防雷接地电阻测试中电压极位置探索研究

彭彪++陈道辉

摘 要：接地电阻是接地系统的一项重要指标，是衡量接地电阻是否符合设计要求的重要参数。接地电阻受很多因素的影响，传统的测量方法很难准确的测量，利用三极法进行接地电阻的测量可以最大限度的减少测量误差，提高测量效果。三极法主要包括直线法和夹角法，在测量时根据不同的情况，选择合适的方法进行测量，提高测量的准确度。三级法是接地电阻一种比较常用的测量方式，能够准确的测量接地电阻的阻力，为相关行业提供依据。该文主要讨论三极法测量接地电阻时电压极补偿点位置。

关键词：三极法测量 接地电阻 电压 极补偿点 位置

中图分类号：TM5 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0084-02

三极法测量接地电阻时有一个难点需要我们进行深入分析，就是电压极补偿点位置的确定。在三角法测量中可能存在其它的电压极补偿点位置，在测量时确定补偿点能够提高测量的精确度，从而提高工作质量。

1 接地电阻概述

接地电阻主要包括接地引线电阻、流散电阻、接地极与相接触土壤的接触电阻以及接地极自身的电阻。其中流散电阻是指电流流经接地极向地中流散时遇到的土壤电阻，在实际生产活动中，我们把流散电阻看做近似接地电阻。这是因为接地极、引线都是金属制作的，他们的阻力很小，流散电阻比引线电阻大很多，所以在实际工程建筑中，工作人员一般把接地极引线的电阻忽略不计。

接地极表面材质比较光滑，而土壤不具备这种光滑度，土壤与接地极是点接触的关系，他们之间有接触电阻存在。假设土壤类型只有一种，这时如果把垂直接地极直接埋入水平接地极中，二者存在的接触电阻会小很多，即便是水平埋设的接地极，又会有大量的孔隙存在，经过雨水的渗透后，孔隙会逐渐接触良好，从而形成良好的接触，这是接触电阻很小，人们通常把他忽略掉。

所以接地电阻可以定义为：有接地电流流入接地极，接地极的电位比接地电流流入前高，这样就形成一个接地电阻。但是这一定义需要有两个条件作支撑，第一：忽略归路电极对待测接地极的应此昂以及直流电流产生的电化学现象等；第二找到不因接地电流引起电位变动的点，减少测量误差。

2 接地电阻测量误差分析

三极法测量接地电阻时，可能会存在大量的影响因素，因为这些因素的影响，使得接地电阻测量值与真实值之间存在误差，下面我们具体分析他们之间的误差。

2.1 电极电压

如图1，如果把接地极看做一个半径r的半球形电极，为了便于研究与计算，我们将电流施加在电流极C和接地极E之间，这时电流流入接地极，电流和分别流出电压极和电流极。可以得到如下公式：

2.2 差值结果讨论

一般情况下，在测量接地地极时，流过电压极的电流相对比较小，在实际工程中可以忽略不计；接地极电流=电流极的电流，但是二者的电流方向是相反的，即=-。

经过分析我们得到接地极E和电压极P之间的电压差U的公式：

由此可以得到接地极的接地电阻R的测量值：

测量值与真实值之间的差值△R为：

如果三极电流满足电阻公式条件：

在满足（7）式的前提下，测得的才是接地电阻的真实值。

3 三极法补偿点的位置分析

3.1 三极法补偿点的重要意义

三极法测量接地电阻是目前国内外最常用的方法之一，它具有其他测量方式没有的特征。我国我国市面上采用的0.618补偿法与三角法补偿法都是三极法的延伸一种方法。使用三极法测量接地电阻，主要受大地趋附效应、激光极化效应、地中电场影响、地下管道的金属预埋件以及电流极与电压极引线之间的互感等因素影响，除了这些因素之外，补偿点的位置对接地电阻的测量也有着很重要的影响，在测量的过程中。如果补偿点的位置确定不精确，会增加测量误差，甚至会出现测量错误的现象。造成这种情况的原因主要是三极法测量接地电阻的原理比较所致。如果准确找到了补偿点的位置，会使测量结果更加准确，最大限度的减少误差。

3.2 三级法测量接地电阻补偿点的确定方法

接地电阻是接地电流流经接地体时，接地体到无穷远处为0电位参考点的电位差与接地电流的比。从理论方面来说。将电压极P安置在离待测位置无穷远的位置才能测出待测接地极的真实接地电阻。但是在实际工程中，电压极是不可能布置到无穷远的，由于电流计的存在，通过接地极的电流不是自由流散的，这种情况下，电厂就会发生畸形，而我们未来测得接地电压的真实值，往往会经过精密的计算找到一个位置，这个位置能够将电流极与接地极对电压极的影响相互抵消，从而求得接地电阻的真实值。

3.3 三极法测量中补偿点P位置分析

在三极法测量中补偿点P移动轨迹图如图二所示，在进行补偿点P位置分析时，我们假设EP和Ec之间的夹角为0，P点的坐标为（x，y），那么有

，通过计算可得得到公式

经过严密的计算与分析，得出p点的轨迹走势图p（x，y），p点轨迹曲线与x轴相交于两个点，这两个点在坐标轴上非别为：（0.618d，0）和（1.618d，0）。

从图2中我们可以得到如下结论：

①如果补偿点P，在闭合曲线轨道的内部，那么所测量的值比真实值要打；

②如果补偿点P，刚好在曲线位置轨迹上，这时测量值与真实值相等

③如果补偿点P，在位置轨迹外部，则此时实际测量值小于真实值；

3.4 三极法测量接地电阻P位置总述

我们通过对三极法测量接地电阻原理的分析与研究，在此基础上找到电压极P点的位置曲线，而我们在使用直线布置法观察各个补偿点的具体情况时发现，当电流极与电压极分别位于待测电极两侧时，我们是测不出真实的接地电阻的，这时测得的接地电阻只能无限的接近真实值。然后经过误差分析发现，当电压极点位于P点位置轨迹内部，这时测量值大于真实值；而当电压极位于P点位置轨迹上，这时测量值与真实值相等；而当电压极位于P点位置轨迹外部时，真实值大于实际测量值。

在补偿点的位置分析中，假定土壤层是均匀的，而实际上土壤层的分类、分层方法比较复杂，我们这里并没有对分层土壤的接地电阻的测量误差进行分析、了解。通过以上的研究我们还发现，在实际工程中使用三极法测量接地电阻，需要很长的电流极和电压极引线，这是三极法测量接地电阻的一大缺陷，造成这一缺陷的原因主要是我们在分析计算时所使用的地模型不同，为了更好的测量接地电阻的电压值，需要人们积极研究，不断突破新的技术难点，确保测量的接地电阻的电压值更加精确，为实际工程建设打下坚实的基础。

4 结语

三极法测量接地电阻的电压值是一种比较精确地测量方法，能够最大限度的减少接地电阻真实值与测量值之间的误差，因此被广泛应用实际工程建设中。在利用三极法进行测量时也会受到很多因素的干扰，需要测量人员在测量的过程中，尽量避免这些干扰因素，其中电压极补偿点位置是其干扰因素中最重要的一项，在测量时要通过精密的计算，根据具体情况，准确的布置补偿点的位置，最大限度的减少测量误差。

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