接地電阻測量實驗教學方法探索

王燕

摘 要：為了讓本科生更好地理解和掌握接地電阻的測量方法，了解接地電阻的分類、實際接地裝置的構成和實際測量方法等。接地電阻的測量不同于一般的電阻測量，需要對真實地網(wǎng)進行測量。從實際出發(fā)，讓學生更好地掌握理論知識和實際知識的融合，達到學以致用的目的，激發(fā)學生的學習積極性。

關鍵詞：接地電阻;測量方法;接地裝置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.174

1 目的

為了讓學生更好地理解和掌握接地電阻的測量方法，接地電阻測量分兩步走：首先在實驗室里對學生進行理論介紹，介紹接地的分類以及接地的幾個基本概念。然后講解接地共分四類，并介紹不同接地需求的接地電阻阻值要求不一樣。緊接著講解什么叫接地體、接地線和接地裝置等。讓學生更好地把理論知識和實際知識融會貫通。

通常情況下，本科教學實驗基本都是在實驗室室內(nèi)進行實驗的，而接地電阻測量實驗教學需要到戶外或有接地網(wǎng)的實驗大廳進行測量，需要同學之間的相互配合，接地網(wǎng)電阻的測量跟接地裝置地網(wǎng)的面積有關系，測量地網(wǎng)所使用的電壓極和電流極的線長短不一，還需要在合適的地方打下電壓極和電流極地樁，把書本知識變成實際動手操作能力。首先要利用附近現(xiàn)有實驗室以及周圍建筑的接地，尋找?guī)в袉为毥拥鼐W(wǎng)的實驗室。隨著科技的發(fā)展，科研活動場所增多，好多大型設備需要單獨接地，會埋設單獨接地網(wǎng)，有的地網(wǎng)是三角形埋設，地網(wǎng)裝置部分連接線在地面是可以看得見的。通常采用三電極法測量接地電阻，就是按照著名的0.618法則進行接地電阻測量，將電壓極置于0.618C就可測得其真值。電壓極和電流極線的長度是根據(jù)地網(wǎng)面積的大小來估算的，其測量原理圖如圖1所示。

當在電流極與接地網(wǎng)之間施加工頻電壓時，便有工頻電流I流過接地網(wǎng)。用電壓表在1、2兩點間測量電流I在接地電阻上的壓降U，則接地電阻由下式?jīng)Q定：

（1）

用直線法測量變電所接地網(wǎng)以及高壓實驗大廳接地電阻時的電極布置以及點位分布如圖2所示。

其中：G——被測接地網(wǎng)邊緣;P——輔助電壓極;C——輔助電流極;D——接地網(wǎng)最大對角線。

如圖2所示，電壓極和電流極的取值規(guī)則為測量用的電流極C離被測接地裝置G邊緣的距離dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D為被測接地裝置的最大對角線長度，點P可以認為是處在實際的零位區(qū)內(nèi)。如果想要準確地找到實際零電位區(qū)，可以把電壓極沿測量用電流極與被測接地裝置之間連線方向移動三次，每次移動的距離約為dGC的5%，測量電壓極P與接地裝置G之間的電壓。如果電壓表的三次指示值之間的相對誤差不超過5%，則可以把中間位置作為測量電壓極的位置。把電壓表和電流表的指示值代入公式（1）中，即可得到被測接地裝置的接地電阻Rjd。

當被測接地裝置的面積較大而土壤定阻率不均勻時，為了得到較可信的測試結果，使電流極離被測接地裝置的距離增大，例如增大到10km，同時電壓極離被測接地裝置的距離也相應增大。如果在測量工頻接地電阻時，dGC?。?～5）D確實有困難，那么當接地裝置周圍的土壤電阻率較均勻時，dGC可以取2D值，而dGP取D值;當接地裝置周圍的電阻率不均勻時，dGC可以取3D值，dGP取1.7D值。

2 方法

對參加實驗的同學按寢室或?qū)W號現(xiàn)場分組，每組3～5個同學，具體分工同學們自由安排，把接地電阻測量儀（傳統(tǒng)的和異頻的儀器）、導線、電極、錘子等拿到測量現(xiàn)場，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場電極生銹了，接觸不良，用挫刀挫一下，保證接觸好，以便測量準確。

實驗地點、地網(wǎng)大小及電極取值如上表1所示。所有布線方式均可以采用電壓極線和電流極線平行布置或三角形布置，根據(jù)場地實際情況，方便布線的方式由同學們自行選擇確定。指導老師會在每個點去現(xiàn)場指導，在每個測量點并配備研究生助教進行指導。所有學生按照圖2對電壓極進行移動三次，然后取平均值，三次結果應近似相等，否則要重新布線測量。測量完畢，按分工進行收線、從地里取出電極等，把所有設備還回實驗室。

測量工具有傳統(tǒng)的手搖式電阻測量儀和現(xiàn)代的異頻電阻測量儀，讓同學們進行對比測量，傳統(tǒng)的測量簡便，不會有電磁干擾;現(xiàn)代的測量儀，周邊電磁干擾會對測量設備有影響，因此會對測量結果造成影響。

3 測量儀器及工具每組手搖式接地電阻測量儀1臺、128Hz異頻電阻測量儀1臺、電線2捆、電極2個、錘子1把、銼刀1把、剝線鉗一把、皮卷尺一個等。

4 注意事項

測試電流線長度取地網(wǎng)對角線長度的5倍以上（平行布線法）或者2倍以上（三角形布線法），電壓線長度為電流線長度的0.618倍（平行布線法）或者與電流線長度相等（三角形布線法）。

5 實驗效果

同學們對這個實驗測量很感興趣，試驗是對整個電氣工程的學生開設此實驗，15個班，大約540人左右，該實驗對學生畢業(yè)后到工作單位，非常有用。如果單位需要進行此實驗就可以直接上手工作。這個實驗是其它模擬實驗所不可比擬的。

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