接地电阻测量的三极直线法
1 三极直线法的接线
三极直线法是接地电阻测试中使用zui多和zui普遍的方法,测试时被测接地网1、电压辅助极2与电流辅助极3三点(极)按一直线布置。
在三极直线法测量中,这三个极如何布置呢,具体说,辅助电压极与辅助电流极与被测接地装置(网)的距离如何布置和掌握,这是测准接地电阻的关键之一。一般接地电阻测试仪器仪表都提供有两根辅助接地极,并配套有两根测试导线,一根40m,另一根20m。有些仪器,如日立kyoritsu 4150a表,的配套导线还更短。用这样的配套导线能否获得准确的测量结果呢?这是每一个测量者都十分关心的问题。
e 测试电源 a 电流表 v 电压表
1 被测接地装置,2 电压极, 3 电流极
d 接地网zui大对角尺寸, d13 接地网到电流极的距离
d12 接地网到电压极的距离,d23 电压极与电流极的距离
图2 三极直线法测量接地电阻的接线
2 三极直线法的测量原理
按图2的接线,可以列出三个极的电压方程:
u1= r1i1 r12i2 r13i3 (4a)
u2 = r21i1 r2i2 r23i3 (4b)
u3 = r31i1 r32i2 r3i3 (4c)
式中,i1——流入接地装置的电流。
i2——流入电压极的电流。
i3——流入电流极的电流。
r1——接地装置1的自电阻,即接地装置的被测接地电阻。
r2——电压极的自电阻。
r3——电流极的自电阻。
r23和r32——电压极和电流极之间的互电阻,它们相等。
r12和r21——接地装置与电压极之间的互电阻,它们相等。
r13和r31——接地装置与电流极之间的互电阻,它们相等。
测试时电流是从接地装置流入大地,而从电流极流出,回到电源。取流入大地的电流方向为正,则i1=-i3。因为流过电压极的电流极小,故可以认为i2=0。又因三对互电阻相等:r23=r32,r12=r21,r13=r31,则方程组可改写为:
(5a)
(5b)
(5c)
由式(5a)-式(5b),得u
(6)
由此可得接地电阻的测量值为:
(7)
在式(7)的等式右边,diyi项r1为接地装置接地电阻的真值,于是,后三项互电阻(r23- r12-r13)就为测量误差:
(8)
从式(7)和(8)可知,测量误差由三个互电阻构成,而互电阻又是由各电极的相对位置引起,取决于各电极位置的布置。正确的电极位置的布置应使
(9)
则测量误差就可等于或接近于零。
如果电极周围土壤电阻率是均匀的,两个极的互电阻与土壤电阻率成正比,而与两电极间的距离成反比:
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