接地電阻與檢測方法

2023/2/1接地電阻與檢測方法

2023/2/11.接地電阻的定義和測量目的2.測量接地電阻的基本原理3.接地電阻的測量方法4.接地電阻測量注意事項2023/2/1接地的基礎(chǔ)知識什么是接地？在電力系統(tǒng)中，將電氣設(shè)備的某些部位，電力系統(tǒng)的某點與大地用導(dǎo)體做良好的電氣連接叫做接地。接地也可以看作是建造一個導(dǎo)體系統(tǒng)，使電子沿著指定路徑流入大地，可以是靜電，漏電流，雷電，浪涌，或故障電流。2023/2/1為什么接地？保護人身安全防止雷電危害屏蔽接地等電位接地工作接地防止電氣設(shè)備等的絕緣損壞或老化造成的人身觸電事故。保證接觸設(shè)備外殼的人員安全。確保電力系統(tǒng)安全運行中性點接地可有效降低電力系統(tǒng)故障電位，防止系統(tǒng)震蕩，從而有利于系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。雷擊時會產(chǎn)生靜電效應(yīng)，電子設(shè)備或物料可能由于摩擦產(chǎn)生靜電，為防止靜電積累帶來的設(shè)備擊穿或火災(zāi)危險，必須采取接地措施為了防止外來電磁波的的干擾和設(shè)備高頻能量向外部泄放，需要對相關(guān)設(shè)備的屏蔽網(wǎng)進行接地。為防止設(shè)備之間產(chǎn)生危險電位差和構(gòu)成回路需要將設(shè)備之間的接地裝置相互連接成等電位體統(tǒng)一接地。停電作業(yè)時，為了泄放線路中的殘余電荷，或防止他人誤操作危害作業(yè)人員人身安全，需要對系統(tǒng)接地2023/2/1接地電阻的定義接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻之和，包括接地引線電阻，接地體本身電阻，接地體與土壤之間的過渡電阻，大地的散流電阻等。稱為接地裝置的接地電阻。

2023/2/1接地電阻的測量目的接地電阻的測量目的確定接地保護裝置的合適性確定無線發(fā)射電路接地裝置的合適性確定電力系統(tǒng)故障電流引起的地電位抬升取得建筑防雷保護以及人身安全所需的設(shè)計數(shù)據(jù)校核計算結(jié)果，檢驗計算方法的正確性檢查新接地網(wǎng)的接地電阻是否達(dá)到設(shè)計要求2023/2/11.接地電阻的定義和測量目的2.測量接地電阻的基本原理3.接地電阻的測量方法4.接地電阻測量注意事項2023/2/12.測量接地體電阻的基本原理假設(shè)接地體為半球形，距球心x處球面的電流密度為：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。

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原理的局限性（應(yīng)用范圍）2023/2/1采用不同電極距離測量圓盤接地體接地電阻時的誤差：5D4D3D2DD-0.057-0.089-0.216-0.826-8.25D4D3D2D-0.0322-0.0595-0.138-0.498采用不同電極距離測量圓環(huán)接地體接地電阻時的誤差：

不同電極距離下的測量誤差2023/2/11.接地電阻的定義與測量目的2.測量接地電阻的基本原理3.接地電阻測量方法4.接地電阻測量注意事項2023/2/13.接地電阻測量方法電壓-電流表法此方法的最大優(yōu)點是不受測量范圍限制，小到0.1Ω（如大電流接地系統(tǒng)的接地電阻）大到100Ω及以上的接地電阻都能測量，而且測量結(jié)果也比較準(zhǔn)確。此方法不足的是：測量需要獨立的電源；測量的準(zhǔn)備工作和測量過程較繁瑣；測后需經(jīng)過計算才能得出接地電阻的值。比率計法電橋法調(diào)節(jié)滑動變阻器電阻r使檢流計（P）指針指零，=r,則有=r。取k=n,n稱為電橋倍率，k為倍率電阻并聯(lián)系數(shù)，并根據(jù)這個基本原理制成接地電阻測量儀（如ZC-8）。只要測量時調(diào)節(jié)滑動變阻器r使檢流計指針指零，就可直接從表盤上得到接地電阻值（=nr）。2023/2/1無論采用哪種方法，測量時都需要敷設(shè)兩組輔助性質(zhì)的接地體。一組是用來構(gòu)成流過被測接地裝置的電流回路，稱為輔助接地體（或稱為電流極）；另一組是用來測量被測接地裝置與零電位點（大地）之間的電壓，稱為接地棒（或稱為電壓極）。但是，除了電壓-電流表法需要現(xiàn)場準(zhǔn)備，對按電橋法和比率計法原理制成的接地電阻測量儀，一般都帶有配套的輔助接地棒和接地體以及相關(guān)的連接導(dǎo)線。小結(jié)：2023/2/1

海上風(fēng)力發(fā)電機接地阻抗的測試方法利用海上風(fēng)電機和海上升壓站的線路，作為電流線，也可以選擇相鄰的另外一臺風(fēng)機作為電流極進行布線方案的設(shè)計，再選取合適角度的第三臺風(fēng)機，利用其接地基礎(chǔ)作為電壓極。在此基礎(chǔ)上，采用利用現(xiàn)有線路或者船行布線的方式，進行電壓極引線的布線。2023/2/1土壤的電阻率的測量單極法首先在測試點埋設(shè)簡單的接地體，然后采用接地電阻測試儀或者電壓表、電流表來測量單根接地體的接地電阻值Rd。進而計算土壤電阻率。2023/2/1若采用單根垂直接地體時，土壤電阻率為：若采用水平埋設(shè)的接地體時，該處電阻率為：ρ—所測處土壤電阻率，Ω·m；L—鋼管（或圓鋼）接地體埋入地中的深度，也就是該接地體的長度，m；d—鋼管外徑或圓鋼直徑，m；Rd—實測單根接地體的接地電阻，Ω。ρ—測量處的土壤電阻率，Ω·m；h—水平接地體埋設(shè)深度，m;b—扁鋼截面寬度，m;

Rd—單根水平接地體實測接地電阻，Ω。這兩種測量方法幾乎都是反映埋設(shè)單根接地體附近處的土壤電阻率，不能代表面積較大地域的土壤電阻率，故測量的土壤電阻率有較大誤差。2023/2/1兩極法首先在被測區(qū)域插入電流極A和B，在A、B之間施加電流，然后將電流表接入回路中測量電流I，最后將電極B看作零點位，電壓等于電源電壓E，其中電源一般用電池充當(dāng)。2023/2/1四極法假設(shè)電極的埋深為L，電極間距為a，并在電極、間施加電流，那么C1、C2電極在電極P1、P2上產(chǎn)生的電壓分別為：則兩極間的電位差為：故式中R-實測土壤電阻，Ω；ρ-土壤電阻率，Ω·m；a-電極間的距離，m；Ｕ-點的實測電壓，V2023/2/1測土壤電阻率時盡量避開地下的管道等，以免影響測試結(jié)果。測土壤電阻率不要選擇在雨后土壤較濕時測量。在給已運行的變電所測土壤電阻率時，電流要受到地中水平接地體的影響，故測量時要找土質(zhì)相同但遠(yuǎn)離接地網(wǎng)的地方。為了了解土壤的分層情況，應(yīng)改變a值進行測量，例如a=10、20、30、40、50m等。為了全面的了解電阻率的水平方向的分布情況，應(yīng)在被測的區(qū)域內(nèi)找多個不同的點（一般46個點）進行測量。四極法測量注意事項2023/2/11.接地電阻的定義與測量目的2.測量接地電阻的基本原理3.接地電阻測量方法4.接地電阻測量注意事項2023/2/1影響接地電阻測量的因素電流極引線和電壓極引線之間的互感地下附近金屬物體電壓表內(nèi)阻大地趨膚效應(yīng)響激發(fā)極化效應(yīng)測量電極干擾信號影響接地電阻測量的因素多種多樣，接下來主要討論以下因素的作用：4.測量接地電阻的注意事項以及消減方法2023/2/1電流極引線和電壓極引線之間的互感對測量結(jié)果的影響在測量低值接地阻抗時,試驗引線間的耦合就變得重要起來。由于電流引線中電流的流動，耦合到電壓極引線而產(chǎn)生的任何電壓，將直接疊加到所欲測量的電壓上，因而產(chǎn)生測量誤差，使電壓極電位升高，使所測接地電阻值大于真實接地電阻值。相反，小面積接地網(wǎng)通常有比較高的接地阻抗，可用較短的試驗引線接到遠(yuǎn)方零電位點。因此，可以認(rèn)為在測量大面積低阻抗接地網(wǎng)時，試驗引線間的耦合是比較嚴(yán)重的。2023/2/1地下附近金屬物體對測量結(jié)果的影響在現(xiàn)場實地測量接地電阻中,應(yīng)先測量接地裝置附近的土壤電阻率,了解土壤的結(jié)構(gòu)及地中是否有上述情況中的小地網(wǎng)和金屬管道的情況。針對上述情況,則應(yīng)改變測量方向,將試驗電極排列的與地下金屬物走向垂直,來減少地下金屬物對測量結(jié)果的影響2023/2/1電壓表內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響在接地電阻的測量中，通常都是采用電流表一電壓表法測量接地電阻。其中電壓表與電位極P是串聯(lián)關(guān)系，所以電壓表內(nèi)阻會給測量結(jié)果引入一定的誤差。消減方法：在實際測量過程中，應(yīng)保證電壓表的內(nèi)阻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于接地電阻值，這樣可以減小因電壓表內(nèi)阻所引入的誤差。2023/2/1大地趨膚效應(yīng)對測量結(jié)果的影響地中電流的穿透深度與作用電源的頻率有關(guān)，直流電流的穿透深度在理論上為無限大，上頻電流的穿透深度比100Hz的電流大倍,比500Hz的電流大倍。隨著頻率的增加，電流在地中的穿透能力將減弱，而越接近地面的電流密度卻越大，這就是大地的趨膚效應(yīng)。它將使接地網(wǎng)的接地電阻附加上一個與頻率有關(guān)的阻抗分量，它由附加電阻分量RJ和附加電感分量L組成，其值可由下式來表示：電流的頻率越低，電流在地中的穿透深度越大，地中的電流密度越??；反之，電流的頻率越高，電流在地中的穿透深度小，越接近地面電流密度越大。因為大地趨膚效應(yīng)的存在，將會使接地裝置的接地電阻附加上一個與頻率有關(guān)的阻抗分量(由附加電阻分量和附加電感分量組成)，且該阻抗隨著電流頻率的增大而增大。由于這一附加阻抗的存在，大地趨膚效應(yīng)將造成所測接地電阻值大于真實接地電阻值。2023/2/1激發(fā)極化效應(yīng)對測量結(jié)果的影響交流電流通過地中時，大地的視在電阻率因電流頻率的增大而減小的現(xiàn)象稱為激發(fā)極化效應(yīng)。激發(fā)極化效應(yīng)和大地趨膚效應(yīng)對接地電阻值的影響剛好相反，在某些特定的情況下，其影響則有可能會相互抵消。只能說，當(dāng)測量的接地電阻隨頻率的增大而增大時，有可能是大地的趨膚效應(yīng)造成的異?，F(xiàn)象；反之，隨著電源頻率的增大而減小時，可能時由于激發(fā)極化效應(yīng)造成的。只有在測量的接地電阻不隨頻率而變化時，有可能是這兩種效應(yīng)的相互補償，或者因測距較小而不能反映這些效應(yīng)的緣故。2023/2/1測量電極對測量結(jié)果的影響為了減小接地電阻測量的誤差，測量電極在地中應(yīng)與土壤緊密接觸，減小接觸電阻，從而使電位極本身的接地電阻減小，提高測量精度。所以測量電極應(yīng)選用不易彎曲的表面光滑的圓鋼，不應(yīng)使用螺紋鋼。消除辦法：為了降低電流極的接地電阻，可以通過將電流極打入更深的土壤，在電流極周圍潑水，或打輔助電極井和電流極并聯(lián)的方式，以獲得更大的注入電流。電流極的接地電阻與測量電源是串聯(lián)關(guān)系，因此它是影響注入電流的一個因素。接地電阻越大，注入電流越??；反之，接地電阻越小，注入電流越大。在測量電源電壓不變的情況下，可以通過降低電流極的接地電阻來增大注入電流，提高測量精度。2023/2/1干擾信號對測量結(jié)果的影響由于電力系統(tǒng)三相負(fù)載不平衡和電力線路三相幾何位置不對稱，在中性點有效接地的系統(tǒng)中，就有電流流入接地網(wǎng)，形成了在接地電阻測量時的50Hz的干擾電流。另外