為半球形，在距球心X處的球面上的電流密度為式中 J-距球心為X處的球面上電流密度； I接地體入地的電流； X距球心的距離。21J2X（18-1） 圖18-1三極法測量接地電阻的試驗(yàn)接線 我們知道，電場強(qiáng)度E=J, 為土壤電阻率而電場中任意兩點(diǎn)間的電位差，等于電場強(qiáng)度在兩點(diǎn)之間的線積分。設(shè)無窮無遠(yuǎn)處的電位為零，所以距離接

2、地體球心x(x rg)處所具有的電壓為xxxxldxxEdxU222lL,由式（18-2）知，電極1、2之間出現(xiàn)的電位差為 （18-3）電極3使1、2、之間出現(xiàn)的電差為 （18-4）1，2電極之間的總電位等于U與U”之和，即 （18-5）)11(212drIUg)11(21323ddIU)1111(2 132312dddrIUUUg因此1、2極之間呈現(xiàn)一的電阻Rg為 （18-6）接地體1的接地電阻實(shí)際值為 （18-7）式中 R接地體的實(shí)際電阻； rg接地體的半徑； )1111(2132312dddrIURgggRR2要使測量的接地電阻Rg，等于接地體的實(shí)際接地電阻R，就必須使式（18-6）式（

3、18-7）式相等，即 （18-8）令d12=d13,d23=(1-a)d13,代入式（18-8）得 而 解得a=0.6180111131223ddd01111aa2aa10 系數(shù)a表明，如果電流極不置于無窮遠(yuǎn)處，則電壓極必須放在電流與被測接地體兩者之間，距接地體0.618d13處，即可測得接地體的真實(shí)接地電阻值，此方法稱為0.618法或補(bǔ)償法。 這一結(jié)論的應(yīng)用是有范圍的，與假設(shè)的前提有關(guān)，即僅在接地體為半球形，球形中心位的已知沒有半球形，大多數(shù)為管狀、帶狀以及由管帶形成的接地網(wǎng)。測量結(jié)果的差別程度隨極間距離d13的減小而增大。但不論接地體的形狀如何，其等位面距其中心表遠(yuǎn)，其形狀就越接近半球形，

4、并在論證一個(gè)電極作用時(shí)，忽略了另一個(gè)電極的存在，也只在極距d13足夠大的情況下才真實(shí)。 實(shí)際的地網(wǎng)基本上是網(wǎng)格狀，它介于圓盤和圓環(huán)兩者之間，用上述論證方法，可以證明當(dāng)接地體的圓盤（圓盤半徑為r），電極布置采用補(bǔ)償法時(shí)，其測量誤差 為 （18-9） 將不同的d13代入式（9-9）可求得相應(yīng)的測量誤差，如表18-1所示，表中D為圓盤直徑。表18-1 采用不同電極距離測量圓盤接地體接地電阻的誤差 從18-1看出，用2D補(bǔ)償法測量圓盤接地體的接地電阻時(shí)，其誤差比較?。ㄐ∮?%）。)sin111(21211323drrddr電極距離d135D4D3D2DD誤差 （%）-0.057-0.089-0.216

5、-0.826-8.2如果地網(wǎng)是環(huán)接地體，同理可證明，若采用補(bǔ)償法，當(dāng)接地導(dǎo)體的直徑d=8mm，地網(wǎng)半徑r=40m時(shí)，取不同的d13值，其相應(yīng)的測量誤差 ，按式（18-9）計(jì)算的結(jié)果如表18-2所示。表18-2 用不同電極距離（d13）測量圓環(huán)接地體接地電阻誤差 （%） 由表18-2看出，用2D（為圓環(huán)直徑）補(bǔ)償法測量圓環(huán)接地體的接地電阻時(shí)，其誤差亦小于1%。所以對于實(shí)示的接地網(wǎng)，用2D補(bǔ)償法測量接地電阻的誤差均在1%以下。D135D4D3D2D (%)-0.0322-0.0595-0.138-0.498 此時(shí)測量電極的布置是電流極距離地網(wǎng)中心d13=2D，電壓極距地網(wǎng)中心是d12=0.618，

6、d13=1.235，D.DL47592接地裝置工頻特性參數(shù)的測量導(dǎo)則規(guī)定：當(dāng)被測接地裝置的面積較大而土壤電阻率不均勻時(shí)，為了得到較為可信的測試結(jié)果，建議把電流極離被測接地裝置的距離增大，例如增大到10km，同時(shí)，電壓極離被測接地裝置的距離也相應(yīng)增大。 如果在測量工頻接地電阻時(shí)，d13取（4-5）D值有困難，那么當(dāng)接地裝置周圍的土壤電阻率較均勻時(shí)，d13可以取2D值，d12取D值；當(dāng)接地裝置周圍的土壤電阻不均勻時(shí)，d13可以取3D值，d12取1.7D值。二、測量方法及接線 測量接地電阻的方法最常用的有電壓、電流法，比率計(jì)法和電橋法。對大型接地裝置如110kV及以上變電所接地網(wǎng)，或地網(wǎng)對角線D60

7、m的地網(wǎng)不能采用比率計(jì)法和電橋法，而應(yīng)采用電壓、電流表法，且施加的電流要達(dá)到一定值，測量導(dǎo)則要求不宜小于30A。 （一）電壓、電流法 采用電壓、電流法測量接地電阻的試驗(yàn)接線如圖18-2所示。這是一種常用的方法。 施加電源后，同時(shí)讀取電流表和電壓表值，并按下式計(jì)算接地電阻，即 （18-10） 式中 Rs接地電阻，； U實(shí)測電壓，V； I實(shí)測電流，A。IURs132T2T1UPAPVVA圖18-2 電壓電流法測接地電阻的試驗(yàn)接線T1-隔離變壓器；T2-變壓器；1-接地網(wǎng)；2-電壓極；3-電流極圖18-2中，隔離變壓器T1可使用發(fā)電廠或變電所的廠用變或所用變50-200KV，把二次側(cè)的中性點(diǎn)和接地解

8、開，專作提供試驗(yàn)電源用；調(diào)壓器T2可使用50-200KVA的移圈式或其它形式的調(diào)壓器；電壓表PV要求準(zhǔn)確級(jí)不低于1.0級(jí)，電壓表的輸入阻抗不小于100k，最好用的分辨率不大于1%的數(shù)字電壓表（滿量程約為50V）；電流表PA準(zhǔn)確級(jí)不低于1.0級(jí)。1.電極為直線布置 發(fā)電廠和變電所接地網(wǎng)接地電阻采用直線布置三極時(shí)，其電極布置和電位分布如圖18-3所示，其原理接線如圖18-4所示。圖18-3 測量工頻地裝置的直線三極法電極和電位分布示意圖 直線三極法是指電流極和電壓極沿直線布置，三極是指被測接地體1、測量用的電壓極2和測量用的電流極3。一般，d13=（45）D，d12=（0.50.6）d13，D為被

9、測接地裝置最大對角線的長度，點(diǎn)2可以認(rèn)為是處在實(shí)際的零電位區(qū)內(nèi)。實(shí)驗(yàn)步驟如下： （1）按圖18-2接好試驗(yàn)接線，并檢查無誤。 （2）用調(diào)壓器升壓，并記錄相對應(yīng)的電壓和電流值，直之升到預(yù)定值，比如60A，并記錄對應(yīng)的電壓值。 （3）將電壓極2沿接地體和電流極方向前后移動(dòng)三次，每次移動(dòng)的距離為d13的5%左右，重復(fù)以上試驗(yàn)；三次測得的接地值的差值小于電阻值的差值小于5%時(shí)即可。然后三個(gè)數(shù)的算術(shù)平均值，作為接地體的接地電阻。 如果令Rg1、Rg2、Rg3,則接地體的接地電阻Rg為 （18-11）gg1g2g3R2.16R1.9R0.73R,1312dd5.017.02圖18-4 三極法的原理接線圖

10、如果d13 取4-5D有困難時(shí)，在土壤電阻率較為均勻的地區(qū)可取d1 3=2D,d1 2=1.2D;土壤電阻率不均勻的地區(qū)可取d13=3D,d12=1.7D。 2電極為三角形的布置 電極三角形布置示意圖如圖18-5所示。此時(shí)，一般取d12=d132D，夾角圖18-5 電極三角形布置圖1-接地體；2-電壓極； 3-電流極).21(301223ddc或 測量大型接地體的接地電阻時(shí)，宜用電壓、電流表達(dá)、電極采用三角形布置。因?yàn)樗c直線法比較有下列優(yōu)點(diǎn)： 1）可以減小引線間互感的影響； 2）在不均勻土壤中，當(dāng)d13=2D時(shí)，用三角形法的測量結(jié)果，相當(dāng)于3D直線法的不測量結(jié)果； 用三角形的測量結(jié)果，相當(dāng)于

11、3D直線法的測量結(jié)果； 3）三角形法，電壓極附近的電位變化較緩，從29到60的電位變化相當(dāng)于直線法從0.618d13到0.5d13的電位變化。接地電阻Rg為 （18-12）式中 U12電壓極與被測接地裝置之間的電壓； I通過接地裝置流入地中的測試電流； a 被測接地裝置的等效球半徑； d12 電壓極和被測接地裝置的等效中心距離； d13 電流極和被測接地裝置的等效中心距離； 電流極和接地裝置等效中心的連線與電流極和接地裝置等效中心的連接線之間的夾角，一般取12g22131212131213U111R1aIdddd2d d cos1213dd2D,30。 3測量工頻接地電阻 當(dāng)被測接地裝置的對角

12、線較長，或在某些地區(qū)（山區(qū)或城區(qū)）按要求布置電流極和電壓極有困難時(shí)，可以利用變電所的一回輸電線的兩相導(dǎo)線作為電流線和電壓線。由于兩相導(dǎo)即電壓線與電泫線之間的距離較小，電壓線與電流線之間的互感會(huì)引起測量誤差。這時(shí)可用四極補(bǔ)償法進(jìn)行測量。圖18-6是消除電壓線和電流線之間的互感影響的四極法的原理接線圖。圖11-6的四極是指被測接地裝置1、測量用的電壓極；2、電流極3以及輔助電極；4。輔助電極4離被測接地裝置邊緣的距離d14=30-100m，用高輸入阻抗電壓表測量1、2，1、4和2、4之間的電壓。 電壓U12、U14和 U24以及通過接地裝置流入地中的電流I，得到被測接地裝置的工頻接地電阻。圖18-

13、6 四極法測量工頻接地電阻的原理接線圖1-被測接地裝置； 2-測量有電壓極； 3-測量有電流極； 4-輔助電極222g121424141R(UUU )2U I(18-13) 式中 U12被測接地裝置1和電壓極2之間的電壓； U14被測接地裝置1和輔助極4之間的電壓； U24電壓極2和輔助極4之間的電壓； I通近接地裝置流入地中的試驗(yàn)電流。同時(shí)為了減少電壓線和電流線這間互感的影響，可使用架空線的一相作電流線，另外再從地面放一根電壓測試線，兩根絲沿同一方向布線，但應(yīng)間距一定的距離，最好能大于10m。 在試驗(yàn)中如遇到升電流有困難時(shí)，應(yīng)檢查架空線路的導(dǎo)線接頭是否接觸好，接觸電阻是否過大，電流極和電壓極

14、的接地是否可靠，如不可靠處理，如在測試電流極和電壓極四周加鹽水處理。如我們有一次在做一水電廠的接地電阻測試時(shí)，調(diào)壓器調(diào)到滿量程卻升不起電流，最后檢查是由于試驗(yàn)時(shí)所用的35kV架空線路導(dǎo)線弓子接頭長期失修、氧化，使接頭處電阻過大所致，經(jīng)處理后電流才會(huì)升到預(yù)定值。 4測量注意事項(xiàng) （1）試驗(yàn)時(shí)用交流電源測量接地電阻時(shí)，應(yīng)采用獨(dú)立電源，通常單獨(dú)的所用變壓器，并把中性和接地點(diǎn)打開，以防分流引出誤差，或升不起電流，也可使用1：1的隔離變壓器，其中性點(diǎn)接至被測接地體，相線接至電流極。電壓的高低根據(jù)電流回路阻抗和所需要的升的電流進(jìn)行估算。在滿足測量要求的前提下，應(yīng)盡量采用較人低的電壓。 （2）在許多變電所中

15、，輸電線路的架空地線是與變電所接地裝置連接在一起的，這會(huì)影響變電所接地裝置接地電阻的測量結(jié)果，因此，在測量彰應(yīng)把架空線路的避雷線與彎電所接地裝置的電連接斷開。 （3）電流極處因要注入較大的電流，會(huì)對附近的人畜造成傷害，因此，在測量時(shí)要有專人臨護(hù)。 （4）在試難時(shí)電流引線要流過較大的電流，因此，電流回路要有較大的導(dǎo)線截面。 （二）比率計(jì)法 圖8-7 比率計(jì)法的試驗(yàn)接線 1-接地體 2-電壓極；3-電流極；M-比率計(jì) 采用比率計(jì)法測量接地電阻的試驗(yàn)接線如圖18-7所示。比率計(jì)M指針的偏轉(zhuǎn)與兩個(gè)線圈流過的電流比成比例，事先將比率計(jì)的刻度由電阻值校準(zhǔn)，測量時(shí)可以直接從刻度上讀出接地電阻值。如MC07、

16、MC08型和L8型比率計(jì)即是這種接線。（三）電橋法（也稱電位法）圖18-8 電橋型接地電阻測量儀的原理接線（a）接線方法一； （b）接線方法二1-接地體； 2-電壓極； 3-電流極 P檢流計(jì)； S-開關(guān)；Sa、Sb-滑動(dòng)電阻調(diào)節(jié)手柄；T-試驗(yàn)變壓器 如圖18-8（a）所示電橋型接地電阻測量儀的橋路中，有兩個(gè)不變的電阻r1和r2，一個(gè)具有兩個(gè)滑動(dòng)接點(diǎn)的電阻，可形成ra和rb兩種電阻值。在測量時(shí)需進(jìn)行兩次平衡。電源電流通過兩個(gè)并聯(lián)支路，在一支路中有電阻r2，被測接地體1，大地和電壓極。另一支路中有r1和ra第一次平衡時(shí)，將檢流計(jì)接到a側(cè)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)觸點(diǎn)Sa，使電橋得到平衡，即檢流計(jì)（P）中電流為零。

17、此時(shí)，兩支路中電流與電阻r1和r2成正反比即1221rrII（18-14） 然后將檢流計(jì)接到b側(cè)，調(diào)節(jié)滑動(dòng)接點(diǎn)Sb，使電橋檢流中心電流為零，電橋第二次平衡，這時(shí)1與2之間的電壓降，等rb上的電壓降。即 11b12g1 1b2 22gI (rr )I (rR )I rvrI rI R 因?yàn)?（第一次平衡時(shí)得） 所以 （18-5） 式中 Rg接地電阻, r1,r2電橋中橋臂固定電阻, rb調(diào)節(jié)電阻； 從式（18-15）看出，利用電橋平衡原理制造的接地電阻測量儀，可以直接從刻盤上讀取被測接地電阻，比較方便。1122IrIr2gb1rRrr 電橋法另一種常用的原理接線，如圖18-8（b），所示。 調(diào)節(jié)

18、滑線電阻r，使檢流計(jì)（P）指針指零（或接近零）。此時(shí)，I1Rg=I2r,接地電阻為：2g1lRrl在實(shí)際接地電阻測試中，取 ,k為倍數(shù)率電阻并隨系數(shù)，n為電橋倍率，于是得Rg=nr (18-16) 式中 Rg接地電阻使用時(shí)，調(diào)節(jié)滑線電組r，使檢測流計(jì)中的電流為零（或接近零），從刻度盤上取電阻值，乘以所選擇的倍率n,即為被測的接地電阻值Rg。 常用的ZC-8、ZC-29、JD-1、L-9型的E-1型等地阻儀，都屬于這類接線。nkll12 三、消除干擾的措施1消除接地體上零序電流的干擾 發(fā)電廠、變電所的高壓出線由于負(fù)載不平衡，經(jīng)接地體部有一些零序電流流過，這些電流注過接地裝置時(shí)會(huì)在接地裝置上產(chǎn)生電

19、壓率，給測量結(jié)果帶來誤差，常用如下措施進(jìn)行消除。（1）增加測理電流的數(shù)值，消除雜散電流對測量結(jié)果的影響。我們知道接地電阻Rg=U/I，即接地電阻等于接地裝置上的電壓降與電流的比值。這個(gè)電壓主要是試難時(shí)施加的測試電流產(chǎn)生的，但是如在地網(wǎng)中的零序電流較大，這個(gè)電流也會(huì)在接地裝置上產(chǎn)生壓降影響測試結(jié)果。為了提高測試精度，最有效的辦法是加大測試電流，以減小零序電流分量所占比例。因此，“測量導(dǎo)則”規(guī)定：“通過接地裝置的測試電流大，接地裝置中零序電流和干擾電壓對測量結(jié)果的影響下，即工頻接地電阻的實(shí)測值誤差小。為了減小工頻接地電阻實(shí)測值的誤 差，通過接地裝置的測試電流不宜小于30A”?？梢?，加大測試電流的辦

20、法是減小零序電流干擾的最有效措施。 （2）測出干擾電壓U，估算干擾電流I。在使用電流電壓法測量工頻接地電阻時(shí)，在開始加壓升流前，先測出接地裝置的零序干擾電壓U，如圖18-9所示。按圖接好線后，升壓前先將S1斷開，用電壓表先測量零序干擾電壓U12、U14和U24，然后按式（18-17）估算零序干擾電流的值 ：gRUI12 （18-17） 式中 U12=零序干擾電壓，V； I零序干擾電流，A； Rg接地電阻估算值， 當(dāng)零序干擾電流估出后，試驗(yàn)時(shí)所升的電流I=（15-20）I，可使沒量誤差不大于5%-7%。 圖18-9消除干擾測量結(jié)果影響的原理接線 （3）利用兩次測量的結(jié)果，對數(shù)值進(jìn)行校正，即先用電

21、源正向升流側(cè)出U1，然后將是源反向，測量另一組數(shù)據(jù)U2并測出干擾U。則 式中 U校正后的電壓，V； U1電源反向前所測數(shù)值，V； U2電源反向后所測數(shù)值，V； U電源斷開后測得的零序干擾電壓，V。2322221UUUU（18-18） 如果外界干擾電流的頻率與測量電流的頻率不同，而為其諧波時(shí)，則U1=U2，此時(shí)，221UUU（18-19） （4）對每一個(gè)測點(diǎn)用三相電壓輪換沒量三次，然后按下式計(jì)算接地電阻，即（18-20）式中 Rg接地電阻， Ua、Ub、Ue分別用A、B、C三相電壓時(shí)測得的電壓值，V； Ia、Ib、Ie與Ua、Ub、Uc電壓相應(yīng)的測量電流A； U、I干擾電壓和電流。22222,2

22、2233lIlIUUUURgcbncba （5）為了準(zhǔn)確的找到“零電位”區(qū)，可求d13=(4-5)D,d12=(0.5-0.6)d13.如d13?。?-5）D有困難，而接地裝置周圍的土壤電阻率又比較均勻，測量引線可適當(dāng)縮短。當(dāng)采用電極直線法布置，允許測量誤差為5%時(shí)，電壓極的允許范圍是表11-3；當(dāng)允許測量誤差炎10%時(shí)，電壓極布置的允許范圍見表18-4。表18-3 電極直線法布置誤差5%時(shí)電壓極的允許范圍d135D3D2Dd12/d13規(guī)定值0.56-0.6660.585-0.6460.594-0.634近似值0620.050.620.030.620.022.消除引線互感對測量的干擾 當(dāng)采用

23、電流電壓法測量接地電阻時(shí)，因電壓線和電流線要一起放很長的線距離，引線的互感就會(huì)對測量結(jié)果造成影響，為了消除引線互感影響，通常采用以下措施。 （1）采用三角形法布置電極，因三角形布置時(shí)，電壓線和電流線相距的較遠(yuǎn)，互感也就小，不會(huì)造成大的影響。 （2）當(dāng)采用停電的架空線路，直線布置電極時(shí)，可用一根架空線作為電流線，而電壓線則要沿著地面布置，兩者慶相距5-10m。 （3）采用四極法可消除引線布感影響，另外還可采用電壓、電流表和功率表法測量。 vv2UUI RvV2UIRR(18-21)(18-22)四、對測量儀表和引絲截面的要求 （1）電壓表內(nèi)，電壓表與電壓極相串聯(lián)，其內(nèi)阻對測量準(zhǔn)確有影響，此時(shí)電壓

24、表的讀數(shù)為解此兩式得221RRRUUVV(18-23)式中 Uv電壓表的讀數(shù)，V； U電壓表和接地體之間實(shí)際電壓，V； RV電壓表的內(nèi)阻， R2電壓極的電阻， IV通過電壓表的電流，A。 由于RV存在，使得測出的電阻誤差為 (%)10022VVggRRRUUURAR（18-24） 式中負(fù)號(hào)表示測出的接地電阻較實(shí)際值偏小。從式（18-24）看出，如果要求由電壓表內(nèi)阻引起的誤差小于3%時(shí)，則電壓表的內(nèi)阻應(yīng)等于或大于電壓極電阻50倍。 若RV小于R250倍，采用電磁或電動(dòng)式電壓表時(shí)，則應(yīng)按下式校正，即VVRRUU21（18-25）然后近下式計(jì)算接地電阻，即（18-26） 式中 Rg接地電阻， U 校

25、正后的電壓，V； I試驗(yàn)電流，A。 因此，電壓表應(yīng)采用高內(nèi)阻的，如數(shù)字電壓表、靜電電壓表等。 （2）表計(jì)準(zhǔn)確級(jí)，測量接地電阻所用的電壓表、電流表、電流互感器等的準(zhǔn)確的不慶低于0.5級(jí)。 （3）導(dǎo)線截面，測量時(shí)電壓極引線的截面不應(yīng)小于1.0-1.5mm2；電流極引線的截面由電流值的大小而定，選用以每平方毫米5A為宜，與被測接地體連接地導(dǎo)線電阻，應(yīng)不大于接地電阻的2%-3%，并要求接地體的引張?zhí)幹媒?jīng)除銹處理，接觸良好，以避免測量誤差。IURg 土壤電阻率是接地工程的重要參數(shù)，我們在設(shè)計(jì)、計(jì)算接地裝置時(shí)首先應(yīng)把當(dāng)?shù)氐耐寥离娮钑r(shí)，并搞清土壤率在地面水平各方向的變化以及垂直方向的變化規(guī)律，以使用最小的投

26、資達(dá)到最理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。一、三極法測量土壤的電阻率 在需要測土壤電阻率的地方，埋入幾何尺寸為己知的接地體，按第一節(jié)講的方法測出接地體的接地電阻。測理采用的接地體為一根長3m,直徑50mm的鋼管；或長3m,直徑25mm的圓鋼；或長10-15m,40mm4mm的扁鋼，其理入深度0.7-1.0m。 采用垂直打入土中的圓鋼，測量接地電阻時(shí)，電壓極距電流極和被測接地體20m遠(yuǎn)即可。測得接地電阻后，由下式即可算出該處土壤電阻率。即 （18-28） g2lR4 llnd式中 土壤電阻率， m;L 接地體的總長度，m; M 扁鋼中心線離地面的距離，m; B 扁鋼寬度，m;Rg 水平接地體的實(shí)測電阻，用三極法側(cè)

27、量土壤電阻率時(shí)，接地體附近的土壤起著決定性作用，即這種辦法測出的土壤電阻率，在很大程度上僅反映了接地體附近的土壤電阻時(shí)率。這種方法的最大缺點(diǎn)是在測量回路中測得的接地電阻Rg中，還包括了可能是相當(dāng)大的接觸電阻在內(nèi)，從而引起較大誤差。此外，由于地的層狀或剖面結(jié)構(gòu)，用上述方法換算出來的等值電阻率，只能是對應(yīng)于被測接地體的尺寸和埋設(shè)狀況的地的等值電阻率。這個(gè)等值電阻率對于不同類型和尺寸的接地體來說，差別是很大的，因而這種方法在工程實(shí)際中很采用。二、用四極法沒量土壤的電阻率采用四級(jí)法測量土壤電阻率時(shí)，其接線如圖18-10所示。圖18-10 四極法測地壤電阻率的試驗(yàn)接線l 由外側(cè)電極C1、C2通入電流I，

28、若電極的埋深為 ，電極間的距離為a(a) ,則C1、C2電極使P1、P2上出現(xiàn)的電壓分別為：l而兩極間的電位差為alUU222因此22g2 a UU U2 a2 aRII（18-29） 式中 土壤電阻率， a 電極間的距離，m;U P1、P2點(diǎn)的實(shí)測電壓，V；Rg實(shí)測土壤電阻，。aaIUaaIU1212211222由式（18-29）可知，當(dāng)a己知時(shí)，測量P1、P2兩極間的電壓和流過的電流，即可算出土壤的電阻率。 四極法測得的土壤電阻率，與電極間的距離a有關(guān)，當(dāng)a不大時(shí)所測得的電阻率，僅為大地表層的電阻率，其反映的深度隨a的增大而增加。一般測得的 值是反映0.75a深處的數(shù)值。 具有四個(gè)端頭的接

29、地電阻測量儀，均可用于按四極法測量土壤的電阻率。 用四極法測量土壤電阻率時(shí)，電極可用四根直徑2cm左右，長0.5-1.0m的圓鋼或鋼管作電極，考慮到接地裝置的實(shí)際散流應(yīng)，極間距離可選取20m左右，埋深應(yīng)小于極間距離的 。測量變電所的 值時(shí)，取3-4點(diǎn)以上測效量數(shù)的平均值作為測量值。 201用以上方法測出的土壤電阻率，不一定是一年中的最大值，所以應(yīng)按下式進(jìn)行校正。 式中 max 土壤最大電阻率， .m 考慮到土壤干燥的季節(jié)系數(shù)，其值如表14-5所示，測量時(shí)如大地比較干燥，是取表中的較小值 ，比潮濕時(shí)，則取較大值； 實(shí)測土壤電阻率， .m 用四極法測量時(shí)有以下注意事項(xiàng)： （1）對于以運(yùn)行的變電所測

30、土壤電阻率時(shí)，因電流要受到地中水平接地體的影響，因而測量時(shí)要找土質(zhì)相同的遠(yuǎn)離接地網(wǎng)的地方進(jìn)行。 （2）為了全面的了解電阻率的水平方向的分布情況，要在被測試的內(nèi)找不同的4-6點(diǎn)進(jìn)行測量。 （3）為了了解土壤的分層情況應(yīng)改變幾種不同的a值進(jìn)行測量，比如a=10、20、30、50m等。 （4）測土壤電阻率時(shí)盡量避開地下的管道等，以免影響測試結(jié)果。 （5）不要在雨后土壤較濕時(shí)測土壤電阻率。第三節(jié) 測量接觸電壓、電位分布和跨步電壓 當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，若出現(xiàn)過高的接觸電壓或跨步電壓，可能發(fā)生危及人身安全的事故。所以對電壓在1000V以上的電氣設(shè)備，應(yīng)測量其接觸電壓和跨步電壓。在發(fā)電廠和變電所附近地區(qū)還應(yīng)沒

31、量地面的電位分布。 一般將距接地設(shè)備水平距離為0.8m處，及沿該設(shè)備外殼（或構(gòu)架）垂直于地面的距離為1.8m的兩點(diǎn)間的電壓，稱為接觸電壓，人體接觸該兩點(diǎn)時(shí)就要承受接觸電壓。測量接觸電壓，即測理這兩點(diǎn)之間的電壓如圖18-11所示。 在接地體周圍的電流密度大，致使電壓降也大。而電流密度的大小與距離接地體距離的平方成反比，因此在一定范圍之外，由于電流密度接近于零，該處即可作為大地的零電位點(diǎn)。當(dāng)電流經(jīng)接地裝置時(shí)，在其周圍形成的不同電位分布，可用下式表示，即（18-31） 式中 UX至接地體距離為x處的電壓； rg接地體的半徑； x距接地體距離； Ug 接地體的電壓； ggXUxrU的跨步約為0.8m,

32、所以在接地體徑向地面上水平距離為0.8m兩點(diǎn)間的電壓，稱為跨步電壓。人體兩腳接觸該兩點(diǎn)時(shí)，就要承受跨步電壓。 測量電壓分布和跨步電壓，應(yīng)該選擇經(jīng)常有人出入的地區(qū)進(jìn)行。距接地體最近處，其測量間約為0.8m，測量點(diǎn)數(shù)可選5-7點(diǎn)，以后的間距可增大到5-10m,一般測到25-50m遠(yuǎn)處即可。 測量用的接地極，可用直徑8-10m,長約300mm的圓鋼，埋入地中50-80mm,若在混凝土或磚塊地面測量時(shí)，可用26cm26cm的銅板或鋼板作接地體。為使銅板或鋼板與地接觸良好，銅板或鋼板上可壓重物，板下的地在可用水澆濕。 l一、用電流、電壓表法測量 （一）測量接觸電壓 測量設(shè)備接觸電壓的試驗(yàn)接線如圖18-1

33、1所示。 加上電壓后讀取電流和電壓表的指示值，它表示當(dāng)接地體流過電流為I時(shí)的接觸電壓。然后按下式推算出當(dāng)流過大電流Imax時(shí)的實(shí)際接觸電壓式中 Uc 接地體流過電流為Imax時(shí)的設(shè)備接觸電壓； U接地體流過電流I時(shí)實(shí)測的接觸電壓，V； K系數(shù)，其值為Imax/I; Imax 發(fā)生接地時(shí)通過接地體的最大電流； I測量時(shí)的實(shí)際電流。（18-32） KUIIUUcmax圖18-11 測量設(shè)備接觸電壓的試驗(yàn)接線1-接地體； 2-電壓極；3-電流極； 4-電氣設(shè)備 （二）測量電位分布和跨步電壓 測量電位分布和跨步電壓的接線，如圖18-12所示。圖18-12 測量電位分布和跨步電壓接線之一（a）試驗(yàn)接線；

34、 （b） 電位分布1-接地體； 2-電壓極；3-電流極 按圖18-12（a）加電壓使流入接地體的電流為I時(shí)，將電壓極為2插入地的零電位0處，即在該點(diǎn)對接地體1外延伸時(shí)，電位差不再增加，此時(shí)，如沿直線方向朝接地體1移動(dòng)，并取等距離逐點(diǎn)測得電壓Un,Un-1,U3,U2,U1。然后，以Ug分別減去各點(diǎn)測得的電壓值，即得出各點(diǎn)（對零電位點(diǎn)0）的電位分布，如圖18-12（b）所示。接地體流過大電流Imax時(shí)，的實(shí)際電位，應(yīng)乘以系數(shù)K確定。 得出各點(diǎn)的電位，相距0.8m兩點(diǎn)間的跨步電壓為 (18-33) 式中 Ua任意相距0.8m兩點(diǎn)間的實(shí)際跨步電壓，V； Ua-Un-1任意相距0.8m兩點(diǎn)間測量的電位

35、差，V； K系數(shù)，其值等于接地體流過的大電流Imax與測量時(shí)通入的電流之比。ann 1UK(UU) 二、用接地電阻測量儀測量 用接地最阻測量儀測理電位分布和跨步電壓的接線，如圖18-13所示。 圖18-13 測量電位分布和跨步電壓接線之按測量接地電阻的方法，測得接地體的電阻Rg,然后將電壓極2移至1，2，n各點(diǎn)，依次得r1,r2，rn，由此得（18-34） gnnRrUU1max（18-35） 1maxknngUUrrR（18-36） gcRUrUmax1式中 Uc接觸電壓，V； Un任意點(diǎn)n的電位，V； Uk跨步電壓，V； Umax流經(jīng)接地體的實(shí)際大電流為Imax時(shí)的對地電壓，其值等于大電流

36、與接體電阻Rg的乘積，V； Rg接地電阻， ; Rn、rn-1電壓極置于距接地體0.8m的位置的1時(shí)，所測得的接地電阻。r1電壓極置于距接地體的0.8m 的位置1時(shí)，所測得的接地電阻。在大接地地短路電流系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時(shí)，發(fā)電廠、變電所，電氣設(shè)備接地置的電壓和跨步電壓不應(yīng)超過下列數(shù)值（18-37） 174 0.7fkUt（18-38） 式中 Uc 接觸電壓，V； UK 跨步電壓，V； 人腳站立處面的土壤電阻率， t接地短路（故障）電流的持續(xù)時(shí)間，s。 tUfc17. 0174f 在3-66kV不接地，經(jīng)消弧線圈接地和高電阻接地系統(tǒng)，發(fā)生單相地故障后，當(dāng)不迅速切除故障時(shí)，此時(shí)發(fā)電廠、變電所接地的裝置的接觸電壓和跨步電壓不應(yīng)超過下列數(shù)值。 在條件特別惡劣的場所，例如水田中，接觸電壓和跨步電壓的允許值宜適當(dāng)降低。(18-39)(18-40)fcU05. 050fkU2 . 050第四節(jié) 連通試驗(yàn)和開發(fā)挖檢查 電氣設(shè)備的接地裝置主要是為了故障時(shí)，故障電流能可靠的入地，不至于造成反擊或其他的不良后果，為此，對接地裝置的接地電阻等提出了不同的要求，并規(guī)定每隔一定的周期要進(jìn)行測試，看是否滿足要求。但是電