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不均勻土壤中接地極接地電阻的測量

文檔作者：魯志偉孟奇文檔來源：東北電力學(xué)院電力工程系		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年07月28日
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第1 7卷第4期
19§7年12月
東北電力學(xué)院學(xué)報
JolIrn al Of Northeast China
I~stitate Of Electric Power En ne翻
． 17 N 4
Dee． 1997
一
不均勻土壤中接地極接地電阻的測量
垂查
(東北電力學(xué)院電力工程系，吉林132012)
1 3 4，f s
摘要 在均勻土壤中．將電位扳置于零電位區(qū)．接地電阻的測量值偏小7 ，但在雙層土壤中，仍
將電位扳置于零電位區(qū)．接地電阻的測量值可能偏小30 以上，此時應(yīng)談采肼 償法進(jìn)行測莓．
美鍵詞廷堅 堂 塑圭堡
中圖法分類號TM835．
0 引 言
對于大型地網(wǎng)接地電阻的測
量，國內(nèi)外均采用三極法，接地板、
電位極和電流極的布置通常如圖l
所示。當(dāng)土壤電阻率均勻耐，文獻(xiàn)
[2]在將接地極等值成半徑為r 的
半球后，推導(dǎo)得出：C一2D(郎4r )
時，補(bǔ)償點P一13'．65C c一5D時，
補(bǔ)償點P一0．63C；C=10D時，補(bǔ)
償點P=0．618C。采用補(bǔ)償法雖然
南
l
匭1 蘭楹法禚接地電阻
可以準(zhǔn)確地測褥接地電阻，但在實際測量中存在著補(bǔ)償點的位置難以確定，且在整個測
量過程中只有一個電阻讀值，使得測量結(jié)果的可信度降低，因此在實際測量中通常采用
文獻(xiàn)El3的方法，郎取C一4．5～5．5D，將電位極布置在零位面處。由下面的分析可知，
當(dāng)土壤電阻率均勻時，該方法是可行的；而當(dāng)土壤電阻率不均勻時，采用該方法則可能
存在較為嚴(yán)重的測量誤差。所以采用文獻(xiàn)[13的方法應(yīng)注意土壤電阻率的不均勻性
1 雙層土壤中圓盤接地極的接地電阻
當(dāng)土壤電阻率不均勻時，通常可采用雙層土壤模型來模擬實際土壤。本文將以雙
收稿日{(diào)蟈 1997— 07— 21
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56 東北電力學(xué)院學(xué)報 第” 毒
層土壤中的圓盤接地極為例，探討文獻(xiàn)[1]
方法存在的問題
1．1 圓盤接地極接地電阻的真值
設(shè)半徑為r的圓盤，水平放置于地表面
(如圖2所示)。圖中 為上下層土壤電阻
率； 為上層土壤厚度
K一( 一戶1)／(P2+ ) (1)
出鏡象法可以得出圓盤接地極的電位為
V — II-2R+ 4三K ·矗 c ”] (2)
式中 為均勻介質(zhì)中圓盤接地極曲接地電
阻，R： ；R ‘ 為鏡象圓盤和地表圓盤之
問的互電阻。由文獻(xiàn)[3]可知，在均勻介質(zhì)
中，將圓盤水平放置于 平面，且圓盤圓心
與坐標(biāo)原點重臺，若其電位為 。，則任意一點
p( ， ， )的電位 ，可由下式計算：
2^
2h
K 2
K"
X J
～『^一～ 一
一一一一一一～ 一
圖2 圓盤接地敏亞其鏡象
將V。=爭代人上式得
v 一踟一一r／ i
(3)
] (4)
所以，當(dāng)?shù)?個鏡象圓盤流過電流J時，地袁圓盤 軸上的一點Q(x，O，o]的電位為
v = 據(jù) x
由于地表 軸上各點舶電位不等，采用平均電位法可得地表圓盤的平均電位 為
vl= g— {
所以第 個鏡象圓盤和地表面圓盤問的互電阻為
： 孚； 州z{
[一+ (2nh) 一 +4r~(2nhy] (6)
[ + (2n^) 一一 + 4一(2nh ]
(7)
將 告和式(7]代八式(2)．得積層上壤中匝盤接地極接地電阻的真值為
爭： +* J 、罩 i 云 lj1
(8)
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第4期 }志偉手：不均勻土壤中接地枉接地電阻的科量 57
1．2 電位極置于零位面時，圓
盤接地極接地電阻的測量
值
雙層土壤中采用三極法測接
地電阻，接地極、電位極和電流極
的布置如圖3所示。仍假設(shè)電位
極和電流極為點電極，當(dāng)電位極
置于零位面時有V = 0。而考慮
電流極在接地極上產(chǎn)生舶電位影
響時，用在接地極邊緣上產(chǎn)生的
電位代表在接地極上產(chǎn)生的電
位，則可得考慮電流極影響時的
接地極電位為
■ ．
f
— — — — — — ． ．J ’ ?
—‘———————一C ————————————一
圖3 雙層土壤中采用三椏法測接地電阻
— J[R。一 一等-三·K ／ -==一 干 ]
所以，電位極置于零位面時，接地電阻的測量值為
(9)
= R。一 一 ／ (1。)
2 計算結(jié)果分析
2．1 均勻土壤中式(10)引起的測量誤差
均勻土壤中，若測量接地電阻時取C一5D=lor，則由文獻(xiàn)Eq知，將電位極置于P
=0．63C，鄙可準(zhǔn)確地測得接地電阻。而此時若采用文獻(xiàn)[1]的方法，即將C=1Or，K一
0，代人式(10)，可得接地電阻的測量值R =嘗(1—0．07)，另外，由式(8)知接地電阻
的真值為R。= 。由此可知，在均勻土壤中，若將電位極置于零位面，接地電阻的測量
值偏小7％ 左右，這在工程上是可以接受的，故文獻(xiàn)[1]的方法是可行的。
2．2 雙屢土壤中式(10)引起的測量誤差
雙層土壤中，采用補(bǔ)償法測量接地電阻，其補(bǔ)償點的位置主要陪÷ 和K發(fā)生變化，
L
其研究結(jié)果可見文獻(xiàn)[4]。例女 ÷ 一0．3，K一0．9時，P=0．840。由文獻(xiàn)[4]知，在雙層
土壤中采用補(bǔ)償法測量接地極的接地電阻，補(bǔ)償點的位置可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離0 618．而此時
若將電位極置于零位面，其測量誤差也將遠(yuǎn)大于均勻土壤中將電位極置于零位面時的
測量誤差。表1剜出了幾種典型的情況下，將電位極置于零位面時所帶來的測量誤差。
表l中R。為式(8)算出的接地電阻的真值，R1為式(10)算出的接地電阻的測量
值，d (％ 為相對誤差。由表1中的數(shù)值可見，在雙層土壤中，測量接地電阻時仍取C一
5D==]盯，則 一o 9對，接地電阻的測量值可能比接地電阻的真值偏小30％ 以上，這
是往 墨 測中需要注意的一點
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末北電力學(xué)院學(xué)報 第1 7謄
表1 晨土壤中接地楹接地電阻的測量誤差
K ^。 R1 (％) h K R口 1 (％)
(m) (n) (n) (m) (n) (n)
10 0．9 5，996 2 4．C46 9 — 32．5 5 0．5 4．252 7 3．728 5 — 1 2．3
5 0．9 8．901 5 6．399 7 — 28．1 30 0．5 2．863 9 2．452 2 — 14．3
30 0．9 3 714 0 2．595 8 — 30．1 10 — 0 9 1．603 8 】l 594 0 — 0．6
10 0．5 3．518 3 3 018 4 — 14．2 5 — 0．9 1．089 5 1 080 0 ～ 0．0
注：表中效據(jù)均為r= 1l0tJ Ⅲ， ]00 ， =100nm耐得到的
結(jié) 論
在測量接地極接地電阻之前，應(yīng)首先測量接地極附近的土壤電阻率。土壤電阻率不
均勻時，若 ≤ 0，則可采用文獻(xiàn)[1]方法進(jìn)行測量；而當(dāng) 值為正且數(shù)值較大時，需采
用補(bǔ)償法或遠(yuǎn)離法進(jìn)行測量。
參 考 文 獻(xiàn)
[1 接地裝置工頻特性參敖的禱罱導(dǎo)財．北京-中華人民共和國能源部，1993
[2] 應(yīng)順潮．接地電阻測量中援j試扳位置的確定．商電壓技術(shù)，1992，(1)：80～ 83
[3] 解廣潤．高壓靜電場．上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出板桂，1962
[4] ~walibl F，Muk~ kar D．Gro d Eh trode Re出蛆nce M meIIts i N 曲if0Ⅱn ds．IEEE Trans
on PAS，1973，(1)，109～ 11 5
M easurement of Ground Resistance of Electrode in Uneven Solls
La Zhiwei MengQi
(Department of Electric Power Engineering，Northeast
China Institute of Electric Power Engineering，JUin City 132012)
AbsLract
Experiments show that，in even soils，the measured values of the ground resistance
are 7 lower than usua1 when the potential probe is placed in the zero potential region．
Butm cas~．ot two-layer soils，the values of the same may be lower as much as over§0
than usual，so the compensating method must be applied during measurement．
Key words：ground res~tance，measurement，uneven soft

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