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不均匀土壤中接地极接地电阻的测量

文档作者：鲁志伟孟奇文档来源：东北电力学院电力工程系		点击数：	更新时间： 2022年07月28日
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第1 7卷第4期
19§7年12月
东北电力学院学报
JolIrn al Of Northeast China
I~stitate Of Electric Power En ne翻
． 17 N 4
Dee． 1997
一
不均匀土壤中接地极接地电阻的测量
垂查
(东北电力学院电力工程系，吉林132012)
1 3 4，f s
摘要 在均匀土壤中．将电位扳置于零电位区．接地电阻的测量值偏小7 ，但在双层土壤中，仍
将电位扳置于零电位区．接地电阻的测量值可能偏小30 以上，此时应谈采肼 偿法进行测莓．
美键词廷坚 堂 塑圭堡
中图法分类号TM835．
0 引 言
对于大型地网接地电阻的测
量，国内外均采用三极法，接地板、
电位极和电流极的布置通常如图l
所示。当土壤电阻率均匀耐，文献
[2]在将接地极等值成半径为r 的
半球后，推导得出：C一2D(郎4r )
时，补偿点P一13'．65C c一5D时，
补偿点P一0．63C；C=10D时，补
偿点P=0．618C。采用补偿法虽然
南
l
匦1 兰楹法禚接地电阻
可以准确地测褥接地电阻，但在实际测量中存在着补偿点的位置难以确定，且在整个测
量过程中只有一个电阻读值，使得测量结果的可信度降低，因此在实际测量中通常采用
文献El3的方法，郎取C一4．5～5．5D，将电位极布置在零位面处。由下面的分析可知，
当土壤电阻率均匀时，该方法是可行的；而当土壤电阻率不均匀时，采用该方法则可能
存在较为严重的测量误差。所以采用文献[13的方法应注意土壤电阻率的不均匀性
1 双层土壤中圆盘接地极的接地电阻
当土壤电阻率不均匀时，通常可采用双层土壤模型来模拟实际土壤。本文将以双
收稿日{蝈 1997— 07— 21
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56 东北电力学院学报 第” 毒
层土壤中的圆盘接地极为例，探讨文献[1]
方法存在的问题
1．1 圆盘接地极接地电阻的真值
设半径为r的圆盘，水平放置于地表面
(如图2所示)。图中 为上下层土壤电阻
率； 为上层土壤厚度
K一( 一户1)／(P2+ ) (1)
出镜象法可以得出圆盘接地极的电位为
V — II-2R+ 4三K ·矗 c ”] (2)
式中 为均匀介质中圆盘接地极曲接地电
阻，R： ；R ‘ 为镜象圆盘和地表圆盘之
问的互电阻。由文献[3]可知，在均匀介质
中，将圆盘水平放置于 平面，且圆盘圆心
与坐标原点重台，若其电位为 。，则任意一点
p( ， ， )的电位 ，可由下式计算：
2^
2h
K 2
K"
X J
～『^一～ 一
一一一一一一～ 一
图2 圆盘接地敏亚其镜象
将V。=争代人上式得
v 一踟一一r／ i
(3)
] (4)
所以，当第 个镜象圆盘流过电流J时，地袁圆盘 轴上的一点Q(x，O，o]的电位为
v = 据 x
由于地表 轴上各点舶电位不等，采用平均电位法可得地表圆盘的平均电位 为
vl= g— {
所以第 个镜象圆盘和地表面圆盘问的互电阻为
： 孚； 州z{
[一+ (2nh) 一 +4r~(2nhy] (6)
[ + (2n^) 一一 + 4一(2nh ]
(7)
将 告和式(7]代八式(2)．得积层上壤中匝盘接地极接地电阻的真值为
争： +* J 、罩 i 云 lj1
(8)
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第4期 }志伟手：不均匀土壤中接地枉接地电阻的科量 57
1．2 电位极置于零位面时，圆
盘接地极接地电阻的测量
值
双层土壤中采用三极法测接
地电阻，接地极、电位极和电流极
的布置如图3所示。仍假设电位
极和电流极为点电极，当电位极
置于零位面时有V = 0。而考虑
电流极在接地极上产生舶电位影
响时，用在接地极边缘上产生的
电位代表在接地极上产生的电
位，则可得考虑电流极影响时的
接地极电位为
■ ．
f
— — — — — — ． ．J ’ ⋯
—‘———————一C ————————————一
图3 双层土壤中采用三桠法测接地电阻
— J[R。一 一等-三·K ／ -==一 干 ]
所以，电位极置于零位面时，接地电阻的测量值为
(9)
= R。一 一 ／ (1。)
2 计算结果分析
2．1 均匀土壤中式(10)引起的测量误差
均匀土壤中，若测量接地电阻时取C一5D=lor，则由文献Eq知，将电位极置于P
=0．63C，鄙可准确地测得接地电阻。而此时若采用文献[1]的方法，即将C=1Or，K一
0，代人式(10)，可得接地电阻的测量值R =尝(1—0．07)，另外，由式(8)知接地电阻
的真值为R。= 。由此可知，在均匀土壤中，若将电位极置于零位面，接地电阻的测量
值偏小7％ 左右，这在工程上是可以接受的，故文献[1]的方法是可行的。
2．2 双屡土壤中式(10)引起的测量误差
双层土壤中，采用补偿法测量接地电阻，其补偿点的位置主要陪÷ 和K发生变化，
L
其研究结果可见文献[4]。例女 ÷ 一0．3，K一0．9时，P=0．840。由文献[4]知，在双层
土壤中采用补偿法测量接地极的接地电阻，补偿点的位置可能远远偏离0 618．而此时
若将电位极置于零位面，其测量误差也将远大于均匀土壤中将电位极置于零位面时的
测量误差。表1剜出了几种典型的情况下，将电位极置于零位面时所带来的测量误差。
表l中R。为式(8)算出的接地电阻的真值，R1为式(10)算出的接地电阻的测量
值，d (％ 为相对误差。由表1中的数值可见，在双层土壤中，测量接地电阻时仍取C一
5D==]盯，则 一o 9对，接地电阻的测量值可能比接地电阻的真值偏小30％ 以上，这
是往 墨 测中需要注意的一点
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末北电力学院学报 第1 7誊
表1 晨土壤中接地楹接地电阻的测量误差
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：表中效据均为r= 1l0tJ Ⅲ， ]00 ， =100nm耐得到的
结 论
在测量接地极接地电阻之前，应首先测量接地极附近的土壤电阻率。土壤电阻率不
均匀时，若 ≤ 0，则可采用文献[1]方法进行测量；而当 值为正且数值较大时，需采
用补偿法或远离法进行测量。
参 考 文 献
[1 接地装置工频特性参敖的祷罱导财．北京-中华人民共和国能源部，1993
[2] 应顺潮．接地电阻测量中援j试扳位置的确定．商电压技术，1992，(1)：80～ 83
[3] 解广润．高压静电场．上海：上海科学技术出板桂，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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