對電網(wǎng)接地電阻的測量

對電網(wǎng)接地電阻的測量

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，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，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=a Ro
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 a»1
r£500W•m時 a»0.667
r£1000W•m時 a»0.5
r>1000W•m時 a»0.333

3.2 測量儀表
3.2.1 對測量儀表的要求
（1）接地電阻的測量工作有時在野外進行，因此，測量儀表應(yīng)堅固可靠，機內(nèi)自帶電源，重量輕、體積小，并對惡劣環(huán)境有較強的適應(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。
（3）儀表應(yīng)具有大于500kW的輸入阻抗，以便減少因輔助極棒探針和土壤間接觸電阻引起的測量誤差。
（4）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)生極化影響，或測試極棒引線間感應(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，即布極誤差。
（5）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。
（6）儀表應(yīng)操作簡單，讀數(shù)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確性，與地阻儀測量電極布置的位置有直接關(guān)系，按測量電極的不同布置方式，有如下幾種測試方法：
3.3.1 直線布極法
（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，打下地阻儀的電流極棒，地阻儀的電壓極棒應(yīng)設(shè)在電流極棒到地網(wǎng)距離的0.618處（優(yōu)選法）。如圖3.1所示。

圖3.1測量電極布置圖
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)，電流極到地網(wǎng)的距離取2D，電壓極到地網(wǎng)的距離可取D。
在土壤電阻率不均勻的地區(qū)，電流極到地網(wǎng)的距離應(yīng)取3D，電壓極到地網(wǎng)的距離應(yīng)取1.7D。
在現(xiàn)場測量中，如果電壓極的位置不能正好在上面所給的位置，電壓極位置允許活動的范圍如下表：
表3.1 允許誤差為5％時電壓極位置允許范圍

d1 5D 3D 2D
d2 （56?66.6）％×5D （58.5?64.6）％×3D （59.4?63.4）％×2D

表3.2 允許誤差為1％時電壓極位置允許范圍

d1 5D 3D 2D
d2 （50?70.7）％×5D （55?67.5）％×3D （57.5?65.7）％×2D
（3）測量時在沿地網(wǎng)和電流極的連線上，使電壓極到接地網(wǎng)的距離約為電流極到接地網(wǎng)距離的50％?60％范圍內(nèi)移動3次，每次移動的距離為電流極到地網(wǎng)距離的5％，使3次測得的電阻值接近即可。
3.3.2 三角形布極法
如圖3.2所示：


圖3.2三角形布極圖

圖中，取d12 =d13=2D,夾角Q=28.950»300，此時測得的電阻誤差接近零，Q越大誤差也越大，Q=1800時誤差zui大。如果測試場地窄小，不能滿足d12 =d13³2D的條件時，也可取d12 =d13³D。如果允許測量誤差在±10％時，Q值的允許變化范圍如下表。
表3.3 測量誤差在±10％時Q值允許范圍表

d1或d2 D 2D 3D 4D 5D 6D 7.5D
Q值允許
范圍（度） 26.3?32.2 24.1?36.4 21.8?41.7 20.5?49 19.2?60 18?77.3 16.5?180
3.3.3 兩側(cè)布極法
一般情況下，不宜把地阻儀的電流極棒和電壓極棒分別打在地網(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極進行測試。

圖3.3兩側(cè)布極圖
圖中：（1）電流極到地網(wǎng)的距離和電壓極到地網(wǎng)的距離應(yīng)相等，均³5D，D為地網(wǎng)對角線的長度。
（2）電流極棒，電壓極棒和地網(wǎng)中心應(yīng)盡量在一條直線上。
3.3.4 測量注意事項
（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，在測量時盡量避開，或采取相應(yīng)措施，以便減小測量誤差。
（2）直線布極法測量地網(wǎng)接地電阻時，如果地網(wǎng)的中心位置不能確定，可根據(jù)情況假設(shè)一個中心，取電流極距它為（2?3）D，而將電壓極棒設(shè)在距假設(shè)中心為0.5（2?3）D，0.6（2?3）D，0.7（2?3）D的位置進行測試，三次測得的電阻力R1、R 2、R3，實際接地電阻R0可由下式求得：
R0=21.6 R1－1.9 R 2?0.73 R3
（3）選擇電流極棒和電壓極棒的測量位置，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。
（4）測試極棒應(yīng)牢固可靠接地，防止松動或與土壤間有間隙。同時，地網(wǎng)、電流極棒、電壓極棒應(yīng)在一條直線上，否則將產(chǎn)生較大的測量誤差。
（5）測量接地電阻的工作，不宜在雨天或雨后進行，以免因濕度使測量不準確。
（6）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，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)果進行比較，以便確定接地電阻的大小。因為測量信號頻率不恰當(dāng)時，容易產(chǎn)生極化效應(yīng)或大地的集膚效應(yīng)，使測量結(jié)果不準或出現(xiàn)異常現(xiàn)象。
（7）當(dāng)測試現(xiàn)場不是平地，而是斜坡的話，電流極棒和電壓極棒距地網(wǎng)的距離應(yīng)是水平距離投影到斜坡上的距離。
（8）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zui大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———計算接地電阻時，采用的土壤電阻率（W• m）;
p，——在全年不同月份所實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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
北京
?22℃?12℃ 1.08 1.0 0.96 1.35 1.42 1.42 1.42 1.93 1.8 1.6 1.42 1.35



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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
鄭州季節(jié)修正系數(shù) 1.42 1.27 1.23 1.12 1.03 1.00 1.03 1.08 1.12 1.08 1.31 1.39



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
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
廣州季節(jié)修正系數(shù) 1.65 1.52 1.48 1.32 1.17 1.00 1.02 1.07 1.23 1.29 1.32 1.50


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 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） 400 500 500 300-500
冰凍日期（天） 190?170 150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?2.0 1.5?1.8 1.4?1.6 1.2?1.4
帶鋼或線鋼接地體埋深0.8米 4.5?7.0 3.5?4.5 2.0?2.5 1.5?2.0
帶鋼或線鋼接地體埋深0.4米 6.0?8.0 4.5?5.5 2.5?3.0 2.0