接地电阻测量实验教学方法探索

王燕

摘 要：为了让本科生更好地理解和掌握接地电阻的测量方法，了解接地电阻的分类、实际接地装置的构成和实际测量方法等。接地电阻的测量不同于一般的电阻测量，需要对真实地网进行测量。从实际出发，让学生更好地掌握理论知识和实际知识的融合，达到学以致用的目的，激发学生的学习积极性。

关键词：接地电阻;测量方法;接地装置

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.17.174

1 目的

为了让学生更好地理解和掌握接地电阻的测量方法，接地电阻测量分两步走：首先在实验室里对学生进行理论介绍，介绍接地的分类以及接地的几个基本概念。然后讲解接地共分四类，并介绍不同接地需求的接地电阻阻值要求不一样。紧接着讲解什么叫接地体、接地线和接地装置等。让学生更好地把理论知识和实际知识融会贯通。

通常情况下，本科教学实验基本都是在实验室室内进行实验的，而接地电阻测量实验教学需要到户外或有接地网的实验大厅进行测量，需要同学之间的相互配合，接地网电阻的测量跟接地装置地网的面积有关系，测量地网所使用的电压极和电流极的线长短不一，还需要在合适的地方打下电压极和电流极地桩，把书本知识变成实际动手操作能力。首先要利用附近现有实验室以及周围建筑的接地，寻找带有单独接地网的实验室。随着科技的发展，科研活动场所增多，好多大型设备需要单独接地，会埋设单独接地网，有的地网是三角形埋设，地网装置部分连接线在地面是可以看得见的。通常采用三电极法测量接地电阻，就是按照著名的0.618法则进行接地电阻测量，将电压极置于0.618C就可测得其真值。电压极和电流极线的长度是根据地网面积的大小来估算的，其测量原理图如图1所示。

当在电流极与接地网之间施加工频电压时，便有工频电流I流过接地网。用电压表在1、2两点间测量电流I在接地电阻上的压降U，则接地电阻由下式决定：

（1）

用直线法测量变电所接地网以及高压实验大厅接地电阻时的电极布置以及点位分布如图2所示。

其中：G——被测接地网边缘;P——辅助电压极;C——辅助电流极;D——接地网最大对角线。

如图2所示，电压极和电流极的取值规则为测量用的电流极C离被测接地装置G边缘的距离dGC=（4～5）D和dGP=（0.5～0.6）dGC，D为被测接地装置的最大对角线长度，点P可以认为是处在实际的零位区内。如果想要准确地找到实际零电位区，可以把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC的5%，测量电压极P与接地装置G之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中間位置作为测量电压极的位置。把电压表和电流表的指示值代入公式（1）中，即可得到被测接地装置的接地电阻Rjd。

当被测接地装置的面积较大而土壤定阻率不均匀时，为了得到较可信的测试结果，使电流极离被测接地装置的距离增大，例如增大到10km，同时电压极离被测接地装置的距离也相应增大。如果在测量工频接地电阻时，dGC取（4～5）D确实有困难，那么当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，dGC可以取2D值，而dGP取D值;当接地装置周围的电阻率不均匀时，dGC可以取3D值，dGP取1.7D值。

2 方法

对参加实验的同学按寝室或学号现场分组，每组3～5个同学，具体分工同学们自由安排，把接地电阻测量仪（传统的和异频的仪器）、导线、电极、锤子等拿到测量现场，如发现现场电极生锈了，接触不良，用挫刀挫一下，保证接触好，以便测量准确。

实验地点、地网大小及电极取值如上表1所示。所有布线方式均可以采用电压极线和电流极线平行布置或三角形布置，根据场地实际情况，方便布线的方式由同学们自行选择确定。指导老师会在每个点去现场指导，在每个测量点并配备研究生助教进行指导。所有学生按照图2对电压极进行移动三次，然后取平均值，三次结果应近似相等，否则要重新布线测量。测量完毕，按分工进行收线、从地里取出电极等，把所有设备还回实验室。

测量工具有传统的手摇式电阻测量仪和现代的异频电阻测量仪，让同学们进行对比测量，传统的测量简便，不会有电磁干扰;现代的测量仪，周边电磁干扰会对测量设备有影响，因此会对测量结果造成影响。

3 测量仪器及工具每组手摇式接地电阻测量仪1台、128Hz异频电阻测量仪1台、电线2捆、电极2个、锤子1把、锉刀1把、剥线钳一把、皮卷尺一个等。

4 注意事项

测试电流线长度取地网对角线长度的5倍以上（平行布线法）或者2倍以上（三角形布线法），电压线长度为电流线长度的0.618倍（平行布线法）或者与电流线长度相等（三角形布线法）。

5 实验效果

同学们对这个实验测量很感兴趣，试验是对整个电气工程的学生开设此实验，15个班，大约540人左右，该实验对学生毕业后到工作单位，非常有用。如果单位需要进行此实验就可以直接上手工作。这个实验是其它模拟实验所不可比拟的。

参考文献：

[1]何金良，曾嵘.电力系统接地技术[M].北京：科学出版社，2007.

[2]邹建明.大型地网接地技术的研究[D].浙江大学，2003.

[3]徐华，文习山，黄玲.大型变电站接地网的优化设计[J].高电压技术，2005.

[4]解广润.电力系统接地技术[M].北京：水利水电出版社，1991.

[5]李谦.电力系统接地网特性参数测量方法及其工程实践[M].华中科技大学出版社，2013.