不均勻土壤中接地極接地電阻測(cè)量方法研究

呂昆坤 王心中 段成國(guó)

【摘要】 現(xiàn)有的接地電阻測(cè)量方法較多，但都建立在均勻土壤的基礎(chǔ)上，而對(duì)于不均勻土壤中接地電阻值的測(cè)量方法研究和應(yīng)用較少。為了確保防雷檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、科學(xué)性和權(quán)威性，本文引進(jìn)鏡像法，對(duì)水平分層不均勻土壤情況下三角形布電極法和三極法布線法建立數(shù)學(xué)模型，結(jié)合半球形接地極的接地電阻值的計(jì)算公式，得出當(dāng)誤差值為0時(shí)各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系式，進(jìn)一步對(duì)各個(gè)參數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行分析，總結(jié)相關(guān)規(guī)律，以便日常檢測(cè)工作中參考。

【關(guān)鍵詞】 不均勻土壤 水平分層 鏡像法 接地電阻 測(cè)量

一、引言

隨著防雷工作的不斷發(fā)展，很多接地電阻值的測(cè)量方法被大量使用，諸如兩點(diǎn)法、三點(diǎn)法、三極法、四極法、大電流法、倒相法、變頻法和鉗測(cè)法等。以三極法為基礎(chǔ)衍生出的各種檢測(cè)方法可以有效的消除接地引線的互感、地電流、電磁場(chǎng)等多方面的影響，但是這些測(cè)量方法都是建立在均勻土壤的基礎(chǔ)上進(jìn)行測(cè)量。文獻(xiàn)[1]明確提出，如果土壤是非同質(zhì)的或接地極電流極為復(fù)雜形狀，則函數(shù)難于計(jì)算，此時(shí)要用計(jì)算機(jī)計(jì)算。因此在山地、河邊等土壤電阻率不均勻的情況下，用常規(guī)檢測(cè)方法進(jìn)行測(cè)量，肯定會(huì)給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大的誤差。按照土壤電阻率的大小不同，一般可將不均勻土壤視為為水平分層和垂直分層兩種情況[2]。本文采用鏡像法就水平分層情況下三角形布電極法和三極法布線法進(jìn)行分析。

二、鏡像法原理

在接地極接地電阻的測(cè)量過(guò)程中，當(dāng)土壤分層界面時(shí)，用三角形布電極法或直線布電極法測(cè)量困難，且誤差較大，需要對(duì)輔助接地極的位置進(jìn)行調(diào)整以減小測(cè)量誤差。鏡像法是建立在唯一性定理的基礎(chǔ)上的一種不均勻土壤電阻求解方法，適用于解決導(dǎo)體或者介質(zhì)邊界存在點(diǎn)電源或線電源的問(wèn)題。本文就是通過(guò)鏡像法把水平分層不均勻土壤情況簡(jiǎn)化成均勻土壤模型來(lái)確定輔助接地極的位置。

三、三角形布電極法在水平分層土壤中的應(yīng)用

3.1計(jì)算方法

如圖2所示，根據(jù)2.3式可得出待測(cè)接地極在電壓極P上產(chǎn)生的電壓UGP為：

參 考 文 獻(xiàn)

[1] GB/T 17949.1-2000.接地系統(tǒng)土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則. 第一部分：常規(guī)測(cè)量[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2000

[2] 馮志偉，影響接地電阻測(cè)量的因素分析[D].南京信息工程大學(xué)，2011

[3] 李中新，袁建生，張麗平.變電站接地網(wǎng)模擬計(jì)算[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1995（5）：76-80

[4] 呂昆坤，周延洲，王心中.三極法測(cè)量接地電阻時(shí)電壓極補(bǔ)償點(diǎn)位置探討[J].通訊世界，2015（3上）：183-184

[5] 許聰穎，接地網(wǎng)接地電阻近距離測(cè)試原理及測(cè)試裝置的研究[D].西安交通大學(xué)，2007

[6] 孟剛、于寶和，防雷接地電阻偏離真值的探討[J].吉林氣象，2008（2）：26-27

[7] 翟玉泰、于東海、王立民，接地電阻測(cè)試影響因素分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2012（9）：91-93

[8] 朱海洋、陳德剛、吳躍宏、鄭雪梅，接地電阻測(cè)量方法及阻值分析[J].氣象研究與應(yīng)用，2009（12）：163-164