【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 、兩點(diǎn)法用西坡土壤電阻率測(cè)定儀或類似的儀器（）。、四點(diǎn)法和深度變化法（三點(diǎn)法）可使用下列任一種儀器（13章)(1) 帶電流表和高阻電壓表的電源； （2）比率歐姆表； （3）雙平衡電橋； （4)單平衡電壓器； （5）感應(yīng)極化發(fā)送器和接收器；用不同的接線方式和端子，這些儀器即可測(cè)量接地電阻，也可測(cè)量電阻率。在感應(yīng)極化測(cè)量中，間距通常要達(dá)到1000m。由于間距長(zhǎng)，其電阻往往小到幾百分之一歐姆的數(shù)量級(jí)。這就要用電高達(dá)180V電池電源的靈敏直流電位差計(jì)測(cè)量。對(duì)于較短的間距，使用比率歐姆表、雙平衡電橋、單平衡變壓器就可以啦。對(duì)于某些儀器，需對(duì)電位極的電阻進(jìn)行矯正，通?？梢詮膬x器制造廠得到校正系數(shù)。感應(yīng)極化發(fā)送器的額定功率通常為幾百瓦。然而，對(duì)于大的間距或極高的上層土壤電阻率，可能需要用超過1000w的發(fā)送器。第九章 接地阻抗 總則一般來說，接地電阻的阻抗是復(fù)數(shù)阻抗，包括電阻分量、電容分量和電桿分量所有這些分量都影響接地電路的在流能力。對(duì)于工頻接地電路，接地電阻特別起作用，該阻值受接地電路范圍內(nèi)土壤電阻率的影響。電容分量和電感分量則對(duì)諸如與無線通信好累計(jì)有關(guān)的較高頻率接地電路起作用。測(cè)量接地阻抗的目的為：(1)測(cè)定接地電路的真實(shí)阻抗；(2)對(duì)計(jì)算值進(jìn)行校核；(3)確定；（a）由于電力系統(tǒng)接地故障電流引起的地面電位升高及在整個(gè)地段內(nèi)的電位變化；（b）防雷保護(hù)接地極的適用性；（c）無線電發(fā)射機(jī)發(fā)射電路接地極的適用性（4）取得建筑物的法律保護(hù)，建筑物內(nèi)設(shè)備防雷保護(hù)及有關(guān)人身安全所必需的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。為保證人身安全，絕緣足夠和連續(xù)運(yùn)行，應(yīng)研究電力系統(tǒng)和通信系統(tǒng)的接地網(wǎng)，以確定接地故障時(shí)地面電位的變化情況。、特性接偶地網(wǎng)的特性隨土壤的成分和物理狀態(tài)，以及隨接地極的延伸范圍和形狀的變化。任何地方的土壤都是電阻率大不相同的干土、濕土、石子、石板、沙石或其他自然材料等各種成分所分別組成。在某一大片地區(qū)，土壤可能是相對(duì)均勻的，而在另一些地區(qū)，土壤可能是花崗石、沙子或高祖率的其他物質(zhì)所組成，從而實(shí)際上與周圍地區(qū)絕緣。接地網(wǎng)的特性（歐姆率電阻）還隨季節(jié)而變化，季節(jié)影響土壤的濕度、含水量和粘結(jié)性。計(jì)算和經(jīng)驗(yàn)表明，在給定土壤條件下，接地網(wǎng)的效果很大程度上取決于接地網(wǎng)的總體尺寸。在接地網(wǎng)中增加埋地導(dǎo)體或接地棒多少有助于將地接地阻抗。隨著接地導(dǎo)體或接地棒的不斷增加，其將地接地阻抗的效果相應(yīng)減少。減少輸電線路鐵塔或桿柱的接地電阻的一個(gè)有效方法是安裝幅向桿塔接地極。在變電站或其他接地結(jié)構(gòu)安裝以后，隨著每年周期性氣候的變化，土壤會(huì)不斷淪陷，從而在頭一、兩年是接地阻抗趨于下降。由于接地網(wǎng)的接地電抗相對(duì)于接地電阻來說通常可忽略不計(jì)，因此其接地阻抗通常用接地電阻表示（，此條不適用）。在接地網(wǎng)埋設(shè)一年或兩年后，接地電阻值通常每年變化不會(huì)太大。雖然接地網(wǎng)可能埋設(shè)在地面下近半米處，大型變電站接地網(wǎng)的接地電阻似乎與埋設(shè)土壤的電阻率的變化無關(guān)。對(duì)于配備長(zhǎng)接地棒的接地網(wǎng)，由于接地棒所接觸的深層土壤一般不受氣候條件（指溫度和濕度的變化，這導(dǎo)致上層土壤電阻率變化）影響，這一條特別正確。然而，對(duì)于埋設(shè)在高土壤電阻率土層的接地網(wǎng)，或小型接地網(wǎng)（面積小于50m2），這一條就不適用。大面積接地網(wǎng)為期18年的記錄表明，其所側(cè)接地電阻值無甚變化，而在同一面積內(nèi)的土壤電阻率測(cè)量表明土壤電阻率變化很大（在淺層大17:1)應(yīng)該注意到，只有少量接地棒的接地網(wǎng)的接地電阻，可能緊隨土壤電阻率測(cè)定所示的電阻變化。這表明大面積接地網(wǎng)的接地電阻是正比于深層土壤電阻率測(cè)定值的，在該深層土壤，土壤電阻率變化較小。某些從輸電線路故障點(diǎn)到變電站接地網(wǎng)的接地故障電流，趨向于沿輸電線路流過。平均電流路徑的深度正比于土壤電阻率的平方根，而反比于頻率的平方根。因而，接地電阻趨向于加大電流路徑的橫截面，而接地電抗趨向于減少其橫截面，使其更靠近輸電線路，這種趨向確定了遠(yuǎn)離該接地極電流路徑的模式。、接地電阻的理論值從接地網(wǎng)到遠(yuǎn)方大地的接地電阻的計(jì)算值或理論值與所測(cè)值可能相差較大，其原因?yàn)椋海?）計(jì)算機(jī)地電阻所用的分析方法不合適；（2）測(cè)量時(shí)的土壤條件不同，及測(cè)量時(shí)的土壤電阻率與計(jì)算是所采用的土壤電阻率不同。（3）土壤電阻率測(cè)量不準(zhǔn)或測(cè)量范圍較小，如測(cè)試的次數(shù)不夠、數(shù)據(jù)分散，電極間距和所用儀器不合適。（4）土壤中有鄰近的埋入金屬物和接地線，這些可能轉(zhuǎn)移一定量的測(cè)試電流。為了減少土壤電阻率和接地電阻之間不對(duì)應(yīng)的誤差因素，建議在相似氣候和濕度條件下進(jìn)行土壤電阻率和接地電阻的測(cè)量。如果所測(cè)得樹脂作為設(shè)計(jì)接地網(wǎng)的依據(jù)，則應(yīng)在各種氣候條件下測(cè)量。這件有助于設(shè)計(jì)人員建立最嚴(yán)格或極限的條件，特別對(duì)于受季節(jié)條件影響大的小型接地網(wǎng)更有必要。、測(cè)量接地阻抗的方法、通則本條僅涉及通常的測(cè)量方法，所用測(cè)量?jī)x器參見第12章。在本條中把歐姆值成為電阻，且相對(duì)而言該接地網(wǎng)覆蓋較大范圍時(shí)，應(yīng)將電抗分量考慮進(jìn)去。對(duì)于接地阻抗高于1Ω的接地網(wǎng)，電抗分量無甚作用。為避免直流電流引起的極化效應(yīng)，通常用交流電流或周期性幻想直流電流測(cè)定接地網(wǎng)的接地電阻，交流電流的頻率應(yīng)接近工頻。、兩點(diǎn)法（電流表—電壓表發(fā)）用本法測(cè)量時(shí)，測(cè)得的電阻值時(shí)待測(cè)接地極和輔助接地極電阻值之和。與待測(cè)接地極的接地電阻相比較，輔助接地極的基地電阻被認(rèn)為是可忽略的，因此用歐姆表示的所測(cè)電阻值即稱為待測(cè)接地極的接地電阻值。兩點(diǎn)法通常應(yīng)用于有金屬自來水管道系統(tǒng)，且管道接頭無絕緣的建筑物的單根接地棒接地電阻的測(cè)定。該水管即輔助接地極，其接地電阻假定為1Ω數(shù)量級(jí)，與接地棒的最大允許接地電阻（通常為25Ω數(shù)量級(jí)）相比應(yīng)較低。顯然，對(duì)于接地電阻值低的接地棒，此法的誤差較大，但對(duì)于僅需進(jìn)行粗側(cè)的場(chǎng)所，兩點(diǎn)法是有用和合適的。、三點(diǎn)法此法使用兩個(gè)試驗(yàn)電極，其接地電阻分別為rr3，待測(cè)接地極的接地電阻為r1。每?jī)蓪?duì)電極間的電阻為r1r1r23，此處：r12=r1十r2,r13=r1十r3，r23=r2+r3 解聯(lián)立方程，得：因此，借助測(cè)量每對(duì)電極的串聯(lián)電阻值，并代入方程，可求出r1的值。如果兩個(gè)試驗(yàn)電極的接地電阻較待測(cè)接地極的接地電阻大許多，則每項(xiàng)測(cè)量的誤差將在最后的結(jié)果中放大許多。測(cè)量時(shí)，電極間必須相距一定距離，否則計(jì)算結(jié)果可能變得荒謬，如出現(xiàn)零電阻或負(fù)電阻等。在測(cè)量單根接地極接地電阻時(shí)，三個(gè)電極相互間的距離應(yīng)至少為5m，最好為10m或以上。對(duì)于具有較低接地電阻的較大面積的接地網(wǎng)來說，其間距應(yīng)至少與接地網(wǎng)尺寸屬同一數(shù)量級(jí)。對(duì)于大型變電站，此要求很難滿足。因而如果需要高的準(zhǔn)確度，寧愿采取電位降法。、比較法采用本法時(shí)，通常使用和電位降法相同的電極形狀，時(shí)待測(cè)接地極的接地電阻與一已知電阻比較。由于本法為比較法，在測(cè)試電流搞到能保證足夠靈敏度時(shí)，其歐姆讀數(shù)與測(cè)試電流的大小無關(guān)。、多級(jí)大電流發(fā)和故障電流法當(dāng)需要在某個(gè)接地裝置上去的特定數(shù)據(jù)是，可采用多級(jí)大電流試驗(yàn)。在發(fā)生時(shí)機(jī)接地故障時(shí)，可通過使用示波器或電站自動(dòng)示波器，得到作為輔助資料的接地阻抗值。多級(jí)大電流發(fā)和故障電流法所采用的一起是相同的，其目的是在一個(gè)或多個(gè)示波器上錄取所選測(cè)點(diǎn)之間的電壓。所要錄取的電壓值可能很高。為此需要配備電壓互感器?？赡艹霈F(xiàn)的最大電壓值，以及由此所需的電壓互感器變化，應(yīng)在測(cè)試錢用實(shí)際測(cè)試點(diǎn)留下的電位降法測(cè)定。另一個(gè)要注意的事項(xiàng)是示波器的電路的校準(zhǔn)，該電路由高電阻一次回路的電壓互感器構(gòu)成。該高電阻包括遠(yuǎn)方電位極及其串聯(lián)長(zhǎng)陰線的電阻?？梢栽僖淮位芈分屑尤胍粋€(gè)所測(cè)電壓，是該電壓與測(cè)試時(shí)所使用的遠(yuǎn)方電位極及其引線串聯(lián)，來校準(zhǔn)示波器元件的偏差。待測(cè)實(shí)際接地點(diǎn)的位置卻絕育所需的數(shù)據(jù)。但是在所有的情況下，均應(yīng)給出合適的允許誤差。、電位降法電位降法有若干變量，此法適用于所有各種接地阻抗測(cè)量。，其電抗分量可能較大，因此所測(cè)得值是阻抗，雖然術(shù)語(yǔ)上常稱電阻，仍應(yīng)視為阻抗。此法包括將電流輸入待測(cè)接地極，及記錄該電流與該接地極和電位極間電壓的關(guān)系。要設(shè)置一個(gè)電流極，以便向待測(cè)接地極輸人電流，如圖6所示。圖6 電位降法流過待測(cè)接地極E和電流極C的電流I使地面電位變化。沿電極C、P、E方向的電位曲線如圖7所示。以待測(cè)接地極E為參考點(diǎn)測(cè)量地面電位，為方便計(jì)，假定該E點(diǎn)電位為零電位。圖7 各種間距x時(shí)的視在接地電阻電位降法的內(nèi)容是畫出比值V/1=R隨電位極間距x變化的曲線。電位極從待測(cè)接地極處開始，逐點(diǎn)向外移動(dòng)，每一點(diǎn)測(cè)出一個(gè)視在接地阻抗值。畫出視在接地阻抗隨間距變化的曲線，該曲線轉(zhuǎn)入水平階段的歐姆值，即當(dāng)作待測(cè)接地極的真實(shí)接地阻抗值（圖8）。由于這種經(jīng)驗(yàn)方法僅僅在水平段非常分明時(shí)，其結(jié)果才比較正確，因此在應(yīng)用時(shí)要特別仔細(xì)。附錄C對(duì)電位降法的原理作了說明。為了取得曲線的水平部分，應(yīng)將電流極置于待測(cè)接地極作用范圍以外。該作用范圍有時(shí)被稱為變電站接地范圍，在該范圍以外，地電流所引起的地電位升高可忽略不計(jì)。理論上，待測(cè)接地極的作用范圍可延伸到無窮遠(yuǎn)，實(shí)際上由于該作用范圍與待測(cè)接地極距離的多次冪成反比，其作用范圍是有限的。在測(cè)試接地電阻在1Ω及以下的接地網(wǎng)或多根深埋接地棒時(shí)，方考慮并測(cè)定其作用范圍。對(duì)于像單根接地棒、桿塔基礎(chǔ)（未與架空地線或地線相連）這樣的小面積接地，可按50m數(shù)量級(jí)的間距設(shè)置電流極，這在現(xiàn)場(chǎng)容易辦到，此時(shí)待測(cè)接地極的作用可忽略。對(duì)于大型接地網(wǎng)，所要求的間距不切合實(shí)際或者無法實(shí)現(xiàn)。因此，曲線的水平部分難以得到，就要采用其他的分析方法。對(duì)電位降法的理論分析表明，將電位極P置于電流極C的另一側(cè)（P2處）時(shí)，常常導(dǎo)致所測(cè)的視在接地電阻值小于真實(shí)接地電阻值，說明這一點(diǎn)是重要的。圖8 高阻抗接地系統(tǒng)實(shí)例而當(dāng)電位極置于電流極C同一側(cè)，但遠(yuǎn)離該電流極（P1處）時(shí)，則在某一具體位置處可測(cè)得真實(shí)的接地電阻值。 然而應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)，將電位極置于P2位置可以將試驗(yàn)引線間的耦合大大減少。如果將P2和C間的距離放得相當(dāng)大（相對(duì)于待測(cè)接地極E)，則有可能用此法得到待測(cè)接地極E真實(shí)接地電阻的下限值。大型接地網(wǎng)的典型曲線如圖9所示。該圖的數(shù)據(jù)取自對(duì)一個(gè)約有125m150m接地網(wǎng)的變電站的測(cè)試。圖中的距離從變電站的圍墻處開始計(jì)量，因此在曲線的O距離處，其接地阻抗不為零。曲線B是在電位極位于E和C間（P處）時(shí)測(cè)得，而曲線A是在電位極位于電流極C另一側(cè)（P2處）時(shí)測(cè)得。圖9 低阻抗接地系統(tǒng)實(shí)例測(cè)試表明在電流極和變電站接地極間存在互阻，這就是曲線B未能變平的原因。曲線A倒似乎變平了，可從中求得待測(cè)接地極真實(shí)接地阻抗的下限值。、測(cè)試結(jié)果的分析附錄C表明，存在一個(gè)可得出待測(cè)接地極真實(shí)接地阻抗的電位極間距。然而，要確定電位極的正確間距是困難的，如果接地網(wǎng)具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)更是如此。電位極的正確間距也是土壤構(gòu)造的函數(shù)，適用于小型接地網(wǎng)的這種函數(shù)關(guān)系如圖10所示。圖10 兩層土壤時(shí)電位極的所需位置圖10表明，電位極的所需間距x應(yīng)滿足比值x/d＝（當(dāng)電位極P位于E、C之間，且土壤為同質(zhì)時(shí)）。對(duì)于半圓小電極，這一結(jié)論最新被柯次所證明。以上表明，%規(guī)則，應(yīng)滿足以下條件：（1）有完全同質(zhì)的土壤；（2）有足夠大的間距，以便電極可采取半圓的形式。還要測(cè)量間距的參考原點(diǎn)。對(duì)于半圓形的接地極，原點(diǎn)是接地極的中心。對(duì)于大型接地網(wǎng)，有些專家提出了“電氣中心”的概念，泰格根據(jù)電氣中心的概念還提出了同質(zhì)土壤大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)定方法。然而要說明的是，還沒有證據(jù)表明該電氣中心是一個(gè)像重心那樣，不受電流極位置和特性影響的物理常數(shù)。通常，取得滿意測(cè)量結(jié)果的最好保證是得到可使互阻足夠小，并使電位降曲線變平的間距。電位降法的主要優(yōu)點(diǎn)是電位極和電流極的電阻可比待測(cè)接地極電阻大，而實(shí)質(zhì)上又不影響測(cè)量準(zhǔn)確度。、接地網(wǎng)完整性測(cè)試本測(cè)試的目的在于確定接地網(wǎng)的各個(gè)部分是否有地租銅導(dǎo)體相互連接。該銅導(dǎo)線與周圍的低阻抗大地相連。進(jìn)行接地網(wǎng)完整性測(cè)試的最佳方法是統(tǒng)一大電流，并測(cè)定該電流所引起得電壓降。如果歐姆表的靈敏度足夠，也可用直讀式歐姆表測(cè)量。按照上述情況推理，相距任何距離的兩個(gè)接地網(wǎng)，要明顯降低二者之間的阻抗實(shí)際上是不可能的。在兩接地網(wǎng)間無論加接多大截面的銅導(dǎo)體，也不會(huì)降低二者之間的阻抗。加接銅導(dǎo)體可降低電阻分量，利用該電阻分量可測(cè)定接地網(wǎng)的完整性。實(shí)用的完整性測(cè)試方法，是將約5A的電流通入接地網(wǎng)帶校驗(yàn)的兩點(diǎn)間，用毫伏擊或手提式電位差計(jì)測(cè)量該兩點(diǎn)間的電位差，從電流和電壓計(jì)讀數(shù)計(jì)算出有效電阻值。從這些讀數(shù)和算的的銅導(dǎo)體電阻，可以判定連接是否合格。對(duì)于兩點(diǎn)間有直流電壓的那些接地網(wǎng)，測(cè)試電流引起的電壓變化可用于計(jì)算電阻。對(duì)于運(yùn)行中的大多數(shù)大型接地網(wǎng)，在所測(cè)的兩點(diǎn)間，與要測(cè)的直流毫伏相較，尚有一相對(duì)較大的交流電壓存在。對(duì)于這種交流分量，可通過將一個(gè)20uF或以上電容器并聯(lián)入毫伏表的動(dòng)圈或電位差計(jì)的檢流計(jì)的方法，以減少其效應(yīng)。最好選用液浸紙質(zhì)電容器，但一些新式的電解電容器，其泄露很少，也可以使用。、儀器測(cè)量接地電阻的儀器與測(cè)量土壤電阻率的儀器相同，在第12章中將詳述。第十章 地面電位、等電位線由于電流從接地極入地并沿地中路徑流過，與電流路徑正交的等位面形狀將于電流路徑有關(guān)。等電位面間有相同的電位差，沿著規(guī)定的路徑的等電位面密度確定了可能出現(xiàn)的跨步電壓。在接地極附近，其梯度（跨步電壓）將最高。從接地極開始，沿地面幅向所測(cè)得的等電位面間的距離，將隨若干因數(shù)變化。這些因素包括：土壤電阻率大小，有無埋地道管、線管、鐵路路軌、鋼柵欄、電纜鎧裝，以及有無通過地電流的架空地線等。 條指出，某些接地故障電流可能會(huì)眼再留的輸電線路地中返回電源。因而載有故障電流的輸電線路下的地面電位梯度較鄰近土壤地面電位梯度更陡。當(dāng)故障發(fā)生在