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如何准确测量接地电阻
摘要:本文介绍了如何准确测量接地电阻的原理、方法和经验。
关键词:接地装置,接地电阻,三极直线法,三极三角形法
1、 前言
有人认为接地电阻的测量很简单而草率从事,不求甚解;有人认为接地电阻
的测量不可能得到重复准确的结果而提出“废弃接地电阻”。两种态度都是不对
的和不可取的。本文详细介绍了接地电阻的测量原理和常用的几种测量方法和经
验,以助人们正确掌握它,获得准确的测量结果。
2、 接地电阻的定义和表达式
2.1 接地电阻的定义
接地电阻就是通过接地装置泄放电流时表现出的电阻,它在数值上等于流过
接地装置入地的电流与这个电流产生的电压降之比。
U
R (1)
I
式中,U——接地装置的对地电压,即接地体与大地零电位参考点之间的电位差。
I——通过接地装置泄放入大地的电流。
经过运算,式(1)可演变成土壤介质的物理常数的表达式:
R (2 )
C
式中,——土壤的介电系数;
——土壤的电阻率,m
C——接地装置的电容,F 。
从式(2 )可见,在一个确定的地方,由于土壤的介电系数和土壤电阻率
是确定的,接地电阻的大小取决于接地装置自身的电容,而此电容又取决于接地
装置的大小和结构。为了得到小的接地电阻,要求接地网的设计使它有尽可能大
的对地电容。另一方面,还可通过改变土壤 (换土或用降阻剂),降低土壤的电
阻率或增大土壤的介电系数来改变接地电阻的大小。
几种特殊接地电极的电容和其接地电阻举例:
半球接地电极,C=2b ,R ;
2b
半圆盘接地电极, C=4b ,R 。
4b
式中,b 为半球或半圆盘的半径。
由上式可知,相同半径的半球接地极比半圆盘接地极的电容大约1.6 倍,相
应接地电阻低约1.6 倍。这说明,采用球形或立体接地极比采用平面接地极效率
高,节省材料。
2.2 单根接地极的接地电阻
单根接地电极的接地电阻的大小,主要取决于它的直径和长度。单根园管、
园棒电极的接地电阻约为
1
4L
R ln (3 )
2L d
式中,L 和d 分别为管或棒的长和直径,单位米。
从式(3 )可知,一根直径50mm 的圆钢管,打入地中深度2.5m ,其电阻约
为R = 0.3。防雷设计人应好好记住这个0.3 的经验系数,它对于设计接地网很
有帮助。
3、 接地电阻的测量原理
接地电阻的测量是按照公式(1)来进行的:给接地装置(接地极或接地网)
施加一个电流I,测量出接地极(网)上的电压U ,电压与电流相除,就得到了
接地电阻。
看似简单,但是,这个电流如何正确的施加,这个电压如何测量准确,却并
不是每个测量者都知道。本文向读者介绍的就是这方面的技术和经验。
3.1 测量电流的施加与电流辅助极
在公式(1)中,测量电流是指“流过接地装置入地的电流”。这个电流与导
线中流过的电流是不一样的。在导线中,电流沿导线流动,形成连续的闭合回路,
其路径是确定的和可预见的。而“流过接地装置入地的电流”却扩散到大地里,
流到很远很远的地方。它是怎么形成闭合回路,以满足电流的连续性和闭合性规
律呢?
如果这个电流是雷击形成的雷电流,这个电流是从雷云经过雷电放电通道进
入接闪器和引下线,再经过接地装置向四周大地扩散传播,最后经过云——地之
间的广大空间以位移电流的形式,回到
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