接地电阻的测量.ppt

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=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(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=
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,,即可测得接地体的真实接地电阻值,。
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d13
5D
4D
3D
2D
D
误差(%)
-
-
-
-
-
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。
d13
5D
4D
3D
2D
(%)
-
-
-
-
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==。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可以取3D值,。