测量接地电阻作业指导书及从直接的电流测量推导介质损耗因子的近似方法

目录TOC\o"1-3"\h\z1.编制依据 22.目的及适用范围 23.试验范围及工作量 24.资源配置 25．试验程序 35.1试验程序见图一 36．试验方法、标准及注意事项 46.1接地电阻测量时电极的布置 46.2电压、电流表法测量接地电阻 56.3用接地电阻测量仪测量接地电阻 61.编制依据1.1《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》GB50150-20061.2《火电厂电气设备起动调试》2.目的及适用范围2.1本作业指导书规定了测量接地电阻的试验规范，适用于接地网、避雷针的接地、铁塔的接地、各类设备的保护接地的测量。3.试验范围及工作量3.1试验范围为全厂所有接地装置。4.资源配置4.1电气试验人员1～2人。4.2试验设备：交流电焊机或2～3KVA的降压变压器一台调压器（5KVA）一台数字万用表（0.5）级一台交流电流电压表（T24—AV0.2级）一台钢管（直径25mm长度1～2m）三根接地电阻测量仪（ZC—8）一台2.5mm2截面的绝缘导线300m5.试验程序5.1试验程序见图一开始开始工作准备技术交底接地电阻测量时电极的布置电压、电流表法测量接地电阻试验报告用接地电阻测量仪测量接地电阻图一试验程图6.试验方法、标准及注意事项6.1接地电阻测量时电极的布置6.1.1接地网测量发电厂周围或变电所接地网的接地电阻时，电极可以根据地形采用图二布置。DDD113002233（a）三角形(b)直线形图二测量接地网接地电阻时电极布置图1——被测接地网边缘；2——电压极；3——电流极；D——接地网最大对角线设d13.为接地网边缘至电流极的距离，d12为由接地网边缘至电压极的距离。对于图二(a)的布置，d12=d13.≥2D。对于图二(b)的布置，d13=(4～5)D，d12=(0.5～0.6)d13。6.1.2单管接地体测量单管接地体的接地电阻时，电极可采用图三布置。图二测量单管接地体接地电阻时电极布置图（a）直线布置；（b）三角形布置；（c）接地体在中间布置1——接地体；2——电压极；3——电流极；6.1.3试验设施试验用接地极可用直径25mm，长度1～2m的钢管做成，接地极打入土中，露出地面约20cm，以便接线。试验时连接的导线，若用电压电流表法，与电流极相连的导线，应根据试验电流来选择足够截面的导线；与电压极相连的导线，用普通绝缘导线即可。若用接地电阻器测量，可用1.5～2.5mm2截面的绝缘导线。6.2电压、电流表法测量接地电阻6.2.1试验接线如图四图四电压、电流表法测量接地电阻试验接线图中：B可用交流电焊机或2～3KVA的降压变压器。V为高内阻电压表。试验时用调压器TY调节电流为20A左右，读取电压表及电流表的读数，并由下式计算求得接地电阻RR=U/I（Ω）式中：U试验时电压表读数，V；I试验时电流表读数，A。6.2.2试验标准：电气设备和防雷设施的接地装置的试验标准，应符合设计规定。6.3.2注意事项：(1)试验时要派人在电流极处看守，周围用安全绳围住，挂上标示牌，不让人畜走近。(2)试验电极要打在干燥之处。测量应在晴天或阴天进行，不可在雨后测量。(3)若发现试验电源上未接通而电压表就有读数（电压表缺切换至小刻度来检查），说明与有干扰现象。此时可保持电流读数不变，更换电源极性各测量一次，并按下式计算实际电压。U=√0.5(U12+U22+2U02)式中U0——未加试验电源前电压表读数，V；U1——第一次加电压时测得的电压，V；U2——更换电源极性后测得的电压，V。6.3用接地电阻测量仪测量接地电阻测量接线如图五。电极采用直线布置，各极间距离为20m，辅助电极铁棒及连接导线都随仪表配套提供。测量按说明书要求进行。图五用接地电阻测量仪测量接地电阻接线图接地电阻试验报告工程名称1.测量接地电阻测量地点试验电流（A）试验电压（V）接地电阻（R）试验日期天气试验员记录年月日从直接的电流测量推导介质损耗因子的近似方法总结一种近似的方法是基于介质上突然添加的直流电压产生的充电电流去推导固体介质损耗因子。这表明，一定条件下，损耗因子的频率fHZ每秒能在1/f秒内从加上了直流电压的充电电流推导出。这种方法的应用范围已经进行了探讨，并且已经应用在相关的直流测量交流，桥测量在同样的样品上已经由实验说明。符号列表f=频率，赫兹每秒t=时间，秒w=圆周率，弧度每秒，=2πf=放松功能 =相对介电常数=介电损耗因子=损耗角C0=样品电容有非常高的频率，法拉第=当样品被空气取代时测量电容电极，法拉第G0=稳态直流电导率的样品=常数i=充电电流，安培 V=直流电压，伏特=时间常数，秒（1）介绍两种被广泛使用的测量电介电材料性能方法在低场有优势。首先测量介电常数和介质损耗角（或其他比值，是损耗角）在一个频率范围内。二是充电电流测量的异常或吸收电流检测的时间的函数的瞬间应用直接电势。众所周知这两种方法是有联系的，并且，特殊情况下，损耗因子的频率可以通过测量在一个适当的时间范围内中的吸收电流计算出。计算涉及一个积分，在过去一直被作为表达吸收电流的近似函数式或者通过一个合适的数学公式3.4.5.6。或者通过一定数量的指数公式7,8,9，从而观察和计算值之间的关系已经得到。尤其是J.B.Whitehead和他的合作者，7,8,9。但是这两种测试方法在日常工作中与数据相关的快速计算太复杂。本文给出了给出了一种简单的吸收电流转换为电介质损耗因数值的方法。这表明损耗因数在频率为f赫兹每秒能直接获得电流在t时间内，这等效于在0*1/f秒后给进一个直接电压差。由于吸收电流最容易测量，如果t很大（大于10S），这方法是最适用于损耗因数的快速测量在频率低于0.01c/s，在交流测量会冗长或者行不通的时候。这近似值被开发为一种辅助在实验研究可逆的不规则的充电电流和低频率的电能损耗在固体电介质处于低强场的时候。它已被证明是有相当大的价值在从获得直流方法的结果比较中，而不是更常用的交流测试结果，由于两者关于数据的设置能被标绘的很相称在同一个数据单里。这近似值还没应用到液体中，因为只有很少液体拥有可逆的不规则的充电电流。（2）理论的发展关于和的理论方程式，一步电压的应用所产生的电流是：在Co=电容的样品所处频率非常高。Ca=电容电极当样品当暴露在空气的时候Go=稳态直流电导率。O(t)=在t=0时刻加上单位电压时流经样品的电流w=圆周率，2πf并不包括稳态传导电流从Go的计算得出；因此=0。经常被称为材料的松弛函数或衰减函数。在推导的方程，它已经假定Hopkinson迭加原理有效。其对固体电介质在低强场有的效性已经被Voglis11和vonSchweidler.3多次试验。很多工作者发现该函数能在一定宽度的范围内近似为一个值通过经验公式，和n是一个特殊材料在特殊温度下的常数。这个经验方程是最初假定在接下来的段落，它将被表明近似的结果是可以接受的，甚至当与经验形式差别很大。把放进式（1）和（2）中：哈蒙:近似方法,推导出介质公式（3）保留仅当0<n<1,但公式（4）是成立的如果0<n<2。公式（4）经常以一个不同的形式出现。获取通过代入在这里给出的公式里。(2.1)介电损耗因子目前只考虑损耗因子K”，这可以以在一特殊时间t1内的异常充电电流表示：提供的w和t1有关系，因此：这公式（6）右边的表达式的n在范围0.3<n<1.2是最独立的，并且精确度在±3%可作为平均值0.63。n在0.3<n<1.2这个范围在练习的时候覆盖的很好很，当定律是适应于的观察值。n的值通常小于平均数和大部分频率在0.5到0.9之间，S.Whitehead已给出一个表达式方程等效于方程（6），但是没有必要去研究它的恒定值，因为n是随时变化的。或者，如果i（t）被定义为在加上一个阶跃电压后总充电的时间函数V，i.e异常充电电流的总和和直接传导电流，以致，这个公式以简单的形式：或者这将能从方程（8）看到，给出了k"的值在任何频率f，总的充电电流在时间t=0.1/f秒内，在加上一个突然的直流电压V，这表达式独立于C0，β和n，和相对的异常充电电流和直接传导电流，这样就没有这些物理量需要分别确定了。到目前为止,所导出的结果,取决于一个假设，当0.3<n<1.2时。这违背定律的影响将被考虑。首先t大还是小是取决于，这样就没有这些物理量需要单独确定，这不出现可能给一般处理在这两种情况下。因此,这处理局限检查影响在使用一假设的放松功能，违背了定律，因为t的特殊值比在正常实践中更明显。因为t的大小与有关，并且在t近似于的地方。这两个假设的放松功能选择如图1（a）和1（b）所示，在每种情况下,功能包括两个部分且都遵从，但和n的值有区别。部分相交于a是一个变量。图1,假设放松函数后，估计这个违背了t-n定律的影响，当t没有比0.63/w太大或太小的时候斜率突然的变化的产生的影响，可表示最容易的百分比变化关于公式（2）的整体的值。当的改变形式如图1(a)或1（b）形式对于当0<t<无穷。A和n被赋值从曲线t=0.63/w。因此当a<0.63，功能函数的值在图1(a)和1（b）与，当a>0.63时，值与，比较。表格1表明a该结果在与4种不同情况表现出来的同一种类的不同值的比较。评估假设公式的积分，是很有必要去求的值，且n=0.3,n=1.2；这些数值上的计算。表1从直流测量的损耗因数修改一个假定的公式通过改变它的一部分负指数也可以尝试作为一种可替代的方法。这负指数和公式具有相同的值和相同的形状当的时候。数值变化百分率由于这种类型的修正低于表1所以显示的与a，n相符合的值。 这将能从表1看到部分但需要知道合理的精确率如果K"被估算为一个有角度的频率w，是一部分与t值相关的，范围为0.2/w到3/w之间，该范围的限制不明显但都是略微低于限制（0.1和5周期，对应范围）由Benedict.4Eqn.提供.（8）因此可以预期使用合理的准确性，如果是很好的近似于范围（）的观测值，如果n的值近似在0.3到1.2这个范围内，它将记下仍然必须满足某些限制性的条件，因为和，但它可能会从一个以介电材料的一般表现出来的知识,这些条件将永远满足实践。关于使用这个近似表达式在方程（8）的可能性需要被考虑，当不是很近似于在范围内的观测值的时候。因为这个目的，假设功能都假定在违背一个定律超过一个进制比通常在实践中发现的更为显著,,尤其是t的值大于约一秒钟。图2假设放松函数后，估计这个违背了t-n定律的影响，在t近似于0.63/w图2显示,这两个假设的放松功能选择在这种情况下，图3显示和不同的相应的真值和近似值。两者在图2的曲线都是在t<1和t>10内的表示。因为t的值在1到10之间，曲线圆弧已经取得了一定的成果，直到这部分都是正切，在曲线（a），n的值为0.3和t的低值为1.2和大于10。这种类型的放松方程导致一个最小值在的反函数曲线上【看图3的a曲线】。在图2的曲线b，n的值是1.2，t<1和0.3和f>10;这导致一个最小值在的反函数曲线上[看图3的a曲线]。图3的曲线a和曲线b给出了相应的函数标绘在图2上的值，当方程（8）使用了近似表达的时候，的真值关于不同的w也已经得到数值，计算还显示出了循环和平方在图（3）里。人们将看到,近似公式K”给人较佳效果。尽管异常曲线形式的log/log放松函数划分。这最大的错误是,在该地区的最高点在图（3）的曲线（a）里，在近似表达出一个值太高了，将近15%。即使仅考虑在这两个极端的情况下，有人怀疑介绍了误差近似公式有足够大的影响的结论可能基于一般形状的曲线的位置上最大或最小。有一定兴趣的可以比较图3和4的曲线a，结果表明相对值的真实和近似损失函数频率的因素时,材料的走势是以单一时间常数为特点的过程。在这情况下，如果时间常数是以来表示的，并且如果A是常数，我们有所以这样的近似表达式在方程（7）里，忽略，得出：K"真正的表达式为图4电介质损耗因素K"作为角频率功能的为单一时间常数过程在这种情况下的近似完全降低为低于单位值，但有趣的是,我们注意到它显示了一个高峰的正确的数量级接近正确的频率。而形状的曲线峰附近是类似图4和图3的曲线(a)(2.2)相对介电常数那似乎不是一个相应的简易程序驱动的相对介电常数作为直接从电流测量频率的一个功能。明显的，稳态电流的传导,必须首先分离的可逆异常电流，因为它不能有助于。S.Whitehead12已经给出与方程（6）相似的电容样品表达式。但它不是那么的与n无关，且0<n<1时在任何情况下才为有效，更大的困难在推导交流电容值从直流测试已经被Banos.'3指出。由于电容和一部分损耗因子因为并不是直流传导都是彼此所关联的，单曲线的K”功能的频率在很宽的频率范围就可以透露出这些材料的重要性能，并且改变能从和得出。(3)近似化例子的使用实验研究这一问题关于电的后期影响关于划分后电技术，C.S.I.R.O.测量被定义在范围内，使用一个桥振荡器电路,计算机、阴极射线示波器检测器，一种改进的桥电路允许观测到也已经被使用。在突然应用直流电压后充电电流的测量已经取得了一定的成果，使用静电计电路和Doust和Sulston.14描述的类似，这些测量数据覆盖范围从t=15秒到t=200秒，在某些情况下,会有更高的数值。采用了方程（8）的近似运算,这些直流测量已经转化为损耗因素值在频率从大约0.007到0.0005c/s或更低。对减少5和0•007c/s之间的差距,桥电路提供一个正弦电势从一个机动电位器的方法已被广泛应用。这桥电路给损耗因子(和相对介电常数)在约0.16到4c/s之间的频率，并且能被用在一些样品在频率低于0.16c/s的时候。虽然获得平衡的过程在那个区域是冗长的0.0007和0•16c/s之间的差距可以用在在某些情况下K”非常大的时候，可以使用调整静电计电路对某一个逐点测量方法5-15«16。但在大多数情况下的变化与频率损耗因子在这个区域,所以统一图形插值出现调整。图5显示一些例子来测量由这三种方法描述，并阐述了简单的充电电流测量的结果与可评估与测量的音频范围。在两所给予的例子里,一只钢笔录音机平坦频率响应80c/s，已被用来在充电时间t低至0.08秒内获得充电电流值。损耗因子的值计算出这些记录下跌的频率范围内的一个桥电路，这样一个直接实验检查方程（8）的准确性是可能的。曲线的图5曲线(a)在该地区的0.5c/s和之前[图3曲线(b)]非常相似的一个假想曲线处理，人们将会注意到在这两种情况下的近似表达出价值损失的因素太低了。由于在较低的频率K"的值可能会变得非常大,所以很有必要对K"和频率使用对数比例。这有风险，如果直接充电电流变成一个常数在一个合理的时间内，在任何频率不变的传导电流的贡献值，可以用一条斜率为