【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 阻的定義可知 ， 接地體的接地電阻值等于接地體泄放電流時(shí)的電壓 （ 電位 ）與所泄放的電流 （ 接地電流 ） 之比 ， 由歐姆定律來(lái)確定 。 因此 ， 我們?cè)跍y(cè)試接地電阻時(shí) ， 人為的向被測(cè)接地體注入一恒定電流 ， 測(cè)出這一電流值以及接地體在泄放電流時(shí)的電位 （ 電壓 ） 值 ， 便可知道接地電阻的數(shù)值 。 三極法測(cè)試接地電阻 ? 根據(jù)接地電阻定義，我們可人為的向被測(cè)接地體注入一個(gè)已知恒定電流，測(cè)出這一電流經(jīng)接地極后接地體在泄放電流時(shí)的電位（電壓）值，算出接地體的接地電阻值。 A ～ V I 注入的交 流 電流 1 2 0 接地體 電壓極 電流 極 1）尋找零電位點(diǎn) ? A、 B分別為埋在土壤中的棒狀接地極，但電流由A、 B注入后流入大地，在接地極周圍產(chǎn)生了電壓降并逐漸向四周擴(kuò)散，接地極周圍的電阻（阻抗）隨離開接地極距離變化，電場(chǎng)分布如圖 2下部所示。在接地體附近，電壓降低較快，離 A、 B電極越遠(yuǎn)。電壓變化越慢，當(dāng)距離 A、B電極一定位置，如圖中的 C、 D之間時(shí)，電壓趨于零。我們稱其為零電位點(diǎn)： 20m 20m A C D B 棒狀接地極周圍的電場(chǎng)示意 UAC UDB E 2）測(cè)試時(shí)的電極布置 （ 1）直線法 工廠提供：電流極 40m，電壓極 20m， 應(yīng) 將電壓極布 放在接地體與電流極中間的全長(zhǎng)的 ，為了測(cè)量時(shí)的方便，實(shí)際采用的是電壓極在接地體與電流極正中間布放。 20m 20m E P C C1 G C GR S 圖 3 用 ZC系列地阻儀測(cè)接地電阻布極圖 C2 P1 P2 鐵路通信信號(hào)機(jī)房測(cè)試注意 ? 鐵路信號(hào)系統(tǒng)的接地裝置大部分是地網(wǎng)，因此在測(cè)試時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： ? a )首先要弄清被測(cè)地網(wǎng)的體尺寸，確定被測(cè)地網(wǎng)的對(duì)角線長(zhǎng)度 D,或圓形地網(wǎng)的直徑 D。 C2 G C C D G C P dCG dPG P2 GR C1 P1 S 圖 4 用 ZC系列地阻儀測(cè)地網(wǎng)接地電阻直線布極圖 ? b)在距接地網(wǎng)（ 2～ 3） D處，打下地阻儀的電流極棒，地阻儀的電壓極棒應(yīng)設(shè)在電流極棒到地網(wǎng)距離的 （優(yōu)選法）或二分之一處。如圖 4所示： dCG=（ 2～3） D。 ? 在土壤電阻率較均勻的地區(qū)，電流極到地網(wǎng)的距離取 2D，電壓極到地網(wǎng)的距離可取 D。 ? 在土壤電阻率不均勻的地區(qū)，電流極到地網(wǎng)的距離應(yīng)取 3D，電壓極到地網(wǎng)的距離應(yīng)取 。 既有鐵路信號(hào)機(jī)房經(jīng)常由于場(chǎng)地的限制，不能很好的布放兩根測(cè)試電極，據(jù)有關(guān)資料記載，如果電壓極的位置不能正好在上面所給的位置，電壓極位置允許按表 1或表 2變化范圍布放： 表 2 允許誤差為 1％時(shí)允許電壓極布放位置允許變化范圍 dCG 5D 3D 2D dPG (50～ )％ 5D (55～ )％ 3D (～ )％ 2D 表 1允許誤差為 5％時(shí)允許電壓極布放位置允許變化范圍 dCG 5D 3D 2D dPG (56～ )％ 5D (～ )％ 3D (～ )％ 2D c) 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量注意 ? 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)，往往每次測(cè)量的數(shù)值有差異，所以應(yīng)當(dāng)多次測(cè)試，最簡(jiǎn)單的方法是在沿地網(wǎng)和電流極的連線上，使電壓極到接地網(wǎng)的距離約為電流極到接地網(wǎng)距離的 50％～ 60％范圍內(nèi)移動(dòng) 3次，每次移動(dòng)的距離為電流極到地網(wǎng)距離的 5％，使 3次測(cè)得的電阻值接近才可以認(rèn)為測(cè)量值有較高可信度。 (2）夾角法 ? 夾角法又叫三角法 ? 電流極連線和電壓極連線等長(zhǎng)，且有 29176。 ～ 30176。 的夾角。此時(shí)測(cè)得的電阻誤差接近零，夾角 α越大誤差也越大， α=180176。 時(shí)誤差最大。不能滿足 dPG= dCG≥2D的條件時(shí)，也可取 dPG= dCG≥D。 D α≈30176。 0 1 2 l01 l12 用夾角法測(cè)地網(wǎng)接地電阻 如果允許測(cè)量誤差在 ?10％時(shí)， α值的允許變化范圍如表 3。 ? 表 3 測(cè)量誤差在 ?10％時(shí) α值允許范圍表 dPG或 dCG D 2D 3D 4D 5D 6D α值允許范圍（ 176。 ） ～ ～ ～ ～ 49 ～ 60 18～ ～ 180 G C 用 ZC系列地阻儀測(cè)地網(wǎng)接地電阻 夾角 布極圖 C C2 P2 C1 P1 GR S D P C dPG dCG G ? 1）儀表輸出測(cè)試電流被分流造成的誤差 : ? 電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL 4752022《 接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則 》 明確指出，接地測(cè)量時(shí)的測(cè)量場(chǎng)地中的金屬物，如鐵軌、管道，電纜金屬護(hù)套等都會(huì)分流測(cè)量電流，使測(cè)量電阻變高。 ? 原因：分流 ? 解決辦法 ： 布放測(cè)量電極時(shí)要了解地下管道和電纜布放情況，避免測(cè)量電流與其同方向，有鋼軌的地方，最好布極是考慮測(cè)量電流與鋼軌垂直，更要忌諱接地極和布放的電極不在鋼軌的同側(cè)。 2）土壤中的雜散電流和電化區(qū)段牽引回流影響造成的誤差 ? 外界的干擾電流進(jìn)入被測(cè)接地極也會(huì)產(chǎn)生電壓降，因此，這時(shí)測(cè)試的電壓不全是儀表的測(cè)量電流流經(jīng)接地極的電壓降，因此當(dāng)電流方向與測(cè)量電流方向一致時(shí)會(huì)使測(cè)量的電阻值變小，相反時(shí)會(huì)變大。現(xiàn)在通行的做法是多次測(cè)量，畫出電阻時(shí)間曲線，取幾次測(cè)量的最相近的值為該接地裝置的接地電阻值，應(yīng)盡量在接地極所在的牽引供電區(qū)段無(wú)電氣列車通過(guò)時(shí)測(cè)量。 3）布極造成的誤差 ? 布極造成的誤差可能由下面幾方面構(gòu)成： ? （ 1）電流極和電壓極距離被測(cè)接地極長(zhǎng)度不夠或者比例不對(duì)。應(yīng)平直，是投影，接地裝置對(duì)角尺寸大于 10m的稍大一點(diǎn)的接地網(wǎng) 應(yīng)按表表 2布極 。 ? 輔助電極與接地裝置的距離從地網(wǎng)的最外沿開始計(jì)算。 ? 電力規(guī)范建議地網(wǎng)測(cè)量最好是采用夾角布極的方式 （ 2）接地極接地電阻的影響 ? 測(cè)量輔助電極與大地接觸不好，可以使測(cè)試電流變小 ? 測(cè)量時(shí)，電流極與大地接觸不好，會(huì)使測(cè)量極本身的接地電阻偏大。通行的做法是將電流埋在土壤好的地方防止松動(dòng)或與土壤間有間隙、將電流極更深地打入土壤，在電流極周圍潑水，或打輔助電極并和電流極并聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)電流極的低接地電阻。 （ 3）防雷改造后的鐵路信號(hào)機(jī)房地網(wǎng)由于歷史的原因構(gòu)造復(fù)雜 。 ? 一定要注意測(cè)試電極不能布放在與接 地裝置有任何關(guān)系的地下金屬物附近，這樣測(cè)試的接地電阻比實(shí)際值小 。 ? （ 4）測(cè)量時(shí)土壤太濕潤(rùn)或太干燥都與實(shí)際土壤電阻值有差距。 大地電阻率受土壤所含水分、溫度等因素的影響，這些因素隨季節(jié)的變化而變化。 最好在測(cè)量接地電阻時(shí)記錄當(dāng)?shù)氐耐寥狼闆r，尋求當(dāng)?shù)氐募竟?jié)修正系數(shù)。 1)電位計(jì)型接地電阻測(cè)試儀 G A 檢流計(jì) D R DE I 2 手搖發(fā)電機(jī) 電流互感器 0 2 1 電位計(jì)可變電阻 根據(jù)電位差原理制成 。 實(shí)際是將電流源 、 電壓表 、電流表結(jié)合在一個(gè)測(cè)試儀表中 。 測(cè)量時(shí)不需另接外加電源 ， 攜帶方便 ， 使用簡(jiǎn)單 ， 測(cè)試范圍大 （ 0—1000） Ω 測(cè)試誤差小 ， 是我國(guó)電力 、 電信 、 氣象等部門的法定測(cè)試儀表 。 測(cè)試時(shí) ， 電 極 布 置 可 用 。 2 )數(shù)字化接地電阻測(cè)試儀 變頻電源 （ 10— 300Hz正弦波） I/O 微處理器 被測(cè)接地體 信號(hào)調(diào)理 A/D u i 電源： 可變頻電源電壓可達(dá)幾百伏 ， 電流可調(diào)到20A。 頻率變化可以控制 。 輸出電壓和頻率變化用I/O電路的到的信號(hào)控制 。 信號(hào)處理： 將接地體上取得的電流和電壓信號(hào)進(jìn)行處理 。 可以抑制測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)的干擾 ， 實(shí)施信號(hào)的隔離與保護(hù) ， 保證后續(xù)電路安全穩(wěn)定的工作 。 數(shù)據(jù)采集： 將采集的模擬量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量、通過(guò) I/O電路實(shí)現(xiàn)對(duì)可變頻電源和信號(hào)處理電路等的控制。 微處理機(jī)： 測(cè)量?jī)x的中樞 3)鉗形地阻表 電力線路 架空地線 鉗形表 架空地引下線 接地體 發(fā)送線圈 接收 線圈 鉗形地阻表在電力系統(tǒng)的使用 ? 優(yōu)點(diǎn)：方便、快捷，外形酷似鉗形電流表，測(cè)試時(shí)不需輔助測(cè)試樁，只需往被測(cè)地線上一夾，幾秒鐘即可獲得測(cè)量結(jié)果，極大地方便了地阻測(cè)量工作。可以對(duì)在用設(shè)備的地阻進(jìn)行在線測(cè)量，而不需切斷設(shè)備電源或斷開地線 ? 缺點(diǎn)： 被測(cè)接地體必須能形成電流回路 ，同時(shí) 測(cè)量誤差較大 ，因此國(guó)家為將其納入法定檢測(cè)儀表中去 ? 測(cè)量原理 鉗形地阻表有兩組線圈 ， 一為發(fā)送線圈 ， 這一特殊的電磁變換器送入線纜１ ． ７ｋＨｚ的交流恒定電壓 。 另一線圈為接收圈 ， 發(fā)送線圈在被測(cè)接地體 （ 接地體必須有閉合回路 ） 上感應(yīng)出電流 ， 該感應(yīng)電流由回路電阻決定 。 接收圈線圈采集到這一感應(yīng)電流后 ，便可計(jì)算出閉合回路上的電阻 。 ? 從圖中可知 ， 實(shí)際上鉗形地阻表測(cè)量出的是 R1＋ R0 不過(guò) R0很小 。因此將鉗形地阻表示數(shù)作為被測(cè)的這一個(gè)接地體的接地電阻是不準(zhǔn)確的 。 為了獲得精確的測(cè)試值 ， 應(yīng)當(dāng)有多少個(gè)引下線測(cè)試多少次后 ， 解方程后求解 。 如有 N個(gè) 個(gè)求知數(shù) ， 必須解 N個(gè)方程的非線性方程組 ， 它是有確定解的 ， 但是人工解它是十分困難的 ， 當(dāng) N較大時(shí)甚至是不可能的 。 因此廠家往往提供 求解此類問(wèn)題的微機(jī)程序 ， 以便于用戶使用辦公電腦或手提電腦進(jìn)行機(jī)解 。 ? 另外 ， 本方法對(duì)于兩個(gè)接地體的接地系統(tǒng)是無(wú)能為力的 。 ? 對(duì)單點(diǎn)接地系統(tǒng) ， 從測(cè)試原理來(lái)說(shuō) ， 單點(diǎn)接地是測(cè)不出來(lái)的數(shù)值的 。 但是 ， 用戶完全可以利用您的接地系統(tǒng)的周圍環(huán)境 ， 人為地制造一個(gè)回路進(jìn)行測(cè)試 。 當(dāng)然 ， 這種選擇比用搖表還繁 ， 并且似乎有些牽強(qiáng) 。 ? 對(duì)接地網(wǎng) ， 這種方法得出的數(shù)值準(zhǔn)確性如何 ， 大家可以得出自己的結(jié)論 。 \ （四點(diǎn)探針法） ? 測(cè)量土壤電阻率時(shí)，由于需要把測(cè)量?jī)x器接到待測(cè)量的地，還要消除／減小探針與地間的接觸電阻， 能解決這一問(wèn)題的方法只有四點(diǎn)探針測(cè)量法。 下圖說(shuō)明這種土壤電阻率的測(cè)量方法，其中， C1和 C2是電流注入探針， P1和 P2是電位探針，用于測(cè)量地內(nèi)的電位差。 電位探針 P1和 P2應(yīng)放置在與電流探針在一條直線上。圖中， I表示通過(guò) C1和 C2的注入電流，V表示 P1和 P2間的電位差。 ? 計(jì)算接地電阻率的等式如下 ? （ Wenner法 ， L= 3a ） ? （施盧姆貝格爾 ? 法， L2a ） IV*a2 ???IV*a4L 2???? 四點(diǎn)探針法的特征就是測(cè)量的接地電阻率與電極 C的深度無(wú)關(guān)。如果電極 C深入土壤，電流通常會(huì)增加，然而 , P1與 C間的電壓也根據(jù)電流增量按比例增加。結(jié)果， V/I這一比率總是一個(gè)常量，因此接地電阻率不變，且與電極 C的深度無(wú)關(guān)。然而，我們必須注意要把 P1和 P2的接地電阻減小到最低水平，使測(cè)量設(shè)備的輸入阻抗比 P1和 P2的輸入阻抗高出許多。 ? 如果土壤比較均勻，探針結(jié)構(gòu)不會(huì)對(duì)所測(cè)電阻率 ρ造成影響；對(duì)于不均勻的土壤，注入電流 I就不會(huì)均勻地?cái)U(kuò)散，而會(huì)流過(guò)低土壤電阻率的土壤層。因此，電位分布并不符合上兩式 。這種情況下，測(cè)量的接地電阻率與探針結(jié)構(gòu)有關(guān)，稱為“表面土壤電阻率”，用 ?a表示。 鐵路綜合接地系統(tǒng)（ integrated earthing system） ? 鐵路綜合接地系統(tǒng)概念 ? 以接觸電壓和鋼軌電位的安全標(biāo)準(zhǔn)為基點(diǎn) ，以維護(hù)人身安全和設(shè)備為目的的等電位防護(hù)