防雷接地電阻測(cè)試中電壓極位置探索研究

彭彪++陳道輝

摘 要：接地電阻是接地系統(tǒng)的一項(xiàng)重要指標(biāo)，是衡量接地電阻是否符合設(shè)計(jì)要求的重要參數(shù)。接地電阻受很多因素的影響，傳統(tǒng)的測(cè)量方法很難準(zhǔn)確的測(cè)量，利用三極法進(jìn)行接地電阻的測(cè)量可以最大限度的減少測(cè)量誤差，提高測(cè)量效果。三極法主要包括直線法和夾角法，在測(cè)量時(shí)根據(jù)不同的情況，選擇合適的方法進(jìn)行測(cè)量，提高測(cè)量的準(zhǔn)確度。三級(jí)法是接地電阻一種比較常用的測(cè)量方式，能夠準(zhǔn)確的測(cè)量接地電阻的阻力，為相關(guān)行業(yè)提供依據(jù)。該文主要討論三極法測(cè)量接地電阻時(shí)電壓極補(bǔ)償點(diǎn)位置。

關(guān)鍵詞：三極法測(cè)量 接地電阻 電壓 極補(bǔ)償點(diǎn) 位置

中圖分類號(hào)：TM5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）10（b）-0084-02

三極法測(cè)量接地電阻時(shí)有一個(gè)難點(diǎn)需要我們進(jìn)行深入分析，就是電壓極補(bǔ)償點(diǎn)位置的確定。在三角法測(cè)量中可能存在其它的電壓極補(bǔ)償點(diǎn)位置，在測(cè)量時(shí)確定補(bǔ)償點(diǎn)能夠提高測(cè)量的精確度，從而提高工作質(zhì)量。

1 接地電阻概述

接地電阻主要包括接地引線電阻、流散電阻、接地極與相接觸土壤的接觸電阻以及接地極自身的電阻。其中流散電阻是指電流流經(jīng)接地極向地中流散時(shí)遇到的土壤電阻，在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，我們把流散電阻看做近似接地電阻。這是因?yàn)榻拥貥O、引線都是金屬制作的，他們的阻力很小，流散電阻比引線電阻大很多，所以在實(shí)際工程建筑中，工作人員一般把接地極引線的電阻忽略不計(jì)。

接地極表面材質(zhì)比較光滑，而土壤不具備這種光滑度，土壤與接地極是點(diǎn)接觸的關(guān)系，他們之間有接觸電阻存在。假設(shè)土壤類型只有一種，這時(shí)如果把垂直接地極直接埋入水平接地極中，二者存在的接觸電阻會(huì)小很多，即便是水平埋設(shè)的接地極，又會(huì)有大量的孔隙存在，經(jīng)過(guò)雨水的滲透后，孔隙會(huì)逐漸接觸良好，從而形成良好的接觸，這是接觸電阻很小，人們通常把他忽略掉。

所以接地電阻可以定義為：有接地電流流入接地極，接地極的電位比接地電流流入前高，這樣就形成一個(gè)接地電阻。但是這一定義需要有兩個(gè)條件作支撐，第一：忽略歸路電極對(duì)待測(cè)接地極的應(yīng)此昂以及直流電流產(chǎn)生的電化學(xué)現(xiàn)象等；第二找到不因接地電流引起電位變動(dòng)的點(diǎn)，減少測(cè)量誤差。

2 接地電阻測(cè)量誤差分析

三極法測(cè)量接地電阻時(shí)，可能會(huì)存在大量的影響因素，因?yàn)檫@些因素的影響，使得接地電阻測(cè)量值與真實(shí)值之間存在誤差，下面我們具體分析他們之間的誤差。

2.1 電極電壓

如圖1，如果把接地極看做一個(gè)半徑r的半球形電極，為了便于研究與計(jì)算，我們將電流施加在電流極C和接地極E之間，這時(shí)電流流入接地極，電流和分別流出電壓極和電流極?？梢缘玫饺缦鹿剑?/p>

2.2 差值結(jié)果討論

一般情況下，在測(cè)量接地地極時(shí)，流過(guò)電壓極的電流相對(duì)比較小，在實(shí)際工程中可以忽略不計(jì)；接地極電流=電流極的電流，但是二者的電流方向是相反的，即=-。

經(jīng)過(guò)分析我們得到接地極E和電壓極P之間的電壓差U的公式：

由此可以得到接地極的接地電阻R的測(cè)量值：

測(cè)量值與真實(shí)值之間的差值△R為：

如果三極電流滿足電阻公式條件：

在滿足（7）式的前提下，測(cè)得的才是接地電阻的真實(shí)值。

3 三極法補(bǔ)償點(diǎn)的位置分析

3.1 三極法補(bǔ)償點(diǎn)的重要意義

三極法測(cè)量接地電阻是目前國(guó)內(nèi)外最常用的方法之一，它具有其他測(cè)量方式?jīng)]有的特征。我國(guó)我國(guó)市面上采用的0.618補(bǔ)償法與三角法補(bǔ)償法都是三極法的延伸一種方法。使用三極法測(cè)量接地電阻，主要受大地趨附效應(yīng)、激光極化效應(yīng)、地中電場(chǎng)影響、地下管道的金屬預(yù)埋件以及電流極與電壓極引線之間的互感等因素影響，除了這些因素之外，補(bǔ)償點(diǎn)的位置對(duì)接地電阻的測(cè)量也有著很重要的影響，在測(cè)量的過(guò)程中。如果補(bǔ)償點(diǎn)的位置確定不精確，會(huì)增加測(cè)量誤差，甚至?xí)霈F(xiàn)測(cè)量錯(cuò)誤的現(xiàn)象。造成這種情況的原因主要是三極法測(cè)量接地電阻的原理比較所致。如果準(zhǔn)確找到了補(bǔ)償點(diǎn)的位置，會(huì)使測(cè)量結(jié)果更加準(zhǔn)確，最大限度的減少誤差。

3.2 三級(jí)法測(cè)量接地電阻補(bǔ)償點(diǎn)的確定方法

接地電阻是接地電流流經(jīng)接地體時(shí)，接地體到無(wú)窮遠(yuǎn)處為0電位參考點(diǎn)的電位差與接地電流的比。從理論方面來(lái)說(shuō)。將電壓極P安置在離待測(cè)位置無(wú)窮遠(yuǎn)的位置才能測(cè)出待測(cè)接地極的真實(shí)接地電阻。但是在實(shí)際工程中，電壓極是不可能布置到無(wú)窮遠(yuǎn)的，由于電流計(jì)的存在，通過(guò)接地極的電流不是自由流散的，這種情況下，電廠就會(huì)發(fā)生畸形，而我們未來(lái)測(cè)得接地電壓的真實(shí)值，往往會(huì)經(jīng)過(guò)精密的計(jì)算找到一個(gè)位置，這個(gè)位置能夠?qū)㈦娏鳂O與接地極對(duì)電壓極的影響相互抵消，從而求得接地電阻的真實(shí)值。

3.3 三極法測(cè)量中補(bǔ)償點(diǎn)P位置分析

在三極法測(cè)量中補(bǔ)償點(diǎn)P移動(dòng)軌跡圖如圖二所示，在進(jìn)行補(bǔ)償點(diǎn)P位置分析時(shí)，我們假設(shè)EP和Ec之間的夾角為0，P點(diǎn)的坐標(biāo)為（x，y），那么有

，通過(guò)計(jì)算可得得到公式

經(jīng)過(guò)嚴(yán)密的計(jì)算與分析，得出p點(diǎn)的軌跡走勢(shì)圖p（x，y），p點(diǎn)軌跡曲線與x軸相交于兩個(gè)點(diǎn)，這兩個(gè)點(diǎn)在坐標(biāo)軸上非別為：（0.618d，0）和（1.618d，0）。

從圖2中我們可以得到如下結(jié)論：

①如果補(bǔ)償點(diǎn)P，在閉合曲線軌道的內(nèi)部，那么所測(cè)量的值比真實(shí)值要打；

②如果補(bǔ)償點(diǎn)P，剛好在曲線位置軌跡上，這時(shí)測(cè)量值與真實(shí)值相等

③如果補(bǔ)償點(diǎn)P，在位置軌跡外部，則此時(shí)實(shí)際測(cè)量值小于真實(shí)值；

3.4 三極法測(cè)量接地電阻P位置總述

我們通過(guò)對(duì)三極法測(cè)量接地電阻原理的分析與研究，在此基礎(chǔ)上找到電壓極P點(diǎn)的位置曲線，而我們?cè)谑褂弥本€布置法觀察各個(gè)補(bǔ)償點(diǎn)的具體情況時(shí)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電流極與電壓極分別位于待測(cè)電極兩側(cè)時(shí)，我們是測(cè)不出真實(shí)的接地電阻的，這時(shí)測(cè)得的接地電阻只能無(wú)限的接近真實(shí)值。然后經(jīng)過(guò)誤差分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電壓極點(diǎn)位于P點(diǎn)位置軌跡內(nèi)部，這時(shí)測(cè)量值大于真實(shí)值；而當(dāng)電壓極位于P點(diǎn)位置軌跡上，這時(shí)測(cè)量值與真實(shí)值相等；而當(dāng)電壓極位于P點(diǎn)位置軌跡外部時(shí)，真實(shí)值大于實(shí)際測(cè)量值。

在補(bǔ)償點(diǎn)的位置分析中，假定土壤層是均勻的，而實(shí)際上土壤層的分類、分層方法比較復(fù)雜，我們這里并沒(méi)有對(duì)分層土壤的接地電阻的測(cè)量誤差進(jìn)行分析、了解。通過(guò)以上的研究我們還發(fā)現(xiàn)，在實(shí)際工程中使用三極法測(cè)量接地電阻，需要很長(zhǎng)的電流極和電壓極引線，這是三極法測(cè)量接地電阻的一大缺陷，造成這一缺陷的原因主要是我們?cè)诜治鲇?jì)算時(shí)所使用的地模型不同，為了更好的測(cè)量接地電阻的電壓值，需要人們積極研究，不斷突破新的技術(shù)難點(diǎn)，確保測(cè)量的接地電阻的電壓值更加精確，為實(shí)際工程建設(shè)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4 結(jié)語(yǔ)

三極法測(cè)量接地電阻的電壓值是一種比較精確地測(cè)量方法，能夠最大限度的減少接地電阻真實(shí)值與測(cè)量值之間的誤差，因此被廣泛應(yīng)用實(shí)際工程建設(shè)中。在利用三極法進(jìn)行測(cè)量時(shí)也會(huì)受到很多因素的干擾，需要測(cè)量人員在測(cè)量的過(guò)程中，盡量避免這些干擾因素，其中電壓極補(bǔ)償點(diǎn)位置是其干擾因素中最重要的一項(xiàng)，在測(cè)量時(shí)要通過(guò)精密的計(jì)算，根據(jù)具體情況，準(zhǔn)確的布置補(bǔ)償點(diǎn)的位置，最大限度的減少測(cè)量誤差。

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