接地电阻测试误差与被测地网大小关系的探讨_黄克俭.pdf
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1、 接地电阻测试误差与被测地网大小关系的探讨黄克俭,鞠英芹,胡双伟,刘克稳,黄丁诚(中国气象局气象干部培训学院湖北分院,湖北 武汉 ;湖北省防雷中心,湖北 武汉 )摘要:针对采用普通接地电阻测试仪测试一定规模的地网接地电阻时存在的不符合技术标准测量规程要求的问题,对测试电极距离、被测地网大小与接地电阻测试误差的关系进行了研究,研究结果表明普通接地电阻测试仪测试中小型地网接地电阻的误差与地网的大小有关。对于半球体地网,在测试电流极与地网边缘距离分别设置在、,测试电压极设置在测试电流极与地网边缘的中点位置,被测试地网的半径分别不大于、时,地网接地电阻测试误差可在 范围以内。测试电压极设置在测试电流极
2、与地网边缘的中点位置及附近时测试误差较小,在相同的误差允许范围内,测试电压极的位置在测试电流极与地网边缘的中点位置的测试方法比补偿法可测地网规模更大。关键词:接地电阻;地网半径;测试误差;电极距离中图分类号:,(,;,):,:;收稿日期:作者简介:黄克俭(),正高级工程师,研究方向为雷电防护技术;鞠英芹(),高级工程师,研究方向为雷电物理;胡双伟(),高级工程师,研究方向为雷电防护技术;刘克稳(),高 级 工 程 师,研 究 方 向 为 电 工 电 子 技 术;黄 丁 诚(),研究方向为雷电防护技术。引言接地电阻测试是建筑物防雷装置检测中的一个非常重要的环节,测试的准确性在建筑物防雷装置检测中
3、占据着极其重要的地位。建筑物地网一般为中小型地网,采用的测试仪为普通接地电阻测试仪(较大地网接地电阻测试仪而言),仪器厂商提供的测试线路最长为,现行常用的主要有、。对于一般规模的建筑物地网,其最长对角线可达 左右,按测试电流极离地网边缘的距离(电流极测试线路长度)需达到倍最长对角线的技术标准要求进行测试时,至少需要 多米,因此普通接地电阻测试仪对最长对角线大于 的建筑物地网进行测试是不符合技术标准的测量规程要求的。为了把握地网接地电阻测试的准确性,需要考虑用普通接地电阻测试仪测试一般规模的建筑物地网接地电阻的准确性以及测试多大的地网才能满足测试误差的要求。一些学者从测试电工技术系统解决方案方法
4、、测试环境、干扰因素、测试电极距离等方面对接地电阻测试准确度影响开展了研究。然而,在诸多对接地电阻测试准确度的研究中,并未见接地电阻测试误差与被测地网大小关系这方面的研究。本文根据电流在土壤中散流的特征,充分考虑测试电流极、测试电压极与被测地网之间的互相影响,找出接地电阻测试误差与被测地网大小的关系,以期能为普通接地电阻测试仪准确测试中小型地网带来帮助。普通接地电阻测试仪测试原理电位降法是目前广泛使用的一种测量方法,地阻测量仪法和各类仪表法均按压降法的基本原理设计而成。其测量布线原理如图所示。其中,为被测接地极,其半径为;为测试电压极棒,其与 的距离为;为测试电流极棒,其与的距离为,且、三者在
5、一条直线上;为通过、和地下的测量电流;为测量电流在和间的土壤中产生的电位差。根据仪表测试值可得接地电阻值。图电位降法测量布线原理普通接地电阻测试仪测试值的理论计算一个接地装置的电阻由引线电阻、接地导体与周围土壤的接触电阻、入地电流在土壤中的扩散电阻组成。引线电阻对于直流或低频电流其量值很小。接触电阻在电极和土壤紧密接触的情况下,占整个接地电阻的比例较小。扩散电阻由电极周围土壤的电阻率决定,是整个电极接地电阻的主要部分。因此,只考虑入地电流在土壤中的扩散电阻。电流经接地体流入大地后的流散与接地体的埋设有关。为了便于分析,设入地电流从半径的半球形接地体向大地流散,如图所示。若雷击附近土壤电阻率为,
6、根据接地体周围的电位分布,离球心处,土壤厚度的单元土层上的电压降 。图半球形接地体向大地流散图于是,电流在电极附近任意两点、间产生的电位差为:()式中,、分别为、至半球形接地体球心的距离。为此,可由式()计算出图的 点与 点间的电位差。为计算接地极、测试电压极 两点间的电位差,先分别计算被测接地极与测试电流极单独存在时的、间的电位差,再按叠加原理计算出其电位差。为此,设 为被测接地极 单独存在时、间的电位差;为测试电流极单独存在时、间的电位差。则按式()可得 、。()()当、同时存在时,按叠加原理,则 表达式为:()因此,实测得的接地电阻值为:()这里的和分别为测试电流极和测试电压极离地网中心
7、的距离,而实测时测试电流极和测试电压极打桩距离为测试电流极和测试电压极离地网边沿的距离,设测试电流极和测试电压极离地网边沿的距离分别为和,则,。将,代入式(),则有:()被测地网大小对准确度影响分析实际接地电阻值表达式为:()则误差的表达式为:()将式()、式()代入式(),则误差的表达式为:()()由式()可知,误差与、的大小及其之间的搭配有关。根据日常测试中常用的测试电极距离,将测试电流极分别设在、,测试电压极分别设在、,即分别等于、,分别等于、,测试地网半径逐步变化时的误差情况。因,故式()可以表示为:系统解决方案电工技术()()测试电流极 分别在、时,测试误差随地网半径变化的关系如图所
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