直线三极法接地电阻测试原理与方法.pdf

直线三极法接地电阻测试原理与方法徐程庞亮(萧山供电局变电检修工区浙江杭州3 1 1 2 0 0)摘要：接地装置在榆变电工程中是个特殊的项目属隐蔽工程。对新安装的接地装置，为了确保其是否符合设计或规程的要求必须经过检验才能正式投入运行。直线三极法接地电阻测量方法简单，数据可靠性较直线三角法和四极法等测试方法要好，而且稳定性高，目前在现场广泛使用。在测量过程中应使用正确的方法，排除各种干扰和影响才能得到真实的数据。关键词：接地装置：接地电阻测试；三极法中图分类号：T M 5 4文献标识码：A1直线法接地电阻测量的基本原理接地装置是保证人身安全以及电气设备和过电压保护装置正常工作的重要措施之一它包括埋入地中直接与大地接触的金属导体或称接地体以及连接接地体与电气设备接地部分的接地线。当有电流由接地体流人土壤时土壤中将呈现有电阻这就是接地电阻。它包括接地体与设备间的连线、接地体本身和接地体与土壤间电阻的总和。如果忽略连线的电阻(连线电阻很小忽略是可以接受的)可以导出接地电阻的表达式如下：陆盘式(1)中，为接地电阻；p 为土壤电阻率；凡为假想金属半球的半径(见图1)。图I 假想金属半球的半径式(1)是指电极为金属半球的假想接地电阻。但从中也可以看出影响接电电阻的主要因素是土壤电阻率和接地体的尺寸形状除此之外，接电电阻与接电体埋入地下的深度也有关系。由于不同性质的电流在土壤中溢散的情况不同，所以其注入接地装置后收稿日期：2 0 1 0-0 7 0 5所表现出的接地电阻也不同。因此有冲击接地电阻和工频接地电阻之分本文中所述的接地电阻均指工频接地电阻。一般要求接地装置有较小的接地电阻并在敷设之后按照一定周期进行测量。测量接地电阻的原理接线见图2。其中，1 为假想接地半球。2 为电压极，3 为电流极，d 1 2 为l、2 电极间的距离，d 1 3 为1、3 电极间的距离，d 2 3 为2、3 电极间的距离萨图2 测量接地电阻的原理接线为了简体分析接地体用一假想半球来代替，并忽略电极2-3 的存在。假设有一电流I 通过接电电极1 流入大地在距电极球心为X 处球面上电流密度为：j(x)=互i I(2)式(2)中，i(x)为距球心x 处球面上的电流密度：I 为经半球流入地中的电流：X 为球面距球心的距离。设土壤的电阻率为P 则距球心为X 的球面上的电场强度为E(x)=i(x)p。因为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球心为x(x r)处所具有的电位为：u=j+E d x=r 器出=告(3)电极2 所在位置距球心的距离X=d 1 2 所以两者之电位差为：u=告(七一七)(4)式(4)中，凡为半径电极的半径。现在忽略半球电极1 的存在将电极3 假设为理想的半球电极并有电流I由电极3 流出大地。与上述分析相似由电极3 在1、2 之间所产生的电位差为：u”庐告(七一)(5)买际上，图2 土壤中的电流场是1、3 两个理想半球电极所形成的电流场的叠加。因此电极l、2 之间的电位差可表示为：U l 产U 1 一U”1 2=告(七一寺+丢一i l ddd)(6)一2 订、凡1 2。墨1 377由式(1)可知，接地体1 的接地电阻=盘，如果令式(6)中的丢+七一七=0，则有：U t 2=2 1 r R o 一(7)即耻盘=业I(8)令d 1 2=a d l 3 则d=(1 一a)d-3，由亡+i 1 一d 1 3 1 _ _-o 得：击 一1=0(9)P I O N E E R I N GW I T HS C I E N C E&T E C H N O L O G YM O N T H L YN O 1 02 0 1 01 7 7万方数据直线三极法接地电阻测试原理与方法可见。如果电极3 不在无限远处电极2 只要放在电极1、3 之间距接地体0 6 1 8 d，处，由式(8)就可以准确地求出接地电阻。这就是0 6 1 8 法或补偿法的基本原理这一结论是在假设接地体是半球形土壤电阻率为一定值等条件下得到的实际的接地体大多数为管状、带状以及管、带形的接地网。利用上面的原则测量实际接地体的接地电阻与真实值是有出入的。分析表明实际接地网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网盘(圆盘半径为r)，电极布置采用补偿法时其测量误差8 为：8=2 订r(，i 1 一 s i l 一七)(1 0)由式(1 0)可以求得当d 1 3=2 D(D 为圆盘的直径)。采用补偿法测量圆盘接地体的接地电阻时。其误差小于l。另外还可以证明。当d F 2 D(D 为圆环的直径)。采用补偿法测量圆环接地体的接地电阻时，其误差也小于1。所以对于实际的接地网，令d 1 3=2 D，d 1 2-0 6 1 8，d 1 3=1 2 3 6 D 来测量其接地电阻。误差将在l 以下基本满足工程上的要求。这种方法称不2 D 补偿法。直线三极法在变电站现场布线见图3。图3 直线三极法在变电站现场布线电流极C 距离测量点G 的长度D C,C 约为地网对角线长度D 的4 5 倍。电压极P 距离测量点G 的长度D G P 为D C,C 的O 5。0 6 倍。当直线三极法布置的电流极距离D G C 取(4-5)D 有困难时若接地装置周围的土壤电阻率较均匀则电流极距离可以取2 D，电压极距离为D：若不均匀。则电流极距离可以取3 D 电压极距离为1 7 D。采用直线三极法第一次测量新建、扩建或降阻改造后接地装置的接地阻抗时应移动电压极找到实际零电位区。可以把电压极从距接地装置0 6 D C,C 位置沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向上前后移动三次。每次移动的距离约为D G C 的5，测量电压极与接地装置之1 7 8科技创业月刊2 0 1 0 年第1 0 期间的电压如果电压表的三次指示值之间的相对差值不超过5 则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。当在电流极与接地网之间施加工频电压时。便有工频电流I 通过接地网的接地电阻仪器在电压桩P、电流桩C 两点间测量电流I 在接地电阻上的压降U 则接地阻抗为Z=R+j X(a)。2 直线三极法测量接地电阻试验接线以G R I 接地电阻测试仪器为例接线柱E 和G 接待测接地装置G。接线柱P 1 接电压极P，线柱C 接电流极C。(见图4)。图4 接地电阻三极法测量仪器接线示意图3 影响测量准确性的因素分析(1)在现场测量时发现同一接地网向不同的方向放测量线其测量结果有很大差别在山区和地形、地势复杂的地区这种现象尤为突出。这主要是由于不同的测量方向土壤电阻率的均匀度不同特别是由于地质发生断层，土壤电阻率不均匀影响了“零电位点”的位置。距接地体0 6 1 8 d，处就不再是“零电位点”，从而产生测量误差。每次测量，应使测量线布设方向保持一致有利于测试数据与原始数据进行比较。(2)试验引线的电流极与电压极位置对测量结果产生的影响。接地网对角线长度、电压桩P 与电流桩C 的位置关系(见图5)。P、圈5 接地网对角线长度、电压桩P 与电流桩C 的位置关系(3)由于大、中型接地网的工频接地电阻都比较小一般不到1 Q，而测量引线较长试验电压又是工频交流电压其电流线和电压线的互感会造成了较大的测量误差。(4)零点位的影响。接地网建立后，由于用电设备负荷的不平衡产生单相短路有可能引起三相电源不平衡，在接地网中形成地网电位其电位分布极不均匀电源零线接地点及短路点的电位最高无穷远处逐渐下降为零，在这种高电位差的作用下在地下产生频率、相位、峰值都在变化的零序电流，干扰着测量的准确度。所以对有疑问的数据应多次测量。(5)气候的影响。接地网接地电阻的测量应选择在天气晴朗的枯水季节连续无雨水天数在一周以上进行否则所测数据不能反映实际情况。温度也可能影响测量准确性有关单位跟踪测量证明水平接地网的温度影响较大，在夏季温度升高土壤松弛地区的水分蒸发量增加抵消了由于温度增加可能发生的电阻降低。而在冬季由于地下水位下降及冰冻的发生使得接地电阻增加在带有水位的土壤内交替的冰冻和融化造成逐渐累积的变化在地表面下形成水平冰壳及很大的冰契和冰体构造土壤像岩石一样坚硬土壤电阻率很高不能准确测量出真实的接地电阻一般在严重冰冻时不宜进行接地电阻测量。4 直线三极法与其它试验方法的比较在现场测试时由于两相导线即电压线与电流线之间的距离较小电压线与电流线之间的互感会引起测量误差这时经常会采用四极法来消除这种影响。图6 为四极法的原理接线图，四极是指被测接地装置G、测量用的电流极C、电压极P 和补偿电极S。辅助电极S图6 四极法的原理接线围万方数据浅谈多软件组合运用加快地籍详查成图的方法杨宁潘敬(安徽省地质测绘技术院安徽合肥2 3 0 0 2 2)摘要：随着国民经济建设飞速发展，合理利用每一寸土地是一项非常艰巨的任务，数字化地籍测绘已成为我国地籍测量工作的i-g 方法。以地籍详查为例，谈谈在工作实践中，灵活运用多种软件(南方C A S S 7 0、M a p G I S 6 7、北京苍穹软件)组合的方法，快速成图，提高工作效率的一些经验。关键词：地籍详查；C A S S 7 0；M a p G I S 6 7；北京苍穹软件；宗地图；土详中图分类号：T P 3 1 1文献标识码：A1 成图软件简介1 1南方C A S S 7 0 地形地籍成图软件简介南方C A S S 7 0 地形地籍成图软件是南方公司基于A u t o C A D 2 0 0 6 平台技术开发的数字化测绘数据采集处理系统。广泛应用于地形成图、地籍成图和工程测量应用等领域。C A S S 7 0 除具有A u t o C A D 强大的图形编辑功能外在菜单中添加了地籍成图功能：界址点、界址线、宗地内编号、街坊内统一编号、重排界址点号、浏览与查询编辑：图形属性联动、地图图形属性合为一体、修改宗地属性及界址线属性方便快捷：合并宗地、宗地面积自动重算、自动面积查错等方便实用的功能使其更加符合地籍测绘的需要便于地籍详查中各种图形的编辑。1 2M a p G I S 6 7 系统软件简介M a p G I s 6 7 是中国地质大学武汉中地信息1程有限公司研制开发的地理信息系统是国产优秀的桌面G I S 软件它属于矢量数据结构G I S 平台它是一个集当代最先进的图形、图像、地质、地理、遥感、测绘、人工智能、计算机科学于一体的大型智能软件系统是集数字制图、数据库管理及空间分析为一体的空间信息系统。它具有强大的制图功能包括各种专题图例符号的制作；能将空间数据数字化输入、编辑、拓扑一体化：尤其它具有拓扑造区功能。在地籍详查中得到广泛的应用。1 3北京苍穹国土数据处理系统(K Q L a n d P S)软件简介K Q L a n d P S 是苍穹公司在K Q G I S 平台上自主开发的北京苍穹数据处理系统，支持各种大型关系数据库支持多种格式数据的整理、入库及变更工作引领国内G I S 土地资源建库工具的潮流。其主要功能如下：集数据整理数据入库、数据变更工作于一体：支持多种离被测接地装置边缘的距离D G S=3 0 1 0 0 m。用高输入阻抗电压表测量点2 与点3、点3 与点4 以及点4 与点2 之间的电压U 叭U 3 4 和U 啦。由于电压U 扒U 3 4和U 犯以及通过接地装置流入地中的电流I 得到被测接地网的工频接地电阻为：1R c=i 六一(u 2 2+u 2 u 3 4 2)(11)电压U、U 3 4 和U。数值各个电极位置有关，每次测量时要求各电极位置保持不变才能使历次数据具有可比性在实际测量工作当中往往难以做到。实践证明，直线三极法测量时将电流线和电压线分开并使其之间的距离不小于5 m，就能够有效消除测量引线互感的影响。直线三极法测量时由于没有补偿电极位置的局限所测数据只是于电流极和电压极的位置关联分散性较少有利于和往年数据进行比较。5 结语发电厂、变电站(换流站)的接地电阻测试。宜采用直线三极法进行测量。通常电流、电压极与接地装置边缘距离应为接地装置最大对角线长度D 的4 5 倍；当人工放线阑难时，土壤电阻较为均匀的地区放线长度可取2 D 在土壤电阻率不均匀的地区放线长度可取3 D。放线方向应尽可能的向土壤比较均匀的方向放测量线而不要向土壤不均匀或地质有突变的方向测量防止“零电位点”偏移，造成测量误差。另外，适当加大测试电流使电压极上获得较高的数值也可以忽略掉“零电位点”偏移的影响。同时。应尽可能的沿直线布置并注意各个电极的位置关系。每次测量时应记录各个电极的位置、布线距离(对于大型的接地网宜采用G P S 定位)，接地装置的型式、土壤状况以及湿度、温度等基本资料。参考文献l 陈天翔，王寅仲，海世杰电气试验 M 北京：中国电力出版社2 0 0 82 许颖。徐士珩交流电力系统过电压防护及绝缘配合 M 北京：中国电力出版社，2 0 0 63 陈化钢电力设备异常运行及事故处理手册 M 北京：中国水利电力出版社2 0 0 9(责任编辑晓天张俊明)作者简介：杨宁(1 9 6 6 一)，女。安徽省地质测绘技术院工程师，研究方向：数字化制图j 航空摄影测量及数据库建设。收稿1 3 期：2 0 1 0-0 8 1 6P I O N E E R I N GW I T HS C I E N C E&T E C H N O L O G YM O N T H L YN O 1 02 0 1 01 7 9万方数据直线三极法接地电阻测试原理与方法直线三极法接地电阻测试原理与方法作者：徐程，庞亮作者单位：萧山供电局变电检修工区,浙江杭州,311200刊名：科技创业月刊英文刊名：PIONEERING WITH SCIENCE&TECHNOLOGY MONTHLY年，卷(期)：2010(10)被引用次数2次 参考文献(3条)参考文献(3条)1.陈天翔;王寅仲;海世杰 电气试验 20082.许颖;徐士珩 交流电力系统过电压防护及绝缘配合 20063.陈化钢 电力设备异常运行及事故处理手册 2009 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.李志忠.王森.陈潇一.王雪松.吉宏亮.LI Zhi-zhong.WANG Sen.CHENG Xiao-yi.WANG Xue-song.JI Hone-liang 基于三极补偿的接地电阻测试新方法期刊论文-陕西电力2010,38(8)2.周珊.刘望达 接地电阻测试新技术研究期刊论文-黑龙江科技信息2010(36)3.梁培钧.马仲翦.LIANG Pei-jun.MA Zhong-jian 接地电阻基于IGBT电路的高精度测量期刊论文-装备制造技术2010(11)4.苏平.SU Ping 百色机场大型地接地电阻测试经验与总结期刊论文-广西气象2006,27(4)5.谭义.汪仁煌.宁志刚 一种新型接地电阻测试装置的设计期刊论文-电气应用2005,24(12)6.陈波 接地电阻测试会议论文-20047.王新翠 MATLAB在接地系统优化设计中的应用期刊论文-南昌高专学报2010(5)8.高振洲.陈玲.金昌根.崔云航 接地电阻测试改进分析期刊论文-四川兵工学报2010,31(10)9.陈雅璁 接地电阻测试中的典型问题探讨期刊论文-电信技术2010(8)10.陈尚德.周跃武.王宝宝.孙旭映.陈丽萍 接地电阻测试方法应用期刊论文-气象2001,27(9)引证文献(2条)引证文献(2条)1.王纯高 接地电阻测量与三维地网技术的探讨期刊论文-煤矿机电 2012(6)2.王纯高 接地电阻测量与三维地网期刊论文-电网与清洁能源 2012(12)本文链接：http:/