接地電阻測(cè)量的三極直線法
1 三極直線法的接線
三極直線法是接地電阻測(cè)試中使用zui多和zui普遍的方法,測(cè)試時(shí)被測(cè)接地網(wǎng)1、電壓輔助極2與電流輔助極3三點(diǎn)(極)按一直線布置。
在三極直線法測(cè)量中,這三個(gè)極如何布置呢,具體說(shuō),輔助電壓極與輔助電流極與被測(cè)接地裝置(網(wǎng))的距離如何布置和掌握,這是測(cè)準(zhǔn)接地電阻的關(guān)鍵之一。一般接地電阻測(cè)試儀器儀表都提供有兩根輔助接地極,并配套有兩根測(cè)試導(dǎo)線,一根40m,另一根20m。有些儀器,如日立Kyoritsu 4150A表,的配套導(dǎo)線還更短。用這樣的配套導(dǎo)線能否獲得準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果呢?這是每一個(gè)測(cè)量者都十分關(guān)心的問(wèn)題。
E 測(cè)試電源 A 電流表 V 電壓表
1 被測(cè)接地裝置,2 電壓極, 3 電流極
D 接地網(wǎng)zui大對(duì)角尺寸, d13 接地網(wǎng)到電流極的距離
d12 接地網(wǎng)到電壓極的距離,d23 電壓極與電流極的距離
圖2 三極直線法測(cè)量接地電阻的接線
2 三極直線法的測(cè)量原理
按圖2的接線,可以列出三個(gè)極的電壓方程:
U1= R1I1- + R12I2 + R13I3 (4a)
U2 = R21I1+R2I2 +R23I3 (4b)
U3 = R31I1+R32I2+R3I3 (4c)
式中,I1——流入接地裝置的電流。
I2——流入電壓極的電流。
I3——流入電流極的電流。
R1——接地裝置1的自電阻,即接地裝置的被測(cè)接地電阻。
R2——電壓極的自電阻。
R3——電流極的自電阻。
R23和R32——電壓極和電流極之間的互電阻,它們相等。
R12和R21——接地裝置與電壓極之間的互電阻,它們相等。
R13和R31——接地裝置與電流極之間的互電阻,它們相等。
測(cè)試時(shí)電流是從接地裝置流入大地,而從電流極流出,回到電源。取流入大地的電流方向?yàn)檎?,則I1=-I3。因?yàn)榱鬟^(guò)電壓極的電流極小,故可以認(rèn)為I2=0。又因三對(duì)互電阻相等:R23=R32,R12=R21,R13=R31,則方程組可改寫為:
(5a)
(5b)
(5c)
由式(5a)-式(5b),得U
(6)
由此可得接地電阻的測(cè)量值為:
(7)
在式(7)的等式右邊,diyi項(xiàng)R1為接地裝置接地電阻的真值,于是,后三項(xiàng)互電阻(R23- R12-R13)就為測(cè)量誤差:
(8)
從式(7)和(8)可知,測(cè)量誤差由三個(gè)互電阻構(gòu)成,而互電阻又是由各電極的相對(duì)位置引起,取決于各電極位置的布置。正確的電極位置的布置應(yīng)使
(9)
則測(cè)量誤差就可等于或接近于零。
如果電極周圍土壤電阻率是均勻的,兩個(gè)極的互電阻與土壤電阻率成正比,而與兩電極間的距離成反比:
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