论大型地网接地电阻测试误差分析的内容和方法

摘要： 本文分析了引起大型地网接地电阻测试过程中误差产生的原因，提出了减少误差的方法，并对测试现场进行误差分析，确保测试准确可信，为大型地网接地电阻的测试提供借鉴。

Abstract： This paper analyzes the causes of error in the testing process caused large grounding resistance， reduce errors， and test data for error analysis and data processing to ensure accurate and reliable test data for large Grounding resistance testfor reference.

关键词： 大型地网；接地电阻；误差分析；内容和方法

Key words： large grounding grid；grounding resistance；error analysis；content and methods

中图分类号：TM13 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2012）29-0104-04

0 引言

为了更好地掌握电网的接地状况，我们必须较准确测试其接地电阻和对测试数据进行详细的误差分析，这是工程技术人员必须关心的课题。

1 大型地网接地电阻测量原理

大型接地网的工频接地阻抗包含电阻性分量和感性分量，工程上测试大型接地网接地电阻的测量方法有很多，除多级法和钳口式接地电阻测试仪法外，其它各种测量方法的基本原理大致相同的，均为三极法的测量原理。

1.1 接地电阻的理论计算

如图1所示的紧靠地面的半球形接地体G，半径为rg，当有电流I由接地极流入大地时，在土壤电阻率均匀的情况下，电流均匀对称的沿的径向发散，距离球心x处的电流密度为：

J=■ （1）

电场强度E=Jρ=■ （2）

式中：ρ——土壤电阻率

理论上，无穷远处为零电位区，则距离球心x处的对地电位为：

U=■Edx=■■dx=■ （3）

半球接地极表面的对地电位

Ug=■ （4）

因此半球极的接地电阻为

Rg=■=■ （5）

1.2 三极法测量接地电阻的原理

图中： G——被测接地装置；

P——测试用的电压极；

C——测试用的电流极。

假设图2中的接地体为半球形，电流极与半球接地体中心之间的距离为dGC，电压极与半球接地极中心之间的距离为dGP，电流极与电压极之间的距离为dPC。由式（3）可以得出通过被测接地极G流入大地的电流使G、P两点产生电位差为：

U′=■■-■ （6）

通过电流极C流入大地的电流使G、P两点之间产生电位差

U″=■■-■ （7）

则，G、P两点之间的总电位差为：

U=U′+U″=■■-■+■-■ （8）

G、P两点之间呈现的电阻

R=■=■■-■+■-■ （9）

由于半球接地极的实际接地电阻如式（5）所示，因此测量误差

δ=■=r■■-■-■ （10）

当式（11）成立时，测量误差δ=0，P点即为实际零电位点

■-■-■=0 （11）

从式（9）、（10）和（11）得到如下测量接地电阻误差启示：

①测量误差由三个互电阻造成。

②测量误差取决于各个电极之间的相对位置（布极误差）。正确的电极位置的布置应使■-■-■=0

则测量误差就可等于或接近于零。

③如果电极周围土壤电阻率是均匀的，两极的互电阻大小与土壤电阻率成正比，而与两电极之间的距离成反比。

2 接地电阻测量方法

接地电阻测量方法，按测试电极的数量区分，可分为三极法、四极法和多极法；按辅助电极的位置不同，可分为远离法、补偿法和电位降法；按辅助电极的布置方式不同，可以分为直线布置方式和三角形布置方式；按测量电源和测量信号的不同，可分为工频电流电压法、瓦特表法、直流法、异频法和接地电阻测量仪法。此外，针对干扰信号而采取的方法有倒相法、双电位极引线法、附加串接接地电阻法和相位差法等等。

2.1 远离法 根据前文的分析结果，要使测得的接地电阻R与接地体的实际接地电阻RG相符，必须使式（11）成立，即■-■-■=0

远离法就是尽量增大d■、d■和d■，使之趋于无穷大，即可满足上式的要求。

2.2 补偿法 在图2中，令d■=αd■，则d■=（1-α）d■，代入式（11）得到

■-■-1=0 （12）

解得α=0.618，即P点为直线段GC的黄金分割点。只要将电压极P放在d■=0.618d■处，就能准确的测量接地电阻，这种方法称作补偿法，也称为0.618法。

根据补偿法的原理，图2中d■和d■的确定原则可归纳为以下三条。

①测量用的电流极C和电压极P离被测接地装置G边缘的距离一般取d■=（4～5）D和d■=（0.5～0.6）d■，D为被测接地装置的最大对角线长度；

②当被测接地装置的面积较大而土壤电阻率不均匀时，为了得到较可信的测量结果，宜增大电流极与被测接地装置之间的距离，同时电压极与被测接地装置之间的距离也应相应的增大；

③如果d■取（4～5）D有困难，那么当接地装置周围的土壤电阻率均匀时，d■可以取2D值，而d■取D值；当接地装置周围的土壤电阻率不均匀时，d■可以取3D值，而d■取1.7D值。