接地电阻测试.

学习单元5.4 接地电阻测试

接地装置的接地电阻关系到设备和人身的安全以及电力系统的运行。除了在安装工程交接验收时要测量接地电阻外，运行中每隔1～3年还要测量一次。对接地电阻的测量一般选择在土壤最干燥的月份进行。 学习目标 1) 能够正确理解接地电阻的计算及测量 2) 能够正确掌握防雷接地电阻测试方法

学习任务

接地电阻的计算及测量；防雷接地电阻测试方法

学习内容

5.4.1接地电阻的计算及测量

（一）接地电阻的计算

接地体接地电阻R 的计算可以根据以下集中情况进行。

1.垂直接地体

垂直接地体一般用2.5～3m 长的角钢（20mm ⨯20mm ⨯3mm ～50mm ⨯50mm ⨯5mm ），其接地电阻可由圆棒的接地电阻推算图7-5为单根圆棒，电阻可按下式估算：0.3R ρ≈（5-1）

2.水平接地体

水平接地体一般用8φ～10φmm 的圆钢或25mm ⨯4mm ～40mm ⨯4mm 的扁钢，其接地电阻为()

2n 2l R l A hd l

ρπ=+（5-2） 式中l ——接地体的总长度；

h ——接地体的埋设深度，一般h =0.5～0.7m ；

A ——形状系统，其值见表5.1；

d ——接地体的直径，m ，对于扁钢/2d b =，b 为扁钢宽度；对于角钢2212120.74()d b b b b =+，1b 、2b 为角钢边长。

表5.1水平接地体的形状系数

长度为60m 左右的单根水平接地体的电阻可按下式估算：0.03R ρ≈（5-3）

3. 复合接地体

形状 A 0 0.378 0.867 2.14 5.27 8.81 1.69 0.48

1）n 根垂直接地体。如果用单根垂直接地体，其接地电阻太大不能满足要求时，可将n 根垂直接地体并联使用，由于地中电流相互屏蔽，阻碍了电流扩散，接地体不能得到充分利用，使总的接地电阻R ∑大于单根接地电阻的1/n ，即：1

R R n

η∑=⨯（5-4） 式中 η——利用系统，1η≤。当相邻接地体之间的距离为接地体长度的2倍时，两根并联≈0.9；6根并联≈0.7。

2）接地网。它以水平接地体为主，边缘闭合成环形，其面积基本上等于发电厂和变电所的面积，一般是根据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器下面加设集中接地体以满足防雷要求。其接地电阻可按下

式估算：2

42210l R l dh ρππ=+⨯（5-5） 式中 S ——接地网的总面积；

l ——接地体的总长度，包括垂直接地体在内；

h ——水平接地体的埋深。

在初步设计时复合接地体的接地电阻可按下式估算：

0.5R

≈（5-6）

可见当土壤电阻率ρ和变电所占地面积S 给定时，R 值已基本决定，要减少R ，必须增大地网的尺寸。通过增加并联垂直接地体的方法来减少大地网电阻的方法，效果不明显。理论与实验表明，在100m ⨯100m 的地网中，即使并联了无穷多个2.5m 长的垂直接地体，也只能使接地电阻下降2.9%。

4.冲击接地电阻

在强大的雷电流流经接地体时，由于电流密度增大，电场强度大大提高，在接地体表面附近尤为显著。当土壤中电场强度超过8.5kV/cm 左右，土壤中就会发生强烈的火花放电。使接地体等效半径扩大，因此，同一接地体在雷电流作用下，其接地电阻要小于工频电流下的数值，将接地体在雷电流作用下接地电阻称为冲击接地电阻。

其数值为：ch R R α=（5-7）

式中 α——冲击系数，与接地体几何尺寸、雷电流的幅值、陡度和土壤电阻率有关。

在过电压保护规范中对各种防雷设备的冲击接地电阻均有规定，一般冲击接地电阻不大于10Ω。

影响接地电阻计算准确性的主要因素是土壤电阻率ρ的测取精度。所以土壤

电阻率ρ值应取雷季中最大可能的值，一般按下式计算：

0ρρψ=（5-8）

式中0ρ——雷季中无雨水时测得的土壤电阻率；

ψ——考虑土壤干燥程度的季节系数，约1.3左右。

（二）接地电阻的测量

接地电阻的测量方法有多种，常用的方法有两种：一种是用接地电阻测量仪测量；另一种是用电流表-电压表法测量。后者需配备隔离变压器提供测量电压，工程上多采用接地电阻测量仪。

1.用接地电阻测量仪测量

接地电阻测量仪的外形如同普通测量绝缘电阻的兆欧表。她有P 、C 、E 三个端子，E 端子接被测接地体E '，P 端子接电位探测棒P '，C 端子接电流探测棒C '。常用接地电阻测量仪的测量范围见表5.2。

表5.2接地电阻测量仪

图5-1是ZC29-1型接地电阻测量仪的接线图。这种接地电阻测量仪的准确度相当高，误差在±1.5%～±5%之间。每台接地电阻测量仪都配带辅助探测棒两根，5m 、20m 、40m 导线各一根。为了避免市电中杂散电流的干扰，发电机频率采用120Hz 。当以150r/min 速度转动发电机时，便产生了交流电流。观察指针窗口，就可以得到接地电阻的值。将探测棒P '移动多处，即可测得一组数据，取其平均值即为接地体的电阻值。

图5-1 ZC29—1型接地电阻测量仪的接线图

利用接地电阻测量仪测量的优点是：

1）测量仪本身有自备电源，不需要另外的电源设备。

2）测量仪便于携带，使用方法简单。测量时，不必经过一番计算，即可直接从测量仪上读出被测接地体的接地电阻值。

3）测量时所需要的辅助接地体和探测棒往往与仪器成套供应，而不需另行制作，这样可以简化测量工作。

4）有许多测量仪还能消除探测棒、辅助接地体的接地电阻以及外界的杂散电流对测量结果所产生的影响，使测量更为准确。

2.用电流表-电压表法测量

电流表-电压表法的最大优点是它不受测量范围的限制，无论小至0.1Ω或大至100Ω以上的电阻值都能测量。特别是接地电阻值不在接地电阻测量仪的测量范围时，必须使用这种方法。利用此法测量所得到的结果也比较准确。不过，测量时需要有独立的交流电源、辅助接地体、探测棒和高内阻的电压表。测量后还需要进行计算和电压校验，才能得到被测接地体的接地电阻值。

使用电流表-电压表法测量接地电阻（见图5-2a）的步骤如下：