對電網(wǎng)接地電阻的測量
來源:北陸電氣有限公司 發(fā)布時(shí)間:2021-01-26 17:00:57
通信局、站接地系統(tǒng)多采用聯(lián)合接地方式，該接地系統(tǒng)主要有接地體、接地匯集線、接地連接線等幾部分組成。接地系統(tǒng)的接地電阻每年應(yīng)定期測量，始終保持接地電阻符合指標(biāo)要求。
3.1接地電阻的定義
工頻電流從接地體向周圍大地散流時(shí)，土壤呈現(xiàn)的電阻值叫接地電阻R。接地電阻的數(shù)值等于接地體的電位U。于通過接地體流入大地中電流Id的比值。用公式表示為：
Uo
Ro=———
Id
當(dāng)沖擊電流或雷電流通過接地體向大地散流時(shí)，不再用工頻接地電阻而是用沖擊接地電阻來量度沖擊接地的作用。
沖擊接地電阻RCH等于接地體對地沖擊電壓的幅值與沖擊電流幅值之比。
沖擊接地電阻RCH與工頻接地電阻Ro的關(guān)系是：
RCH=aRo
式中a為沖擊系數(shù)
a的大小與大地電阻率有關(guān)，它們的關(guān)系是：
當(dāng)大地電阻率r￡100W?m時(shí)a?1
r￡500W?m時(shí)a?0.667
r￡1000W?m時(shí)a?0.5
r>1000W?m時(shí)a?0.333
3.2測量儀表
3.2.1對測量儀表的要求
?。?）接地電阻的測量工作有時(shí)在野外進(jìn)行，因此，測量儀表應(yīng)堅(jiān)固可靠，機(jī)內(nèi)自帶電源，重量輕、體積小，并對惡劣環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力。
（2）大于20dB以上的抗干擾能力，能防止土壤中的雜散電流或電磁感應(yīng)的干擾。
?。?）儀表應(yīng)具有大于500kW的輸入阻抗，以便減少因輔助棒探針和土壤間接觸電阻引起的測量誤差。
?。?）儀表內(nèi)測量信號的頻率應(yīng)在25Hz?1kHz之間，測量信號頻率太低和太高易產(chǎn)生化影響，或測試棒引線間感應(yīng)作用的增加，使引線間電感或電容的作用，造成較大的測量誤差，即布誤差。
?。?）在耗電量允許的情況下，應(yīng)盡量提高測試電流，較大的測試電流有利于提高儀表的抗干擾性能。
?。?）儀表應(yīng)操作簡單，讀數(shù)好是數(shù)字顯示，以減少讀數(shù)誤差。
3.2.2測量用儀表
DER2571型數(shù)字地阻儀（或ZC一8型接地電阻測量儀，K一7型地阻儀）等。
3.3測量方法
接地電阻值測試的準(zhǔn)確性，與地阻儀測量電布置的位置有直接關(guān)系，按測量電的不同布置方式，有如下幾種測試方法：
3.3.1直線布法
（1）首先要弄清被測地網(wǎng)的形狀、大小和具體尺寸，確定被測地網(wǎng)的對角線長度D（或園形地網(wǎng)的直徑D）。
（2）在距接地網(wǎng)（2?3）D處，打下地阻儀的電流棒，地阻儀的電壓棒應(yīng)設(shè)在電流棒到地網(wǎng)距離的0.618處（優(yōu)選法）。如圖3.1所示。
圖3.1測量電布置圖
按上圖布置測得的接地電阻誤差應(yīng)在1％以內(nèi)。
在土壤電阻率較均勻的地區(qū)，電流到地網(wǎng)的距離取2D，電壓到地網(wǎng)的距離可取D。
在土壤電阻率不均勻的地區(qū)，電流到地網(wǎng)的距離應(yīng)取3D，電壓到地網(wǎng)的距離應(yīng)取1.7D。
在現(xiàn)場測量中，如果電壓的位置不能正好在上面所給的位置，電壓位置允許活動(dòng)的范圍如下表：
表3.1允許誤差為5％時(shí)電壓位置允許范圍
d15D3D2D
d2（56?66.6）％×5D（58.5?64.6）％×3D（59.4?63.4）％×2D
表3.2允許誤差為1％時(shí)電壓位置允許范圍
d15D3D2D
d2（50?70.7）％×5D（55?67.5）％×3D（57.5?65.7）％×2D
?。?）測量時(shí)在沿地網(wǎng)和電流的連線上，使電壓到接地網(wǎng)的距離約為電流到接地網(wǎng)距離的50％?60％范圍內(nèi)移動(dòng)3次，每次移動(dòng)的距離為電流到地網(wǎng)距離的5％，使3次測得的電阻值接近即可。
3.3.2三角形布法
如圖3.2所示：
圖3.2三角形布圖
圖中，取d12=d13=2D,夾角Q=28.950?300，此時(shí)測得的電阻誤差接近零，Q越大誤差也越大，Q=1800時(shí)誤差。如果測試場地窄小，不能滿足d12=d1332D的條件時(shí)，也可取d12=d133D。如果允許測量誤差在±10％時(shí)，Q值的允許變化范圍如下表。
表3.3測量誤差在±10％時(shí)Q值允許范圍表
d1或d2D2D3D4D5D6D7.5D
Q值允許
范圍（度）26.3?32.224.1?36.421.8?41.720.5?4919.2?6018?77.316.5?180
3.3.3兩側(cè)布法
一般情況下，不宜把地阻儀的電流棒和電壓棒分別打在地網(wǎng)的兩側(cè)，但由于測試場地限制，可按圖3.3所示的方法布置測試電進(jìn)行測試。
圖3.3兩側(cè)布圖
圖中：（1）電流到地網(wǎng)的距離和電壓到地網(wǎng)的距離應(yīng)相等，均35D，D為地網(wǎng)對角線的長度。
?。?）電流棒，電壓棒和地網(wǎng)中心應(yīng)盡量在一條直線上。
3.3.4測量注意事項(xiàng)
（1）測試前，應(yīng)首先了解被測地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)形式，地網(wǎng)尺寸以及周圍空中、地下的環(huán)境情況，如有無架空線、地下金屬管道、地下電纜等，在測量時(shí)盡量避開，或采取相應(yīng)措施，以便減小測量誤差。
?。?）直線布法測量地網(wǎng)接地電阻時(shí)，如果地網(wǎng)的中心位置不能確定，可根據(jù)情況假設(shè)一個(gè)中心，取電流距它為（2?3）D，而將電壓棒設(shè)在距假設(shè)中心為0.5（2?3）D，0.6（2?3）D，0.7（2?3）D的位置進(jìn)行測試，三次測得的電阻力R1、R2、R3，實(shí)際接地電阻R0可由下式求得：
R0=21.6R1－1.9R2?0.73R3
（3）選擇電流棒和電壓棒的測量位置，應(yīng)避開架空線路和地下金屬管道走向，否則測量的接地電阻將大大偏低。
?。?）測試棒應(yīng)牢固可靠接地，防止松動(dòng)或與土壤間有間隙。同時(shí)，地網(wǎng)、電流棒、電壓棒應(yīng)在一條直線上，否則將產(chǎn)生較大的測量誤差。
?。?）測量接地電阻的工作，不宜在雨天或雨后進(jìn)行，以免因濕度使測量不準(zhǔn)確。
?。?）處于野外或山區(qū)的通信局站，由于當(dāng)?shù)氐耐寥离娮杪室话愣急容^高，測量地網(wǎng)接地電阻時(shí)，應(yīng)使用兩種不同測量信號頻率的地阻儀分別測量，將兩種地阻儀測量結(jié)果進(jìn)行比較，以便確定接地電阻的大小。因?yàn)闇y量信號頻率不恰當(dāng)時(shí)，容易產(chǎn)生化效應(yīng)或大地的集膚效應(yīng)，使測量結(jié)果不準(zhǔn)或出現(xiàn)異?，F(xiàn)象。
（7）當(dāng)測試現(xiàn)場不是平地，而是斜坡的話，電流棒和電壓棒距地網(wǎng)的距離應(yīng)是水平距離投影到斜坡上的距離。
?。?）接地電阻直接受大地電阻率的影響，大地電阻率越低，接地電阻就越小。而大地電阻率受土壤所含水分、溫度等因素的影響，這些因素隨季節(jié)的變化而變化。因此，全年中各月份測得的土壤電阻率是不同的，因而接地電阻也不同。為了滿足全年中土壤電阻率的月份接地體的接地電阻仍能滿足使用要求，因此，需要采用季節(jié)修正系數(shù)K，即
r=p，K
式中：K———季節(jié)修正系數(shù)
r———計(jì)算接地電阻時(shí)，采用的土壤電阻率（W?m）;
p，——在全年不同月份所實(shí)際測到的土壤電阻率（W?m）.
我國地域廣闊，不同的地區(qū)、季節(jié)修正系數(shù)也不同，現(xiàn)將北京鄭州、廣州地區(qū)的季節(jié)修正系數(shù)列于下表，供參考。
表3.4北京地區(qū)季節(jié)修正系數(shù)
測試區(qū)域測量月份
123456789101112
北京
?22℃?12℃1.081.00.961.351.421.421.421.931.81.61.421.35
表3.5鄭州地區(qū)季節(jié)修正系數(shù)
測試區(qū)域測量月份
123456789101112
鄭州季節(jié)修正系數(shù)1.421.271.231.121.031.001.031.081.121.081.311.39
表3.6廣州地區(qū)季節(jié)修正系數(shù)
測試區(qū)域測量月份
123456789101112
廣州季節(jié)修正系數(shù)1.651.521.481.321.171.001.021.071.231.291.321.50
對于其他地區(qū)，也可根據(jù)氣象條件，給出各類地區(qū)的季節(jié)修正
系數(shù)如表3.7所示。
表3.7各類地區(qū)的季節(jié)修正系數(shù)
氣象條件類地區(qū)第二類地區(qū)第三類地區(qū)第四類地區(qū)
氣象指標(biāo)多年平均低溫（一月份）－20℃?－15℃－15℃?－10℃－10℃?0℃0℃?5℃
多年平均高溫（七月份）16℃?18℃18℃?22℃22℃?24℃24℃?26℃
平均降雨量（mm）400500500300-500
冰凍日期（天）190?170150以下100以下0
季節(jié)修正系數(shù)角鋼型接地體長1.5?2.5米頂端埋深0.5?0.8米1.8?2.01.5?1.81.4?1.61.2?1.4
帶鋼或線鋼接地體埋深0.8米4.5?7.03.5?4.52.0?2.51.5?2.0
帶鋼或線鋼接地體埋深0.4米6.0?8.04.5?5.52.5?3.02.0