防雷接地電阻測試中電壓極位置探索研究

彭彪++陳道輝

摘 要：接地電阻是接地系統的一項重要指標，是衡量接地電阻是否符合設計要求的重要參數。接地電阻受很多因素的影響，傳統的測量方法很難準確的測量，利用三極法進行接地電阻的測量可以最大限度的減少測量誤差，提高測量效果。三極法主要包括直線法和夾角法，在測量時根據不同的情況，選擇合適的方法進行測量，提高測量的準確度。三級法是接地電阻一種比較常用的測量方式，能夠準確的測量接地電阻的阻力，為相關行業提供依據。該文主要討論三極法測量接地電阻時電壓極補償點位置。

關鍵詞：三極法測量 接地電阻 電壓 極補償點 位置

中圖分類號：TM5 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（b）-0084-02

三極法測量接地電阻時有一個難點需要我們進行深入分析，就是電壓極補償點位置的確定。在三角法測量中可能存在其它的電壓極補償點位置，在測量時確定補償點能夠提高測量的精確度，從而提高工作質量。

1 接地電阻概述

接地電阻主要包括接地引線電阻、流散電阻、接地極與相接觸土壤的接觸電阻以及接地極自身的電阻。其中流散電阻是指電流流經接地極向地中流散時遇到的土壤電阻，在實際生產活動中，我們把流散電阻看做近似接地電阻。這是因為接地極、引線都是金屬制作的，他們的阻力很小，流散電阻比引線電阻大很多，所以在實際工程建筑中，工作人員一般把接地極引線的電阻忽略不計。

接地極表面材質比較光滑，而土壤不具備這種光滑度，土壤與接地極是點接觸的關系，他們之間有接觸電阻存在。假設土壤類型只有一種，這時如果把垂直接地極直接埋入水平接地極中，二者存在的接觸電阻會小很多，即便是水平埋設的接地極，又會有大量的孔隙存在，經過雨水的滲透后，孔隙會逐漸接觸良好，從而形成良好的接觸，這是接觸電阻很小，人們通常把他忽略掉。

所以接地電阻可以定義為：有接地電流流入接地極，接地極的電位比接地電流流入前高，這樣就形成一個接地電阻。但是這一定義需要有兩個條件作支撐，第一：忽略歸路電極對待測接地極的應此昂以及直流電流產生的電化學現象等；第二找到不因接地電流引起電位變動的點，減少測量誤差。

2 接地電阻測量誤差分析

三極法測量接地電阻時，可能會存在大量的影響因素，因為這些因素的影響，使得接地電阻測量值與真實值之間存在誤差，下面我們具體分析他們之間的誤差。

2.1 電極電壓

如圖1，如果把接地極看做一個半徑r的半球形電極，為了便于研究與計算，我們將電流施加在電流極C和接地極E之間，這時電流流入接地極，電流和分別流出電壓極和電流極。可以得到如下公式：

2.2 差值結果討論

一般情況下，在測量接地地極時，流過電壓極的電流相對比較小，在實際工程中可以忽略不計；接地極電流=電流極的電流，但是二者的電流方向是相反的，即=-。

經過分析我們得到接地極E和電壓極P之間的電壓差U的公式：

由此可以得到接地極的接地電阻R的測量值：

測量值與真實值之間的差值△R為：

如果三極電流滿足電阻公式條件：

在滿足（7）式的前提下，測得的才是接地電阻的真實值。

3 三極法補償點的位置分析

3.1 三極法補償點的重要意義

三極法測量接地電阻是目前國內外最常用的方法之一，它具有其他測量方式沒有的特征。我國我國市面上采用的0.618補償法與三角法補償法都是三極法的延伸一種方法。使用三極法測量接地電阻，主要受大地趨附效應、激光極化效應、地中電場影響、地下管道的金屬預埋件以及電流極與電壓極引線之間的互感等因素影響，除了這些因素之外，補償點的位置對接地電阻的測量也有著很重要的影響，在測量的過程中。如果補償點的位置確定不精確，會增加測量誤差，甚至會出現測量錯誤的現象。造成這種情況的原因主要是三極法測量接地電阻的原理比較所致。如果準確找到了補償點的位置，會使測量結果更加準確，最大限度的減少誤差。

3.2 三級法測量接地電阻補償點的確定方法

接地電阻是接地電流流經接地體時，接地體到無窮遠處為0電位參考點的電位差與接地電流的比。從理論方面來說。將電壓極P安置在離待測位置無窮遠的位置才能測出待測接地極的真實接地電阻。但是在實際工程中，電壓極是不可能布置到無窮遠的，由于電流計的存在，通過接地極的電流不是自由流散的，這種情況下，電廠就會發生畸形，而我們未來測得接地電壓的真實值，往往會經過精密的計算找到一個位置，這個位置能夠將電流極與接地極對電壓極的影響相互抵消，從而求得接地電阻的真實值。

3.3 三極法測量中補償點P位置分析

在三極法測量中補償點P移動軌跡圖如圖二所示，在進行補償點P位置分析時，我們假設EP和Ec之間的夾角為0，P點的坐標為（x，y），那么有

，通過計算可得得到公式

經過嚴密的計算與分析，得出p點的軌跡走勢圖p（x，y），p點軌跡曲線與x軸相交于兩個點，這兩個點在坐標軸上非別為：（0.618d，0）和（1.618d，0）。

從圖2中我們可以得到如下結論：

①如果補償點P，在閉合曲線軌道的內部，那么所測量的值比真實值要打；

②如果補償點P，剛好在曲線位置軌跡上，這時測量值與真實值相等

③如果補償點P，在位置軌跡外部，則此時實際測量值小于真實值；

3.4 三極法測量接地電阻P位置總述

我們通過對三極法測量接地電阻原理的分析與研究，在此基礎上找到電壓極P點的位置曲線，而我們在使用直線布置法觀察各個補償點的具體情況時發現，當電流極與電壓極分別位于待測電極兩側時，我們是測不出真實的接地電阻的，這時測得的接地電阻只能無限的接近真實值。然后經過誤差分析發現，當電壓極點位于P點位置軌跡內部，這時測量值大于真實值；而當電壓極位于P點位置軌跡上，這時測量值與真實值相等；而當電壓極位于P點位置軌跡外部時，真實值大于實際測量值。

在補償點的位置分析中，假定土壤層是均勻的，而實際上土壤層的分類、分層方法比較復雜，我們這里并沒有對分層土壤的接地電阻的測量誤差進行分析、了解。通過以上的研究我們還發現，在實際工程中使用三極法測量接地電阻，需要很長的電流極和電壓極引線，這是三極法測量接地電阻的一大缺陷，造成這一缺陷的原因主要是我們在分析計算時所使用的地模型不同，為了更好的測量接地電阻的電壓值，需要人們積極研究，不斷突破新的技術難點，確保測量的接地電阻的電壓值更加精確，為實際工程建設打下堅實的基礎。

4 結語

三極法測量接地電阻的電壓值是一種比較精確地測量方法，能夠最大限度的減少接地電阻真實值與測量值之間的誤差，因此被廣泛應用實際工程建設中。在利用三極法進行測量時也會受到很多因素的干擾，需要測量人員在測量的過程中，盡量避免這些干擾因素，其中電壓極補償點位置是其干擾因素中最重要的一項，在測量時要通過精密的計算，根據具體情況，準確的布置補償點的位置，最大限度的減少測量誤差。

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