接地电阻与检测方法

2023/2/1接地电阻与检测方法

2023/2/11.接地电阻的定义和测量目的2.测量接地电阻的基本原理3.接地电阻的测量方法4.接地电阻测量注意事项2023/2/1接地的基础知识什么是接地？在电力系统中，将电气设备的某些部位，电力系统的某点与大地用导体做良好的电气连接叫做接地。接地也可以看作是建造一个导体系统，使电子沿着指定路径流入大地，可以是静电，漏电流，雷电，浪涌，或故障电流。2023/2/1为什么接地？保护人身安全防止雷电危害屏蔽接地等电位接地工作接地防止电气设备等的绝缘损坏或老化造成的人身触电事故。保证接触设备外壳的人员安全。确保电力系统安全运行中性点接地可有效降低电力系统故障电位，防止系统震荡，从而有利于系统的安全稳定运行。雷击时会产生静电效应，电子设备或物料可能由于摩擦产生静电，为防止静电积累带来的设备击穿或火灾危险，必须采取接地措施为了防止外来电磁波的的干扰和设备高频能量向外部泄放，需要对相关设备的屏蔽网进行接地。为防止设备之间产生危险电位差和构成回路需要将设备之间的接地装置相互连接成等电位体统一接地。停电作业时，为了泄放线路中的残余电荷，或防止他人误操作危害作业人员人身安全，需要对系统接地2023/2/1接地电阻的定义接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻之和，包括接地引线电阻，接地体本身电阻，接地体与土壤之间的过渡电阻，大地的散流电阻等。称为接地装置的接地电阻。

2023/2/1接地电阻的测量目的接地电阻的测量目的确定接地保护装置的合适性确定无线发射电路接地装置的合适性确定电力系统故障电流引起的地电位抬升取得建筑防雷保护以及人身安全所需的设计数据校核计算结果，检验计算方法的正确性检查新接地网的接地电阻是否达到设计要求2023/2/11.接地电阻的定义和测量目的2.测量接地电阻的基本原理3.接地电阻的测量方法4.接地电阻测量注意事项2023/2/12.测量接地体电阻的基本原理假设接地体为半球形，距球心x处球面的电流密度为：J:距球心为x处的球面上电流密度；I:接地体入地的电流；x:距球心的距离。

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原理的局限性（应用范围）2023/2/1采用不同电极距离测量圆盘接地体接地电阻时的误差：5D4D3D2DD-0.057-0.089-0.216-0.826-8.25D4D3D2D-0.0322-0.0595-0.138-0.498采用不同电极距离测量圆环接地体接地电阻时的误差：

不同电极距离下的测量误差2023/2/11.接地电阻的定义与测量目的2.测量接地电阻的基本原理3.接地电阻测量方法4.接地电阻测量注意事项2023/2/13.接地电阻测量方法电压-电流表法此方法的最大优点是不受测量范围限制，小到0.1Ω（如大电流接地系统的接地电阻）大到100Ω及以上的接地电阻都能测量，而且测量结果也比较准确。此方法不足的是：测量需要独立的电源；测量的准备工作和测量过程较繁琐；测后需经过计算才能得出接地电阻的值。比率计法电桥法调节滑动变阻器电阻r使检流计（P）指针指零，=r,则有=r。取k=n,n称为电桥倍率，k为倍率电阻并联系数，并根据这个基本原理制成接地电阻测量仪（如ZC-8）。只要测量时调节滑动变阻器r使检流计指针指零，就可直接从表盘上得到接地电阻值（=nr）。2023/2/1无论采用哪种方法，测量时都需要敷设两组辅助性质的接地体。一组是用来构成流过被测接地装置的电流回路，称为辅助接地体（或称为电流极）；另一组是用来测量被测接地装置与零电位点（大地）之间的电压，称为接地棒（或称为电压极）。但是，除了电压-电流表法需要现场准备，对按电桥法和比率计法原理制成的接地电阻测量仪，一般都带有配套的辅助接地棒和接地体以及相关的连接导线。小结：2023/2/1

海上风力发电机接地阻抗的测试方法利用海上风电机和海上升压站的线路，作为电流线，也可以选择相邻的另外一台风机作为电流极进行布线方案的设计，再选取合适角度的第三台风机，利用其接地基础作为电压极。在此基础上，采用利用现有线路或者船行布线的方式，进行电压极引线的布线。2023/2/1土壤的电阻率的测量单极法首先在测试点埋设简单的接地体，然后采用接地电阻测试仪或者电压表、电流表来测量单根接地体的接地电阻值Rd。进而计算土壤电阻率。2023/2/1若采用单根垂直接地体时，土壤电阻率为：若采用水平埋设的接地体时，该处电阻率为：ρ—所测处土壤电阻率，Ω·m；L—钢管（或圆钢）接地体埋入地中的深度，也就是该接地体的长度，m；d—钢管外径或圆钢直径，m；Rd—实测单根接地体的接地电阻，Ω。ρ—测量处的土壤电阻率，Ω·m；h—水平接地体埋设深度，m;b—扁钢截面宽度，m;

Rd—单根水平接地体实测接地电阻，Ω。这两种测量方法几乎都是反映埋设单根接地体附近处的土壤电阻率，不能代表面积较大地域的土壤电阻率，故测量的土壤电阻率有较大误差。2023/2/1两极法首先在被测区域插入电流极A和B，在A、B之间施加电流，然后将电流表接入回路中测量电流I，最后将电极B看作零点位，电压等于电源电压E，其中电源一般用电池充当。2023/2/1四极法假设电极的埋深为L，电极间距为a，并在电极、间施加电流，那么C1、C2电极在电极P1、P2上产生的电压分别为：则两极间的电位差为：故式中R-实测土壤电阻，Ω；ρ-土壤电阻率，Ω·m；a-电极间的距离，m；Ｕ-点的实测电压，V2023/2/1测土壤电阻率时尽量避开地下的管道等，以免影响测试结果。测土壤电阻率不要选择在雨后土壤较湿时测量。在给已运行的变电所测土壤电阻率时，电流要受到地中水平接地体的影响，故测量时要找土质相同但远离接地网的地方。为了了解土壤的分层情况，应改变a值进行测量，例如a=10、20、30、40、50m等。为了全面的了解电阻率的水平方向的分布情况，应在被测的区域内找多个不同的点（一般46个点）进行测量。四极法测量注意事项2023/2/11.接地电阻的定义与测量目的2.测量接地电阻的基本原理3.接地电阻测量方法4.接地电阻测量注意事项2023/2/1影响接地电阻测量的因素电流极引线和电压极引线之间的互感地下附近金属物体电压表内阻大地趋肤效应响激发极化效应测量电极干扰信号影响接地电阻测量的因素多种多样，接下来主要讨论以下因素的作用：4.测量接地电阻的注意事项以及消减方法2023/2/1电流极引线和电压极引线之间的互感对测量结果的影响在测量低值接地阻抗时,试验引线间的耦合就变得重要起来。由于电流引线中电流的流动，耦合到电压极引线而产生的任何电压，将直接叠加到所欲测量的电压上，因而产生测量误差，使电压极电位升高，使所测接地电阻值大于真实接地电阻值。相反，小面积接地网通常有比较高的接地阻抗，可用较短的试验引线接到远方零电位点。因此，可以认为在测量大面积低阻抗接地网时，试验引线间的耦合是比较严重的。2023/2/1地下附近金属物体对测量结果的影响在现场实地测量接地电阻中,应先测量接地装置附近的土壤电阻率,了解土壤的结构及地中是否有上述情况中的小地网和金属管道的情况。针对上述情况,则应改变测量方向,将试验电极排列的与地下金属物走向垂直,来减少地下金属物对测量结果的影响2023/2/1电压表内阻对测量结果的影响在接地电阻的测量中，通常都是采用电流表一电压表法测量接地电阻。其中电压表与电位极P是串联关系，所以电压表内阻会给测量结果引入一定的误差。消减方法：在实际测量过程中，应保证电压表的内阻远远大于接地电阻值，这样可以减小因电压表内阻所引入的误差。2023/2/1大地趋肤效应对测量结果的影响地中电流的穿透深度与作用电源的频率有关，直流电流的穿透深度在理论上为无限大，上频电流的穿透深度比100Hz的电流大倍,比500Hz的电流大倍。随着频率的增加，电流在地中的穿透能力将减弱，而越接近地面的电流密度却越大，这就是大地的趋肤效应。它将使接地网的接地电阻附加上一个与频率有关的阻抗分量，它由附加电阻分量RJ和附加电感分量L组成，其值可由下式来表示：电流的频率越低，电流在地中的穿透深度越大，地中的电流密度越小；反之，电流的频率越高，电流在地中的穿透深度小，越接近地面电流密度越大。因为大地趋肤效应的存在，将会使接地装置的接地电阻附加上一个与频率有关的阻抗分量(由附加电阻分量和附加电感分量组成)，且该阻抗随着电流频率的增大而增大。由于这一附加阻抗的存在，大地趋肤效应将造成所测接地电阻值大于真实接地电阻值。2023/2/1激发极化效应对测量结果的影响交流电流通过地中时，大地的视在电阻率因电流频率的增大而减小的现象称为激发极化效应。激发极化效应和大地趋肤效应对接地电阻值的影响刚好相反，在某些特定的情况下，其影响则有可能会相互抵消。只能说，当测量的接地电阻随频率的增大而增大时，有可能是大地的趋肤效应造成的异常现象；反之，随着电源频率的增大而减小时，可能时由于激发极化效应造成的。只有在测量的接地电阻不随频率而变化时，有可能是这两种效应的相互补偿，或者因测距较小而不能反映这些效应的缘故。2023/2/1测量电极对测量结果的影响为了减小接地电阻测量的误差，测量电极在地中应与土壤紧密接触，减小接触电阻，从而使电位极本身的接地电阻减小，提高测量精度。所以测量电极应选用不易弯曲的表面光滑的圆钢，不应使用螺纹钢。消除办法：为了降低电流极的接地电阻，可以通过将电流极打入更深的土壤，在电流极周围泼水，或打辅助电极井和电流极并联的方式，以获得更大的注入电流。电流极的接地电阻与测量电源是串联关系，因此它是影响注入电流的一个因素。接地电阻越大，注入电流越小；反之，接地电阻越小，注入电流越大。在测量电源电压不变的情况下，可以通过降低电流极的接地电阻来增大注入电流，提高测量精度。2023/2/1干扰信号对测量结果的影响由于电力系统三相负载不平衡和电力线路三相几何位置不对称，在中性点有效接地的系统中，就有电流流入接地网，形成了在接地电阻测量时的50Hz的干扰电流。另外