地極布設(shè)對(duì)電位降法測(cè)量接地電阻值的影響

黃嘉穩(wěn)+吳彥武+謝寶永+鄭立新

摘 要：根據(jù)電位降法的測(cè)量原理，分析了不同地極布設(shè)對(duì)接地電阻測(cè)量的影響，并提出了相應(yīng)的措施，為接地電阻測(cè)量工作提供有用的建議。

關(guān)鍵詞：地極布設(shè)；電位降法；接地電阻；接地裝置

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.23.108

接地電阻值是衡量接地裝置是否符合規(guī)范要求的一個(gè)重要因素。接地電阻常規(guī)測(cè)量可以采用多種方法，其中，電位降法是一種常用的方法。目前，不少常規(guī)接地電阻測(cè)量?jī)x就是利用電位降法的原理來測(cè)量接地電阻。此前，許多專家、學(xué)者分析了不同土壤電阻率情況下地極布設(shè)對(duì)接地電阻測(cè)量的影響，并分析了施工、氣候、磁場(chǎng)等條件對(duì)接地電阻測(cè)量造成的影響。本文將根據(jù)電位降法測(cè)量原理來分析造成測(cè)量誤差的原因，并提出相應(yīng)的解決措施。

1 電位降法的原理

圖1為電位降測(cè)量法地極布設(shè)示意圖。如圖1所示，為待測(cè)接地極E設(shè)立兩個(gè)輔助地極，為了向待測(cè)接地極E注入電流，要設(shè)立地極C；設(shè)立輔助地極P，為了測(cè)量接地極E的電位（接地極E與電位極P之間的電位差），要向待測(cè)接地極E注入電流I，電流I流過待測(cè)接地極E和電流極C時(shí)，地面電位發(fā)生變化。沿電極C，P，E方向的電位曲線如圖2所示。待測(cè)接地極E與地極C電位相反，假設(shè)虛線為零電位，則當(dāng)?shù)貥OP剛好處于電位曲線與虛線交點(diǎn)時(shí)，電壓表V測(cè)量得到的電位就是待測(cè)地極E的電位U，因此，待測(cè)地極E的電位U與注入電流I的比值就是待測(cè)地極E的接地電阻R，所以R=U/I.

2 地極分布對(duì)測(cè)量接地電阻值的影響

待測(cè)接地極E的接地電阻R=U/I，I值是由測(cè)試儀表注入待接地極E的電流，是確定的，所以影響R的因素是U，能否準(zhǔn)確測(cè)量出U值，決定著R值的準(zhǔn)確度。

從電位降法測(cè)量原理上來看，如果地極P剛好在零電位線與地面電位曲線的交點(diǎn)上，那么這時(shí)電壓表V測(cè)出來的電位U就正好是待測(cè)接地極E的電位，測(cè)得的接地電阻值R是準(zhǔn)確的。如果地極P不在零電位線與地面電位曲線的交點(diǎn)上，而是偏向待測(cè)接地極E，那么這時(shí)電壓表V測(cè)出來的電位U就比待測(cè)接地極E的實(shí)際電位小，因此測(cè)量出來的接地電阻就偏??；反之，地極P偏向地極C時(shí)，電壓表V測(cè)出來的電位U就比待測(cè)接地極E的實(shí)際電位大，因此測(cè)量出來的接地電阻就偏大。

如果地極P布設(shè)在待測(cè)接地極E的另一側(cè)，例如如圖1所示的P2處，那么電壓表V測(cè)出來的電位U就比待測(cè)接地極E的實(shí)際電位小，因此測(cè)得的待測(cè)接地極E的接地電阻會(huì)偏小。當(dāng)P2點(diǎn)距離待測(cè)接地極E足夠遠(yuǎn)時(shí)，電位接近零電位，這時(shí)電壓表V測(cè)出來的電位U是接近于待測(cè)接地體E的電位，因此測(cè)量得到的接地電阻接近于實(shí)際接地電阻，但小于實(shí)際接地電阻值。

如果地極P布設(shè)在地極C的另一側(cè)，例如如圖1所示的P1處，那么電壓表V測(cè)出來的電位U有可能比待測(cè)接地極E的實(shí)際電位小，有可能相等，也有可能偏大。

3 減少地極布設(shè)影響的措施

要保證待測(cè)接地極E接地電阻測(cè)量的準(zhǔn)確性，關(guān)鍵是要測(cè)量出待測(cè)接地極E的準(zhǔn)確電位值U。而要測(cè)量出準(zhǔn)確的電位值U，就要求地極P布設(shè)在零電位線與地面電位曲線的交點(diǎn)上。

在待測(cè)接地極E的另一側(cè)，零電位線與地面電位曲線永遠(yuǎn)不會(huì)相交，只有距離待測(cè)接地極E足夠遠(yuǎn)時(shí)，電壓表V測(cè)出來的電位U才接近于待測(cè)接地體，但測(cè)試儀表對(duì)地極布設(shè)的距離有一定的限制——布設(shè)距離太長(zhǎng)，滿足不了設(shè)備的要求；布設(shè)距離太短，電壓表V測(cè)出來的電位U偏小。因此，將地極P布設(shè)在待測(cè)接地極E的另一側(cè)很難保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

待測(cè)接地極E與地極C之間雖然存在零電位線與地面電位曲線的交點(diǎn)，但不一定是待測(cè)接地極E和地極C的中點(diǎn)，因此需要在測(cè)量過程中將地極P在電位變化曲線比較平穩(wěn)的區(qū)域中移動(dòng)，尋找到零電位點(diǎn)。具體做法是：先將地極P布設(shè)在待測(cè)接地極E與地極C之間進(jìn)行測(cè)量，然后分別將地極P向前、向后移動(dòng)5%的距離進(jìn)行測(cè)量。如果測(cè)量的值相差不超過5%，則可認(rèn)為此時(shí)地極P處在零電位區(qū)域；如果測(cè)量值超過5%，則要調(diào)整地極P點(diǎn)的位置，重新測(cè)量，直到找到零電位點(diǎn)為止。另外，如果地極C與待測(cè)接地極E之間的距離很短，電位變化曲線比較平穩(wěn)的區(qū)域很小，那么在實(shí)際測(cè)量中就很難找到零電位點(diǎn)，就會(huì)影響測(cè)量的結(jié)果。因此，為了使電位變化曲線比較平穩(wěn)的區(qū)域足夠大，保證地極P能布設(shè)在零電位處，待測(cè)接地極E與地極C之間的距離要根據(jù)待測(cè)接地極E的大小和測(cè)量設(shè)備允許的最遠(yuǎn)距離要求來設(shè)置。

在地極C的另一側(cè)，地面電位曲線變化陡度比較大，在實(shí)際測(cè)量中很難找到零電位點(diǎn)，而且如果將地極C布設(shè)在待測(cè)接地極E和地極P之間，則測(cè)量出來的電位U通常都小于待測(cè)接地極E的實(shí)際電位，測(cè)量出來的接地電阻值也會(huì)偏小，因此不建議將地極C布設(shè)在待測(cè)接地極E與地極P之間。

4 結(jié)論

通過分析利用電位降法測(cè)量接地電阻的原理發(fā)現(xiàn)，采用直線布設(shè)地極時(shí)，將地極P布設(shè)在待測(cè)接地極E的另一側(cè)或布設(shè)在地極C的另一側(cè)都容易造成接地電阻測(cè)量值偏小的情況。將地極P布設(shè)在待測(cè)接地極E與地極C之間時(shí)，地極P的布設(shè)位置偏向待測(cè)接地極E，測(cè)量出來的接地電阻就偏??；反之，如果地極P的布設(shè)位置偏向地極C，則測(cè)量出來的接地電阻就偏大。為了減少因地極布設(shè)造成的測(cè)量誤差，要求待測(cè)接地極E與地極C之間的距離要根據(jù)待測(cè)接地極E的大小和測(cè)量設(shè)備允許的最遠(yuǎn)距離要求來設(shè)置，同時(shí)要求對(duì)地極P的布設(shè)位置進(jìn)行多次測(cè)量調(diào)整，以尋找零電位點(diǎn)，保證測(cè)量的準(zhǔn)確性。

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〔編輯：王霞〕

Abstract： This paper according to the fall of potential method of measurement principle， analyzes the effect of different electrode layout of grounding resistance measurement， and corresponding measures were put forward to provide useful advice for grounding resistance measurement.

Key words： pole placement； potential drop method； grounding resistance； grounding device