了解與接地電極系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)的電極電阻測量是理解設(shè)計(jì)、接地電阻和土壤電阻率測量和計(jì)算的基本原理的關(guān)鍵。以下是地凱科技接地電極設(shè)計(jì)原理和測試系列的介紹。
地凱科技防雷接地的解決方案
1.土壤電阻率與測量
2.計(jì)算單根棒的接地電極電阻
3.電極電阻的測量
電極電阻的測量
設(shè)計(jì)和安裝電極系統(tǒng)后,通常需要測量并確認(rèn)電極與“真實(shí)接地”之間的接地電阻。測量接地電極接地電阻常用的方法是圖所示的3點(diǎn)測量技術(shù)。該方法源自用于土壤電阻率測量的 4 點(diǎn)法。
圖 1:接地電阻測量的3點(diǎn)法
3點(diǎn)法稱為“電位下降”法,包括要測量的接地電極和另外兩個(gè)電氣獨(dú)立的測試電極,通常標(biāo)記為P(電位)和C(電流)。這些測試電極的“質(zhì)量”可能較低(較高的接地電阻),但必須在電氣上獨(dú)立于要測量的電極。交流電(I)通過外電極C,并通過內(nèi)電極P在它們之間的某個(gè)中間點(diǎn)測量電壓。接地電阻是使用歐姆定律簡單地計(jì)算的;Rg = V/I,內(nèi)部由測試設(shè)備組成。
進(jìn)行測量時(shí),目的是將輔助測試電極C放置在離被測接地電極足夠遠(yuǎn)的地方,以便輔助測試電極P位于接地系統(tǒng)和另一個(gè)測試電極的有效電阻區(qū)域之外
(見圖2)。圖 2:電阻區(qū)域和測量電阻的變化
如果電流測試電極C太近,電阻區(qū)域?qū)⒅丿B,并且隨著電壓測試電極的移動(dòng),測量的電阻將出現(xiàn)急劇變化。如果電流測試電極的位置正確,則在其與接地系統(tǒng)之間的某個(gè)地方將有一個(gè)“平坦”(或非常接近)的電阻區(qū)域,并且電壓測試電極位置的變化只會(huì)在電阻數(shù)字中產(chǎn)生非常小的變化。
儀器通過一小段測試電纜連接到被測地面系統(tǒng),并進(jìn)行測量。
測量精度可能會(huì)受到其他埋藏金屬物體與輔助測試電極的距離的影響。圍欄和建筑結(jié)構(gòu)、埋地金屬管甚至其他接地系統(tǒng)等物體都會(huì)干擾測量并引入誤差。通常,僅通過對(duì)現(xiàn)場的目視檢查很難判斷測試樁的合適位置,因此始終建議進(jìn)行多次測量以確保測試的準(zhǔn)確性。
電位下降法
這是用于測量接地電阻的常見方法之一,適合于覆蓋范圍不大的小型系統(tǒng)。它執(zhí)行簡單,只需最少的計(jì)算即可獲得結(jié)果。
外部測試電極或電流測試樁被打入離地面系統(tǒng)很遠(yuǎn)的地面。該距離將取決于被測系統(tǒng)的大小,然后將內(nèi)部電極或電壓測試樁打入接地電極和電流測試樁之間的中間,并在它們之間形成直線。
圖3:電流和電壓電極分離隨接地網(wǎng)格尺寸的變化
外部測試電極或電流測試樁被打入離地面系統(tǒng)很遠(yuǎn)的地面。該距離將取決于被測系統(tǒng)的大小,然后將內(nèi)部電極或電壓測試樁打入接地電極和電流測試樁之間的中間,并在它們之間形成直線。
電位下降方法包含檢查,以確保測試電極確實(shí)位于足夠遠(yuǎn)的位置以獲得正確的讀數(shù)。建議進(jìn)行此檢查,因?yàn)檫@確實(shí)是確保正確結(jié)果的一方法。
要對(duì)電阻數(shù)字進(jìn)行檢查,應(yīng)進(jìn)行兩次額外的測量;一個(gè)帶有電壓測試電極(P)的原始電壓電極與地面系統(tǒng)分離的10%遠(yuǎn)離其初始位置,第二個(gè)帶有電壓測試電極的距離比其原始位置移動(dòng)了10%。
圖 4:檢查電阻測量的有效性
如果這兩個(gè)附加測量值與原始測量值一致,則在所需的精度水平內(nèi),則測試樁已正確定位,并且可以通過對(duì)三個(gè)結(jié)果求平均值來獲得直流電阻數(shù)字。但是,如果這些結(jié)果之間存在重大分歧,那么很可能是由于與被測試的地面系統(tǒng)太近,彼此太近或與干擾結(jié)果的其他結(jié)構(gòu)太近而無法正確定位。木樁應(yīng)以更大的間隔距離或不同的方向重新定位,并重復(fù)三次測量。應(yīng)重復(fù)此過程,直到獲得令人滿意的結(jié)果。
斜率法
此方法適用于大型接地系統(tǒng),例如變電站接地。它涉及在各種接地電極與電壓電極分離處進(jìn)行多次電阻測量,然后繪制接地和電流之間電阻變化曲線。根據(jù)該圖和從表中獲得的數(shù)據(jù),可以計(jì)算出電壓電極的理論佳位置,從而從電阻曲線計(jì)算出真實(shí)電阻。
它類似于電位下降法,但通過將內(nèi)部測試電極從非??拷拥鼐W(wǎng)格移動(dòng)到外部測試電極的位置來獲取幾個(gè)讀數(shù)。然后將獲得的讀數(shù)繪制在圖表上。圖5顯示了所獲得的圖形的示例??梢杂^察到,在大約60%的距離處,斜率是最平緩的,與之對(duì)應(yīng)的電阻是被測電極的真實(shí)電阻。在這種情況下,它是 20 歐姆。
圖 5:典型圖形,斜率