中性點(diǎn)接地電阻柜電阻值測(cè)試影響因素

2023/5/19 21:36:17

接地裝置有兩個(gè)重要參數(shù)：1、中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻值；2、接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)，陳波[1]研究表明，雖然接地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)等電位很重要，但是低阻值的接地裝置，是設(shè)備正常、安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。特別是防雷接地，要在瞬間將幾十KA的雷電流泄流入大地，接地電阻越小，雷電對(duì)地散流越快，雷擊后被防雷裝置高電位保持的時(shí)間就短，由此引發(fā)的雷電反擊、跨步電壓和接觸電壓機(jī)率就會(huì)減少，人身及設(shè)備的危險(xiǎn)性程度減輕�？傊�接地電阻越小，越��，被保護(hù)的對(duì)象就越安全。文獻(xiàn)[5]對(duì)各類防雷建（構(gòu)）筑物的中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻值的具體數(shù)值作出了規(guī)定。奚世貴[2]等也指出接地電阻是判定防雷裝置性能優(yōu)劣的重要技術(shù)指標(biāo)之一，是我們防雷檢測(cè)和防雷工程中判定整個(gè)防雷設(shè)施是否合格的重要依據(jù)。在實(shí)際的檢測(cè)工作中，經(jīng)常遇到許多影響接地電阻數(shù)值的場(chǎng)合，陳波[1]，龔家軍等[4]研究歸納總結(jié)了造成防雷裝置接地電阻測(cè)量值偏離真值的幾大常見(jiàn)原因，本文作者在其研究成果基礎(chǔ)上進(jìn)一步歸納合并一些影響因素，并結(jié)合檢測(cè)工作實(shí)際，總結(jié)出其四大原因，本文就此進(jìn)行一些探討。

    2 影響接地電阻測(cè)量的因素

    2．1 測(cè)量方法及儀器本身因素

   （1）測(cè)量方法因素

    測(cè)量接地裝置的接地電阻的方法很多，通常有利用接地電阻測(cè)試儀測(cè)量法、電流-電壓表法，電流電力表法、電橋法和三點(diǎn)法等，目前我國(guó)常用的是接地電阻測(cè)試儀（以下簡(jiǎn)稱地阻儀）測(cè)量法。對(duì)于地阻儀來(lái)說(shuō)，其工作穩(wěn)定性是主要因素。從電極布置上又分為三極法和四極法。一般情況下，地阻儀屬于三極法，三極法測(cè)試接地電阻又分為直線法和夾角法兩種布線方式。

    一般情況下，三極法測(cè)試接地電阻中被測(cè)接地極、儀表的電壓極和電流極三者間的相互位置和距離，對(duì)于接地電阻測(cè)量結(jié)果有很大的影響。如果電壓極與被測(cè)接地極的距離小，則測(cè)量的接地電阻值就比實(shí)際值小。在施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量建筑物接地電阻，由于相鄰建筑物、道路的妨礙，電壓、電流極的位置難以按規(guī)定的要求布置，往往是哪里能打下電壓、電流極就往哪里插，這樣做就不能保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

    （2） 儀器自身的因素

在檢測(cè)大型地網(wǎng)（如電力系統(tǒng)）接地電阻時(shí)，電壓表與電壓輔助地極是串聯(lián)的[5]，其原理公式如下：

                 I＝ ΔU／（RV + RP）                                 （1）

    式中：ΔU——E、 P兩點(diǎn)間的實(shí)際電壓，單位V；

          I  ——流過(guò)電壓表的電流，單位A；

          RV——電壓表的內(nèi)電阻，單位Ω；

          RP——E、P兩點(diǎn)之間的散流電阻，單位Ω。

    從式（1）可看出，它的內(nèi)阻大小對(duì)測(cè)量的準(zhǔn)確度有很大影響。理論和實(shí)踐證明：電壓表內(nèi)阻大于或等于電壓極散流電阻的50倍時(shí)，誤差則會(huì)小于2%，測(cè)量所用的電壓表、電流表、電流互感器等的準(zhǔn)確級(jí)，不應(yīng)低于0．5級(jí)。使用精度低的儀器當(dāng)然會(huì)使檢測(cè)數(shù)據(jù)偏離真值。

    有些檢測(cè)機(jī)構(gòu)使用了超檢的檢測(cè)儀器，測(cè)試出來(lái)的數(shù)據(jù)既不具有法律效力，也會(huì)使檢測(cè)數(shù)據(jù)偏離真值，偏大偏小要看儀器本身。

    2．2土壤電阻率（ρ）的影響

   （1）土壤含水量

    土壤電阻率很大程度上取決于土壤中的含水量，以及這種水的電阻率，休邁爾經(jīng)驗(yàn)公式給出以下關(guān)系[3]：

ρ=（1．5/P – 0．5）ρ1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 （２）

式中：ρ  ——土壤電阻率，單位Ω．m；

ρ1  ——土壤中水份的電阻率，單位Ω．.m；

P   ——土壤中水份占的相對(duì)體積。

    一般情況下，ρ1  近似為1。含水量為15%時(shí)，電阻率顯著低，含水量增加時(shí)，電阻率急劇下降。當(dāng)土壤含水量增加到20％～25％時(shí)，土壤電阻率將保持穩(wěn)定。土壤電阻率這些特性在實(shí)際檢測(cè)工作中有重要的實(shí)用意義。所以在舊建筑物的年度檢測(cè)和新建建筑物的跟蹤檢測(cè)時(shí)，經(jīng)常碰到與上一次測(cè)試的電阻值有很大變化，變化率有時(shí)可達(dá)到40%，這其中就有土壤含水量不同導(dǎo)致土壤電阻率不同的原因。

    （2）季節(jié)因素

    我們?cè)谶M(jìn)行接地電阻的測(cè)試時(shí)，同一裝置在土壤含水量不變的情況下，會(huì)發(fā)現(xiàn)在夏季時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)和在冬天檢測(cè)數(shù)據(jù)不一樣。這其中有土壤含水量和土壤溫度的原因。當(dāng)土壤溫度升高時(shí)，其電阻率下降。一年之中，在同一地方，由于氣溫和天氣的變化，土壤中含水量和溫度都不相同，土壤電阻率也不斷地在變化，其中以地表層為顯著。檢測(cè)時(shí)，我們應(yīng)在土壤電阻率大時(shí)期進(jìn)行，即在夏季土壤干燥時(shí)期和冬季土壤冰凍甚期間進(jìn)行，所以春夏季的檢測(cè)數(shù)據(jù)是比真值偏小的。

    2．3 環(huán)境因素的影響

    本文所說(shuō)的“環(huán)境”主要是指接地裝置附近的電磁場(chǎng)環(huán)境及其他金屬物的布置情況。主要分為以下幾種情況：

    （1）電力線路的布置

    我們?cè)跈z測(cè)用電部門的電力系統(tǒng)時(shí)，發(fā)現(xiàn)早期的建筑物結(jié)構(gòu)比較混亂，電力線路接線零亂，有時(shí)零地電位差甚至在100V電壓以上，導(dǎo)致被測(cè)試接地裝置有漏電流和雜散電流。由于地阻儀測(cè)量時(shí)回路一般為小電流，當(dāng)測(cè)量回路中有干擾電流時(shí)，就會(huì)在測(cè)試線路上疊加交流信號(hào)，直接影響到接地電阻的測(cè)量準(zhǔn)確性。漏電流的存在常導(dǎo)致地阻儀讀數(shù)為零甚至是負(fù)值。

   （2）金屬管道的布置

    檢測(cè)中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻時(shí)的輔助接地極的放置方向和距離對(duì)測(cè)量值影響很大，通常表現(xiàn)為隨著方向和距離不同，數(shù)值也不一樣。在檢測(cè)加油站及液化氣站以及高層建筑物接地電阻及靜電接地電阻時(shí)，埋入地下的金屬（油、氣）管道和接地裝置以及金屬器件的布置不是很正確地在建筑圖紙上標(biāo)出。地下金屬道貌岸然的存在，實(shí)際上改變了測(cè)量?jī)x各極的電流方向，如果同一場(chǎng)地存在不同的土壤電阻率，甚至?xí)�出現(xiàn)測(cè)量值為負(fù)值的現(xiàn)象。

   （3）電磁場(chǎng)環(huán)境

    檢測(cè)區(qū)域附近有大功率的移動(dòng)通信、微波、天線等基站時(shí)，或檢測(cè)區(qū)域在高壓變電所及高壓線路，大功率設(shè)備頻繁起動(dòng)場(chǎng)所的附近時(shí)，會(huì)出現(xiàn)較強(qiáng)的電磁場(chǎng)干擾。在檢測(cè)過(guò)程中使用功率較大的對(duì)講機(jī)，也會(huì)對(duì)測(cè)試結(jié)果有一定的影響。另外在這種電磁環(huán)境下，土壤中還會(huì)電離出電流，如在沙質(zhì)土壤地方測(cè)試時(shí)，會(huì)出現(xiàn)測(cè)試次數(shù)越多，時(shí)間越久，測(cè)試的中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻越大的現(xiàn)象。

    2．4人為操作因素的影響

    在檢測(cè)高層建（構(gòu)）筑物的天面接閃器、電氣設(shè)備或金屬物體等的中性點(diǎn)接地電阻器接地電阻時(shí)，測(cè)試引線（接地線）從大樓頂接到地面的地阻儀上，測(cè)試引線會(huì)很長(zhǎng)。此時(shí)除了要考慮增長(zhǎng)的測(cè)試線所增加阻抗、感抗和線阻外，還應(yīng)該考慮在很長(zhǎng)的導(dǎo)線所包圍的面積里由于干擾信號(hào)電流引起的磁通量變化所產(chǎn)生的干擾電動(dòng)勢(shì)。有時(shí)這個(gè)干擾電動(dòng)勢(shì)很大，使得測(cè)出的接地電阻會(huì)產(chǎn)生很大的誤差，有時(shí)高達(dá)幾個(gè)歐姆。有時(shí)，長(zhǎng)的測(cè)試引線卷成一卷也會(huì)增加引線的感抗，使得測(cè)量值較真值偏大。

接地導(dǎo)線接觸不良也會(huì)影響接地電阻測(cè)量值。中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻測(cè)試儀接地導(dǎo)線與夾子連接處，由于頻繁使用，每次都要彎曲，很容易折斷，且由于保護(hù)套的存在，又很難發(fā)現(xiàn)，造成電流時(shí)斷時(shí)通的現(xiàn)象；另外，由于檢測(cè)棒、鱷魚(yú)夾及探針使用時(shí)間長(zhǎng)或者檢測(cè)化工廠等有腐蝕性環(huán)境時(shí)，有氧化銹蝕現(xiàn)象，會(huì)造成接觸不良，影響測(cè)量值。

    3 消除影響因素的初步探討

    （1）雷電流活動(dòng)遵守歐姆定律[7]，所以有些防雷專家認(rèn)為：無(wú)論是用直線法或夾角法檢測(cè)，把地阻儀的電壓輔助極、電流極放置在土質(zhì)均勻（土壤電阻率均勻）、土壤電阻率小的地方，測(cè)試所得數(shù)據(jù)才符合真實(shí)、科學(xué)原則，能夠代表雷電流在通過(guò)防雷裝置進(jìn)入地中的實(shí)際方同，即測(cè)試誤差小。測(cè)量布線時(shí)要特別注意，不要把電壓、電流接地極打在地網(wǎng)范圍內(nèi)，否則測(cè)試值將小于實(shí)際接地電阻值。

在測(cè)試大地網(wǎng)時(shí)，應(yīng)使用電壓—電流表法[6]，使用高內(nèi)阻的電壓表較為合適，以減小由于表自身原因而造成的誤差。接地電阻值檢測(cè)必須使用經(jīng)過(guò)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢定合格的測(cè)試儀器，

    （2）每次檢查測(cè)試都要將情況逐點(diǎn)記錄在冊(cè)，以便與以前和后來(lái)檢測(cè)的數(shù)據(jù)做比較。不宜在雨天或雨后進(jìn)行（土壤含水量增高）。在砂石墊層和土壤較為潮濕的地區(qū)檢測(cè)接地電阻時(shí)，應(yīng)該取無(wú)雨水時(shí)土壤干燥狀態(tài)下的接地電阻作為標(biāo)準(zhǔn)，而且要進(jìn)行季節(jié)訂正。通過(guò)訂正，使接地電阻在不同季節(jié)中，均能真實(shí)代表實(shí)際數(shù)值，在計(jì)算接地裝置接地電阻時(shí)，應(yīng)取無(wú)雨水時(shí)大的接地電阻值。為了消除測(cè)量誤差。所以接地電阻值在一年四季不同季節(jié)時(shí)，要用公式進(jìn)行季節(jié)修訂，

其公式為      R=Ψ×R′                                    （3）

      式中：R′——其實(shí)測(cè)值，單位Ω；

R  ——其訂正值，單位Ω；

Ψ ——季節(jié)系數(shù)，在沒(méi)有取得經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的情況下，可參考接地電阻季節(jié)換算系數(shù)簡(jiǎn)表 ：

測(cè)試月 2、3月 4、9月 5、6月 7、8月 10、11月 1、12月

系　數(shù) 1．0 1．6 1．95 2．4 1．55 1．2

    不能在雨天或土壤很潮濕時(shí)檢測(cè)中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻，在土壤電阻率較高的地區(qū)（如巖石、砂礫等地），尤其要注意這個(gè)問(wèn)題。電壓、電流接地極應(yīng)放在潮濕和與大地導(dǎo)電良好的地方，這樣測(cè)出的接地電阻相對(duì)正確一些。

我們?cè)谌粘＝拥匮b置測(cè)試工作中，應(yīng)先對(duì)其周圍環(huán)境做深人了解。檢測(cè)前，要詳細(xì)了解被檢測(cè)地方的地下金屬管道的布置情況，不僅要查看接地裝置圖，還要查看其他地下金屬管道的布置圖。在土壤電阻率比較均勻的地區(qū)，取不同的點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，取平均值，盡量減小誤差。

    檢測(cè)時(shí)，調(diào)整放線方向，盡量避開(kāi)干擾大的方向，使儀表讀數(shù)減少跳動(dòng)。選擇影響盡可能小的地方放置電壓、電流極。 當(dāng)接地引下線有斷接卡的地方，應(yīng)斷開(kāi)進(jìn)行檢測(cè)，避免漏電流和雜散電流對(duì)檢測(cè)的影響。在附近有較強(qiáng)磁場(chǎng)情況下測(cè)試時(shí)，表上讀數(shù)可能呈周期性擺動(dòng)，在無(wú)法消除干擾情況下，數(shù)值取擺動(dòng)幅度中間的那個(gè)值。

    （3）檢測(cè)人員須經(jīng)考核合格，持證上崗，嚴(yán)格按照檢測(cè)規(guī)程檢測(cè)。檢測(cè)儀器要經(jīng)常維護(hù)，按時(shí)檢定，不使用超檢、帶病儀器，檢測(cè)前要檢查儀器的性能是否良好。在檢測(cè)過(guò)程中應(yīng)有復(fù)讀程序，不因讀數(shù)失誤而產(chǎn)生錯(cuò)誤。電池電量不足，要及時(shí)更換電池。為了避免在高電磁場(chǎng)下引線受電磁干擾，應(yīng)盡量縮短檢測(cè)引線，引線的材料要使用合格的多股金屬線。引線不要卷成卷，盡量散開(kāi)。

    需要特別注意的是，在日常防雷裝置檢測(cè)工作中，要根據(jù)當(dāng)?shù)乩纂姷幕顒?dòng)規(guī)律，作充分地分析研究。一次檢測(cè)的結(jié)果，往往存在著因各種因素形成的偏差。因此，在平時(shí)的防雷工作中，做好屬地內(nèi)各處與防雷相關(guān)的資料積累，是非常重要的工作。通過(guò)對(duì)大量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和測(cè)試時(shí)的各方面因素分析研究，對(duì)某一次測(cè)試的結(jié)果，作出正確地修正。檢測(cè)數(shù)據(jù)應(yīng)與歷年的數(shù)據(jù)相比較，在地網(wǎng)、地質(zhì)、檢測(cè)季節(jié)、土壤含水量不變的情況下，每年的檢測(cè)數(shù)據(jù)不會(huì)相差太大。如果檢測(cè)的數(shù)據(jù)與歷年相比，波動(dòng)較大，應(yīng)查出原因，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度。

  4 結(jié)束語(yǔ)

    中性點(diǎn)接地電阻柜接地電阻測(cè)值一旦測(cè)試不準(zhǔn)確，要不就要浪費(fèi)人力物力財(cái)力（測(cè)值偏大），要不就會(huì)給被保護(hù)設(shè)備帶來(lái)安全隱患（測(cè)值偏�。�。所以在我們工作中一定要正確使用測(cè)量?jī)x器，科學(xué)制定測(cè)量方法，以便得出準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。本文提出的以上四個(gè)方面的影響因素是日常接地電阻檢測(cè)中經(jīng)常碰到的情況，其相應(yīng)的解決辦法可以消除或減小各種影響，具有一定的業(yè)務(wù)指導(dǎo)性。

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