接地电阻的测量方法

影响接地电阻的因素很多：接地极的大小（长度、粗细）、形状、数量、埋设深度、周围地理环境（如平地、沟渠、坡地是不同的）、土壤湿度、质地等等。为了保证设备的良好接地，利用仪表对接地电阻进行测量是必不可少的，接地电阻的测量方法可分为：电压电流表法；比率计法；电桥法。按具体测量仪器及布极数可分为：手摇式地阻表法；钳形地阻表法；电压电流表法；三极法；四极法。在此主要介绍电压电流表法。一、电压电流表法电压电流表测量接地电阻法见图4.图中的电流辅助极是用来与被测接地电极构成电流回路，电压辅助极是用来测得被测接地电位。采用该方法保证测量准确度的关键在于电流辅助极和电压辅助极的位置要选择适合。如在辅助电流极以前，电压表已有读数，说明存在外来干扰。按DL475-92《接地装置工频物性参数的测量导则》规定，当大型接地装置如110kV以上变电所接地网，或地网对角线D≥60m需要采用大电流测量，施加电流极上的工频电流应≥30A，以排除干扰减少误差。（一）电压电流三极直线法。电压电流三极直线法是指电流极和电压极沿直线布置，三极是：被测接地体、测量用电压极和电流极，其原理接线如图5所示。一般d13=（4～5）D，d12=（0.5～0.6）d13，D为被测接地装置最大对角线长度，点2可以认为是处于的零点位。根据测量导则（DL475-92），如d13取（4～5）D有困难，而接地装置周围的土壤电阻率又比较均匀时，d13可以取2D，d12取D值。测量步骤如下：①按图4接线。②记录初始的电压值V0.③通电后，记录电流值I1、电压值V1.④将电压极沿接地体和电流极连接方向前后移动3次，每次移动的距离为d13的5%，记录每次移动后的电流和电压数值，取3次记录的电压和电流值的算术平均值，作为计算接地体的接地电阻的电压和电流值。（二）电压电流三极三角形法。电极如图6所示布置，一般取d13=d12≥2D，夹角θ≈30度（或d23=1/2d12），测量步骤与电压电流三极直线法相同。二、手摇式地阻表测量原理手摇式地阻表是一种较为传统的测量仪表，它的基本原理是采用三点式电压落差法，其测量手段是在被测地线接地极（暂称为X）一侧地上打入两根辅助测试极，要求这两根测试极位于被测地极的同一侧，三者基本在一条直线上，距被测地极较近的一根辅助测试极（称为Y）距离被测地极20米左右，距被测地极较远的一根辅助测试极（称为Z）距离被测地极40米左右。测试时，按要求的转速转动摇把，测试仪通过内部磁电机产生电能，在被测地极X和较远的辅助测试极（称为Z）之间“灌入”电流，此时在被测地极X和辅助地极Y之间可获得一电压，仪表通过测量该电流和电压值，即可计算出被测接地极的地阻。（一）钳形地阻表测量原理。钳形地阻表是一种新颖的测量工具，它方便、快捷，外形酷似钳形电流表，测试时不需辅助测试极，只需往被测地线上一夹，几秒钟即可获得测量结果，极大地方便了地阻测量工作。钳形地阻表还有一个很大的优点是可以对在用设备的地阻进行在线测量，而不需切断设备电源或断开地线。虽然钳形地阻表测试时使用一定频率的信号以排除干扰，但在被测线缆上有很大电流存在的情况下，测量也会受到干扰，导致结果不准确。所以，按照要求，在使用时应先测线缆上的电流，只有在电流不是非常大时才可进一步测量地阻。有些仪表在测量地阻时自动进行噪声干扰检测，当干扰太大以致测量不能进行时会给出提示。三、地阻表测量注意事项从上面的介绍可以看出，钳形地阻表和手摇式地阻表的测量原理完全不同。手摇式地阻表在使用时，应将接地极与设备断开，以避免设备自身接地体影响测量的准确性，手摇式地阻表可获得较高的精度，而不管是单点接地和多点接地系统；对于钳形地阻表，其最理想的应用是用在分布式多点接地系统中，此时应对接地系统的所用接地极依次进行测量，并记录下测量结果，然后进行对比，对测量结果明显大于其它各点的接地桩，要着重检查，必要时将该地极与设备断开后用手摇式地阻表进行复测，以暴露出不良的接地极。在单点接地系统中应慎用钳形地阻表，从它的工作原理中可以看出：钳形地阻表测出的电阻值是回路中的总电阻，只有Rx＞＞1／（1/R1+1/R2+.。。+1/Rn）时，该阻值才近似于我们要测的接地极地阻，而这个条件，在很多情况下，尤其是在单点接地系统中是不满足的。对于已埋设好而尚未与设备连接的开路接地极，其地阻根本不能用该仪表进行测量。钳形地阻表在使用中应注意以下几点：①注意是否单点接地，被测地线是否已与设备连接，有无可靠的接地回路。开路接地极，不能测量；接地回路不可靠，测量结果不准确（偏高）。②注意测量位置，选取合适的测量点；选取的测量点不同，测得的结果是不同的，测量有时会遇到无处可夹的情况，在条件允许的情况下，可暂断开原地线连线，临时接入一段可夹持的跳线进行测量。③注意“噪声”干扰；地线上较大的回路电流对测量会造成干扰，导致测量结果不准确，甚至使测试不能进行，很多仪表在这种情况下会显示出“Noies”或类似符号。接地线和接地体都使用金属材料，统称为接地装置。电力部门按用途不同设有各种接地装置，如保护接地、工作接地和防雷保护接地等。接地装置的接地电阻包括：接地线电阻、接地体电阻、接地体和土壤的接触电阻以及接地电流途径的土壤电阻等。在上述各种电阻中，接地线和接地体的电阻很小，可以忽略不计。这样，接地装置的接地电阻的数值就是接地体对大地零电位点的电压和流经接地体的电流的比值，即：R=式中R——接地电阻ΩU——电压VI——电流A接地电阻有冲击接地电阻和工频接地电阻之分。冲击接地电阻是按通过接地体的电流为冲击电流时求得的接地电阻值，它对通过雷电电流时的情况下很有研究价值；而工频接地电阻是按通过接地体的电流为工频电流时求得的接地电阻。一般在不指明时，接地电阻均指工频接地电阻而言，测量出的接地电阻数值也是工频接地电阻值，以便衡量其接地电阻是否符合规程要求。各种接地装置对工频接地电阻数值都有不同的要求，如表1所示。在接地装置完工后或在运行中，均需按规定进行测量，以鉴别其是否合格。接地电阻的测量方法很多，这里仅介绍目前应用最普遍的ZC—8型接地电阻测量仪的技术特点及其使用方法。1ZC—8型测试仪技术特点和使用方法1.1ZC—8型测试仪的技术特点(1)在仪器的检流计回路内，接入了电容C1，使在测试时不受土壤电解电流的影响。(2)发电机输出频率为110～115Hz，并采用了由BG、D等组成的相敏整流环节，以避免市电杂散电流对测试的影响。(3)制造厂生产的仪器，如果设有4个端钮的，还可用来测量土壤电阻率。该仪器还分B组和T组两种类型，B组适用于普通气候条件，T组适用于亚热带的气候条件，即可适合在环境温度为0～50℃和相对湿度为98%以下的气候条件使用。表1各种接地装置的工频接地电阻要求值注：1.R——最干燥季节的接地电阻ΩI——计算用的接地故障电流A2对高土壤电阻率地区，接地电阻的要求放宽后，尚应满足接触电压和跨步电压的要求。1.2ZC—8型测试仪测量简单接地体的接地电阻的操作程序(1)使被接地极E′、电位探测针P′和电流探测针C′，依直线彼此相距20m插入地中，且电位探测针P′插于接地极E′和电流探测针C′之间(如图1所示)。(2)用专用导线将各极与测试仪的相应端子连接，即E′接E、P′接P和C′接C。(3)将仪表放于水平位置，检查检流计的指针是否指于中心线上(即零线)，否则可用零位调整器将其调正指于中心线。图1ZC—8型接地电阻测试仪使用接线图(4)测量开始，先将倍率开关S置于最大倍率，慢慢转动发电机的手柄，同时旋动“测量标度盘”使检流计的指针指于中心线。然后逐渐加快手柄的转速，使其达到120r/min以上，调整“测量标度盘”使指针指于中心线上。(5)如“测量标度盘”的读数小于1时，应将“倍率开关”置于较小倍数，再重新调整“测量标度盘”，以得到正确读数。(6)用“测量标度盘”的读数乘以倍率标度的倍数，即为所测的接地电阻值。1.3ZC—8型测试仪测量中的注意事项(1)当检流计的灵敏度过高时，可将电位探测针插入土壤的深度浅一些；当检流计灵敏度不够时，可沿电位探测针和电流探测针注水，使其所接触的土壤湿润。(2)当用0～1/10/100Ω规格的测试仪(具有4个端钮)测量小于1Ω的接地电阻时，应将C2、P2间连片打开，分别用导线联接到被测接地体上(如图2)，以消除测量时连接导线电阻的附加误差。图2消除连接导线电阻附加误差的测量(3)应避免在雨后立即测量接地电阻。为了保证四季中接地电阻均能符合要求，最好在条件最差的季节进行测量(即土壤干燥时进行)。(4)测量时应将接地装置与避雷线断开。(5)电流极、电压极应布置在与线路或地下金属管道垂直的方向上。2复杂接地体的接地电阻测量接地网接地电阻测量的精确度，直接关系到正确判断接地网的施工质量，以及对运行中的接地网是否还需进行处理等问题。因此，提高测试的准确性是很重要的，否则将会造成人力、物力的浪费。接地网接地电阻测量的精确度，关键在于电流、电位探测针的位置选择是否合适，如选择不当，常会引起不可忽视的误差。根据电流、电位探测针的布置方式，测量接地网的接地电阻可有以下几种方法：2.15D/2.5D法采用5D/2.5D法时，探测针布置如图3所示。从接地网边缘算起，至电位探测针的距离为d12，至电流探测针的距离为d13，通常取d13等于5D(D为接地网最大对角线长度)，取d12约为2.5d13。图35D/2.5D法测量接地网接地电阻时探测针布置测量时，将电位探测针沿接地网与电流探测针之连线方向上移动3次，每次移动距离约为5%d13，如3次测得的电阻值互相接近，即认为电位探测针的位置选择得合适。如d13取4～5D有困难，在土壤电阻率较均匀的地区，可取2D，d12取D；在土壤电阻率不均匀的地区或城区，d13可取3D，d12取1.7D。2.230°夹角法采用30°夹角法时，探测针布置如图4所示，一般取d12-d13＞2D，夹角θ≈30°，也应移动电位探测针重复3次测量，使测得的电阻值接近即可。图430°夹角法测量接地网接地电阻时探测针布置图