接地装置试验.ppt

1、长沙理工大学电气与信息工程学院接地装置测试，第1部分接地电阻测量1。测量接地电阻的基本原理根据接地电阻的含义，接地电阻是电流I通过接地体流入大地时接地电位U与I的比值。因此，为了测量接地电阻，首先向接地体注入一定的电流，如图18-1所示。为了简化计算，假设接地体是半球形的，球表面上离球心x处的电流密度是球表面上的电流密度，其中j是离球心x处的电流密度；一、接地体接地电流；x距离球中心的距离。众所周知，电场强度E=J是土壤电阻率，电场中任意两点之间的电位差等于两点之间电场强度的线积分。假设无穷远处的电势为零，那么远离接地体球形中心的x(x rg)处的电压为(18-2)。图18-1三极法测量接地电

2、阻的试验接线，由公式(18-2)可知，电极1和2之间的电位差为(18-3)，电极1、2和3之间的电位差为(18-3)，因此，电极1和2之间的电阻Rg为(18-6)，公式中接地体1接地电阻的实际值为接地体R的实际电阻；rg接地体的半径；(18-7)，为了使测得的接地电阻Rg等于接地体的实际接地电阻r，有必要使等式(18-6)和(18-7)相等，即(18-8)，让d12=d13，d23=(1-a)d13，并将它们代入。电压极必须置于电流和被测接地体之间，距离接地体0.618d13，并能测量接地体的实际接地电阻值。这种方法称为0.618法或补偿法。这一结论的应用范围很广，这与假设的前提有关，即只有当

3、接地体为半球形时，才知道球体的中心没有半球，而且大部分都是管状、带状和由管带构成的接地网。测量结果的差异程度随着极间距离d13的减小而增大。然而，不管接地体的形状如何，其等电位面与其中心面之间的距离更接近半球形。当演示一个电极的功能时，另一个电极的存在被忽略，只有当极距d13足够大时才成立。实际的接地网基本上是网格状的，位于圆盘和圆环之间。通过上述论证方法，可以证明当接地体圆盘(圆盘半径为R)和电极布置采用补偿法时，测量误差为(18-9)，将不同的d13代入公式(18-9)可以得到相应的测量误差，如表18-1所示。 式中D为圆盘直径表18-1不同电极距离圆盘接地体接地电阻测量误差表18-1可以

4、看出，用2D补偿法测量圆盘接地体接地电阻时，误差相对较小(小于1%)。 如果接地网为环形接地体，同样可以证明，如果采用补偿法，当接地导体直径d=8mm，接地网半径r=40m时，会取不同的d13值，根据公式(18-9)计算的相应测量误差见表18-2。表18-2测量不同电极距离的环形接地体接地电阻的误差(%)(d13)从表18-2可以看出，用2D(环径)补偿法测量环形接地体接地电阻时，误差小于1%。因此，对于实际接地网，2D补偿法测量接地电阻的误差均在1%以下。此时，测量电极的排列是距离电流极d13=2D，距离网格中心d12=0.618，d13=1.235。D.DL47592接地装置工频特性参数测

5、量导则规定，当被测接地装置面积较大，土壤电阻率不均匀时，建议测量电极布置在距离电网中心d13=2D处。接地装置工频特性参数测量导则规定，当被测接地装置面积较大，土壤电阻率不均匀时，为了获得更可信的测试结果，建议将电流电极与被测接地装置之间的距离增加到10公里，同时也增加电压电极与被测接地装置之间的距离。如果在测量工频接地电阻时很难在d13中取(4-5)D值，那么当接地装置周围的土壤电阻率相对均匀时，d13可以取2D值，d12可以取D值；当接地装置周围土壤电阻不均匀时，d13取3D值，d12取1.7D值。测量接地电阻的测量方法和接线方法最常用的方法有电压电流法、比率计法和电桥法。对于大型接地装置

6、，如110千伏及以上变电站的接地网，或接地网对角线为D60m的接地网，应采用比率计法和电桥法，施加的电流应达到一定值，测量导则不应少于30年。(a)电压、电流法采用电压、电流法测量接地电阻测试接线如图18-2所示，通电后，同时读取电流表和电压表的数值，并按下式计算接地电阻，即Rs接地电阻，uMeasured voltage，v；我测量了电流，a .显示。这是一种常见的方法。图18-2电压-电流法测量接地电阻的测试接线，T1-隔离变压器；T2变压器；1-接地网；2极电压；3-电流电极，(18-10)，在图18-2中，隔离变压器T1可用50-200千伏厂用变压器或发电厂或变电站专用变压器断开中性点

7、和二次侧接地，专门用于提供试验电源；T2电压调节器可以使用50-200千伏安的移位型或其他形式的电压调节器；电压表PV的准确度等级应不低于1.0，电压表的输入阻抗应不低于100k，最好使用分辨率不超过1%(满量程约为50v)的数字电压表。电流表的准确度等级不低于1.0级。1。电极排成一条直线。当发电厂和变电站接地网的接地电阻呈三极直线布置时，电极布置和电位分布如图18-3所示，主接线如图18-4所示。图18-3工频接地装置电极及电位分布示意图。线性三极法是指电流电极和电压电极沿直线排列，三极法是指被测接地体1、电压电极2和电流电极3。一般来说，d13=(45)D，d12=(0.50.6)d13

8、，其中D是待测接地装置的最大对角线长度，点2可视为处于实际零电位区。(3)沿接地体和电流电极方向来回移动电压电极2三次，每次移动距离约为d13的5%。重复上述测试；当三次测量的接地值之差小于电阻值之差且小于5%时。然后将三个数的算术平均值用作接地体的接地电阻。如果接地体的接地电阻分别为Rg1、Rg2和Rg3，则接地体的接地电阻Rg为0。实验步骤如下：(1)按照图18-2连接测试接线，并检查其是否正确。(2)用调压器升压，记录相应的电压和电流值，直到它们上升到预定值，如60A，并记录相应的电压值。(18-11)，图18-4三极法原理接线图，如果很难取d13的4-5D，d13=2d，d12=1.2

9、d可以在土壤电阻率相对均匀的地区取；在土壤电阻率不均匀的地区，d与直线法相比，它具有以下优点：1)可以减小导线间互感的影响；2)在不均匀土壤中，当d13=2D时，三角形法的测量结果相当于三维直线法的测量结果。接地电阻Rg为公式(18-12)中U12的电压极与被测接地装置之间的电压；测试通过接地装置流入地面的电流；a .被测接地装置的等效球形半径；D12被测电压极与接地装置的等效中心距离；D13被测电流极与接地装置之间的等效中心距离；通常，电流极与接地装置等效中心的连线与电流极与接地装置等效中心的连线之间的夹角采用三角形法。电压极附近的电位变化缓慢，从29到60的电位变化相当于直线法中从0.61

10、8d13到0.5d13的电位变化。o .工频接地电阻的测量当被测接地装置的对角线较长，或在某些地区(山区或城区)难以按要求布置电流极和电压极时，可采用变电站一次输电线路的两相导线作为电流线和电压线。由于电压线和电流线之间的距离很小，电压线和电流线之间的互感会引起测量误差。此时，可以使用四极补偿法进行测量。图18-6是消除电压线和电流线间互感的四极法原理接线图。图18-6中的四极指被测接地装置1和测量用电压极；2.电流电极3和辅助电极；4 .辅助电极4和待测接地装置边缘之间的距离d14为30100 m，用高输入阻抗电压表测量1、2、1、4和2、4之间的电压。电压U12、U14和U24以及通过接地

11、装置流入地的电流I获得被测接地装置的工频接地电阻。图18-6四极法测量工频接地电阻的原理接线图1-被测接地装置；2-测量电压极；3-测量电流极；4-辅助电极，(18-13)，其中U12是被测接地装置1和电压电极2之间的电压；U14被测接地装置1和辅助极4之间的电压；U24电压电极2和辅助电极4之间的电压；我测试通过附近的接地装置流入地面的电流。同时，为了减少电压线和电流线之间互感的影响，架空线路的一相可以作为电流线，另一条电压测试线应远离地面。两根电线应该在同一个方向布线，但是它们应该间隔一定的距离，最好超过10米。如果在试验过程中难以提高电流，应检查架空线的导线接头是否接触良好，接触电阻是否

12、过大，电流极和电压极的接地是否可靠。如果不可靠，例如在测试电流和电压极周围添加盐水。例如，当我们对一个水电站进行接地电阻测试时，电压调节器被调整到满量程，但不能提高电流。最终检查是由于试验中使用的35kV架空线弓丝接头长期失修和氧化，导致接头处电阻过大，处理后电流会上升到预定值。4测量注意事项(1)在测试期间使用交流电源测量接地电阻时，应使用独立的电源，通常是单独的变压器，并应打开中性点和接地点，以防止分流器导致错误或增加电流。也可以使用1: 1隔离变压器，其中性点连接到被测接地体，其相线连接到电流极。根据电流回路阻抗和所需电流估算电压。在满足测量要求的前提下，应尽可能采用较低的电压。(2)在

13、许多变电站中，输电线路的架空地线与变电站的接地装置相连，这将影响接地装置接地电阻的测量结果比率计的指针的偏转与两个线圈的电流比成比例。比率计的刻度由电阻值预先校准，测量时可直接从刻度读取接地电阻值。例如，MC07、MC08和L8比率计就是这样的连接。(3)电桥法(也称电位法)，图18-8电桥接地电阻测量仪的原理接线(一)接线方法1；连接方法二1接地体；双电压极；三极电流检流计；s开关。Sa、Sb-滑动阻力调节手柄；t测试变压器，如图18-8(a)所示，有两个恒定电阻r1和r2，一个有两个滑动触点，可以形成ra和rb两种电阻值。测量期间应进行两次平衡。电源电流通过两个并联支路，其中一个支路有电阻

14、r2、被测接地体1、地和电压极。当另一个支路中的r1和ra第一次平衡时，将检流计连接到A侧，并调整滑动触点Sa以平衡电桥，即检流计(P)中的电流为零。此时，两个分支中的电流与电阻r1和r2成正负比例，即(18-14)。然后将检流计连接到B侧，调整滑动触点Sb，使电桥电流感应中心的电流为零。这座桥第二次平衡了。此时，1和2之间的电压降等于rb上的电压降。也就是说，由于(第一个平衡)，Rg接地电阻，R1和R2桥臂中的固定电阻，以及公式(18-5)中的rb调节电阻；从公式(18-15)可以看出，利用电桥平衡原理制造的接地电阻测量仪，可以直接从刻盘上读取测量的接地电阻，更加方便。另一个常用的桥接原理如

15、图18-8(b)所示。调整滑线电阻r，使检流计指针(p)指向零(或接近零)。此时，I1Rg=I2r，接地电阻为：在实际接地电阻测试中，取k为倍数电阻，用系数，n为电桥倍率，所以当使用公式Rg=nr (18-16)中的Rg接地电阻时，调整滑线组r使检测电流表中的电流为零(或接近零)，从刻度盘上取电阻值，乘以选定的倍率n。常用的接地电阻仪表如ZC-8、ZC-29、JD-1、L-9和E-1都属于这种接线。3.消除干扰的措施1消除零序电流对接地系统的干扰由于负载不平衡，一些零序电流流经接地系统。当这些电流注入接地装置时，它们会在接地装置上产生电压变化率，这会给测量结果带来误差。以下措施通常用于消除它们。(1)增加测量电流值，消除杂散电流对测量结果的影响。我们知道接地电阻Rg=U/I，即接地电阻等于接地装置上的电压降和电流之比。该电压主要由测试期间施加的测试电流引起，但是如果接地网中的零序电流较大，该电流也会导致接地装置上的电压下降，从而影响测试结果。为了提高测试精度，最有效的方法是增加测试