1、接地系統的測量技術設計接地裝置時，為了保證接地裝置正常運行，必須對兒個重要參數進行測 量。本章第一節介紹了接地的模擬實驗法，是后續兒節測量法的基礎。第二節介 紹了接地電阻測量的三種方法：電壓電流表法、比率計法和電橋法。土壤電阻 率是決定接地體接地電阻的重要因素，故笫三節介紹了測量方法。為了確保人身 安全，還必須測量接觸電壓、跨步電圧和電位分布，第四節引入了相應的測量方 法。9. 1接地的模擬實驗法9. 1. 1模擬實驗設計復雜形狀接地電極時，設計者要導出接地電阻的計算公式是很困難的。 這時，釆用水槽模擬實驗法推算接地電阻會更簡便。模擬實驗是科學實驗的一種 基本類型，它是通過模仿實驗對象制作模型

2、或模仿實驗的某些條件來進行實驗的 一種實驗方法。9. 1.2水槽模擬實驗法水槽模擬實驗法已經有很多研究分類，其中推定電容量和推定電位分布這類 研究最具代表性，被稱為電解槽模擬實驗法。水槽模擬實驗所須的實驗設備有: 水槽、水槽中的媒介、電源、電流表、電壓表、模擬接地電極等。本實驗是進行 接地的模擬的實驗，故水槽必須做成與均質大地相似的環境。水槽實驗如圖9.1 所示，用充滿自來水的水槽模擬勻質大地。-©圖9.2金屬歸路電極從測量精度觀點來看，水槽盡可能大，但不一定是山金屬材質制造。在接地 模擬實驗時，歸路電極是必要的。故當使用絕緣材料合成樹脂來制作容器時，必 須放入半球狀金屬制網狀電極作

3、為歸路電極。如圖9.2當金屬制歸路電極是水槽 時，水槽面積有效利用是有益的。可以考慮選用電解質溶液作為水槽中的媒介。 研究發現自來水的電阻率隨溫度變化，是其中最方便的。本書用自來水設置水溫 檢測器測定溫度，從而計算電阻率。作為電極材料，導電性越高越好，故一般采用加工的銅、黃銅。在使用它們 之前，需要在電極表面進行脫脂。采用較小的電極模型時，水表面張力會使電極 表面和水不能很好粘土，這會影響測量結果。電源使用工頻電源，且必須接入絕 緣變圧器把電源與配電系統的接地隔開。接地電阻是在電流流入接地電極時，把 相對于無限遠點的接地電極的電位升除以注入電流除得到的商。電壓表一端在模 擬電極上，另一端連接處

4、因水槽制成材料不同而不同。若為金屬材料，則接在水 槽上；若為絕緣材料，則接在歸路電極上。在水槽模擬實驗中，如圖9所示, 模擬接地實驗的電位升和注入電流分別由電壓表和電流表測量。接地電阻的大小范圉，如嚴密地從理論上來說，應包含無限遠方的大地，而 在水槽模擬實驗中，只能做出有限大的水槽。水槽有限性引起的誤差可以通過半 球電極和半球水槽如圖9.3來研究。x dx圖9.3半球形水槽如圖9.3半徑為“半球狀接地電極中，注入電流以放射狀流出。假設離半球 中心距離r的地方有半徑為r的半球形水槽，水槽電阻率為P o離球中心距離為dR = P(9-1)x的地方，厚度dx處電阻為:2 nx2dR與離電極的距離x的

5、平方成反比。而離電極表面xh。至無限遠X-°°處對dR 積分便可以計算半球電極真的接地電阻R，即：r 8r=ror=c dR =r-=Jr=ro2開丿0 乂2 P _丄廣 2 nr0.2nl xjro忽略了水槽外側的分布電阻AR,會使測量結果產生誤差。不妨把這個誤差 稱為中止（中途停止）誤差e%,計算公式為：e=x 100 = x 100%從公式中可以得出結論：誤差G由r0/r決定。(9-2)(9-3)表91水槽大小和中止誤差水槽的半徑r中止誤差£/%2r0505r02510r0102Oro5從表91可以得出結論，當=20"，即水槽的半徑是模擬半徑的20

6、倍時，誤 差丘是5%o當模擬比水槽做得更大時，誤差變小。實際實驗中，不管水槽做得 大小如何，中止誤差是不可避免的。雖然接地電阻的推定精度山是山中止誤差決定，但是有改善推定精度的方法。在半球電極實驗中，其接地電阻真值在理論上 是不清楚的，但利用實驗算出中止電阻分量是可行的。AR由具體實驗條件（水 槽的大小和形狀）大致決定，兒乎不受水槽模型形狀影響。形狀引起的接地電阻 的變化是在電極附近發生的，而對遠方影響很小，故對于用半球之外的電極實驗 時，使用半球做實驗可以在一定程度上修正測量值。下面講述比例尺的換算方法。當電極形狀一定大小相似變化時，接地電阻R 可表示成：式中L一電極規模特征的尺寸，m K是

7、III形狀決定的系數。Ri圖9.4相似的接地電極如圖9.4所示，把相似的接地電極的尺寸取小和再把它形狀固定起來并且大 地電阻率乂固定不變時，接地電阻與接地電極尺寸成反比。即有下式的關系：Ri圖9.5大地電阻率變化后相似接地電阻現在，如圖9.5所示，大地電阻率變化時式95變成如下那樣:RjL Pl L2 =R2P2 L1式中R原型電極的接地電阻，Q；R2模擬電極的接地電阻，Q;M縮尺率(總);P大地電阻率，Q-m：Pm實驗時用的煤質的電阻率，O-nioRi = R2-m(9-7)Pm上式可以從模擬接地電阻推定原型電阻。9.2接地電阻的測量9.2. 1接地電阻測量的目的接地裝置接地電阻的測量通常基

8、于如下六個目的：1. 取得建筑物防雷保護，建筑物內設備防雷保護及有關人身安全所必需的 設計數據。2. 對計算值進行校核，以檢驗計算方法的正確性，為新的計算方法或軟件 的推廣應用提供依據3. 測量接地裝置的真實接地電阻，檢查新接地網的接地電阻是否達到設計 要求，檢查舊接地網的接地電阻是否發生了變化。4. 確定無線電發射機發射電路接地裝置的合適性。5. 確定防雷保護接地裝置的合適性。6. 確定山于電力系統接地故障電流引起的地電位升及在整個地段內的電位 變化。用于現以場測量接地電阻的方法，總的來說，都是以“導線一大地為回路， 依據電極布置的要求，用補償法進行測量。但是按照所使用的電源不同，測量方 法

9、分為直流法和交流法兩類；乂按讀取數據和儀表的不同，分為電壓-電流法、 比率法和電橋法。這些方法既有其優點乂有其不足和局限性，選取時應根據實際 的測量目的及測量對象作出適當的選擇。9.2.2測量接地電阻的基本原理測量接地電阻時，通常是根據其意義進行測量的：接地電阻是電流I經接地 體流入大地時接地點U和I的比值。測量方法為：在接地點注入一定電流，如圖9.6所示。為簡化計算，不妨設 接地體為半球形，可以算得距球心X處電流密度為：J =亠(9-8)2 JTX2式中 J 距球心為X處的球面上電流密度，A/m2；I 一接地體入地的電流，A：X距球心的距離,mo不妨設無窮遠處電勢為零，P為土壤電阻率，電場中

10、任意兩點電勢差等于電 場強度在兩點間的線積分，即E二Jp,則距接地球心X(X> r_g)壓為：U=fx-E dx=JX<lx=I"(9-9)丿 82irXirxJoo由上式得，電極1、2之間的電勢差為：電極3使1、2之間出現的電勢差為:%誌估-亡）電極1、2之間的總電勢差為：U = U12 + U；2 "化斗 + 一工）2ir rg d12d23 dis/由此電極1、2之間呈現電阻為：(9-10)(9-11)(9-12)(9-13)%接地體1的接地電阻實際值為：UP /11 . 11 =I2n red丄2Q23dis/R =丄 2叫(9-14)式中R接地體的實際

11、電阻，n；rgS地體的半徑，m。要使實際接地電阻R等于測量的接地電阻Rg,就必須使式（9-13）與式（9-14） 相等，即：- + - = 0心2 23d13令di2=d13,d23=(l-a)d13,R入式(9-13)得：占1=0 l-a a a2 + a - 1=0a=0.618(9-15)即 解得如果在半球形表面，電流極不置于無窮遠處，電壓極就必須放在電流極和被 測接地體兩者之間，距接地體0618血處，這種測量接地電阻的方法被稱為0.618 法或補償法。當假設的前提為：接地體為半球形，球心位置電阻率一致和忽略鏡 像的影響時，這一結論的應用才是有范圉的，但是實際中接地電阻大多數為帶狀、 管

12、狀和管狀形成的接地網。測量結果的差別程度隨極間距離d“的減小而增大。 當等位面距其中心越遠，不論接地體的形狀如何，其形狀就越接近半球形，并且 在論證一個電極作用時，忽略了另一個電極的存在，也只在極距足夠大的情 況下才能減小誤差。實際地網是介于圓盤和圓環兩者間的網格狀，用上述論證方 法，可以證明當接地體的圓盤（圓盤半徑為r）,電極布置采用補償法時，其測量誤差G為sin1 話）（9-16）取不同的山3代入式（9-16）可隸得相盒的誤差，笳表9-2所示，表中D為 圓盤直徑。表122采用不同電極距離測量圓盤接地體接地電阻電極距離d25D4D3D2DD誤差£ (%)-0.057-0.089-0

13、.216-0.826-8.2從上表可知，用2D補償法測量圓盤接地體的接地電阻時，其誤差比較小（小 于 1%）。不妨設接地網為圓環接地體，接地導體的直徑d=8mnr地網半徑i=40mm, 取不同的弧值，采用補償法，按式（9J6）計算其相應測量誤差巳結果如表93 所示。表93 用不同電極距離（d】3）測量圓環接地體接地電阻誤差ED135D4D3D2D巳）-0.0322-0.0595-0.138-0.498山表9-3和表92知，以D或2D （為圓環直徑）補償法測量接地電阻時， 誤差均小于1%。釆用2D補償法時，測量電極的布置是電流極距離地網中心 d13=2D,電壓極距地網中心是d12=0.61 &a

14、mp;d3=l235D。DL47592接地裝冒工 頻特性參數的測量導則規定：當被測接地裝置的面積較大而土壤電阻率不均勻 時，為了得到較為可信的測試結果，建議把電流極離被測接地裝置的距離增大, 例如增大到10 km,同時，電壓極離被測接地裝置的距離也相應增大。如果在測 量工頻接地電阻時，取45D值有困難，那么當接地裝置的土壤電阻不均勻 時，兀可以取3D值，弧取17D值。當接地裝置周圍的土壤電阻率較均勻時, 弧可以取2D值，弧取D值。9.2.3測量接地電阻的方法一、電壓-電流表法電壓-電流表法是常用的一種測量方法，其接線如圖9.7所示，測量時只需測 得伏特表和安培表的示數，然后計算接地電阻：R =

15、 Y（9-17）式中 R接地電阻，G；U實測電壓，V；I實測電流，Ao此方法的最大優點是不受測量范圍限制，小到0.1G （如大電流接地系統的 接地電阻）大到100Q及以上的接地電阻都能測量，而且測量結果也比較準確。 此方法不足的是：測量需要獨立的電源；測量的準備1：作和測量過程較繁瑣；測 后需經過計算才能得岀接地電阻的值。故對于大型接地網，如220kV及以上的 變電所的接地網或當接地網對角線D>60不能采用比率計法和電橋法時，應采用 電壓電流表法。圖9.7用電壓電流表法測量接地電阻的接線圖二、比率計法比率計法的簡化原理接線如圖9.8所示。山圖可見，被測接地體、串聯的附 加電阻Rii和接地

16、棒與起測量作用的主要部件（擁有兩個框架式線圈r）相連。測 量時，流比計指針偏轉的角度與流入兩框架式線圈里的電流比成正比 12（r + R"） = I或氐= （r + Rn） oMC-07和MC-08型接地電阻測量儀就是利用這個基本原理制成的故只要測量前把流比計的刻度用電阻校準，測量 時就可以直接讀出接地電阻來。圖9.8流比訃型接地電阻測量儀的簡化原理圖三、電橋法（也稱電位法）電橋法的原理接線之一，可參見圖9.9,調節滑動變阻器電阻r使檢流計（P） 指針指零，則有R尸半。取k=n,n稱為電橋倍率，k為倍率電阻并 聯系數，并根據這個基本原理制癥接地電前測量儀（如ZC-8）o只要測量時調節

17、 滑動變阻器r使檢流計指針指零，就可直接從表盤上得到接地電阻值（Rd二nr）。QTOR.圖9-9 1接地體；2接地極；3電流極；P檢流計；r滑動電阻；T實驗變壓器山上述可知，利用接地電阻測量儀測量接地電阻，不但方便簡單，而且不需 要另外配備獨立電源，但是被測接地裝置電阻不在其測試范圉之內時不能采用。 從上述的各種測量方法和原理接線圖中可知，無論釆用哪種方法，測量時都需要 敷設兩組輔助性質的接地體。一組是用來構成流過被測接地裝置的電流回路，稱 為輔助接地體（或稱為電流極）；另一組是用來測量被測接地裝置與零電位點（大 地）之間的電壓，稱為接地棒（或稱為電壓極）。但是，除了電壓電流表法需要 現場準備

18、，對按電橋法和比率汁法原理制成的接地電阻測量儀，一般都帶有配套 的輔助接地棒和接地體以及相關的連接導線。9. 2. 4影響接地電阻測量結果的因素及消除方法山于受到各方面因素的影響，發電廠接地網接地電阻的測量結果產生了很大 誤差。大型的接地網一般要求接地電阻阻值很小，受不利因素制約，測量時外界 干擾帶來的相對誤差，常使得測量結果不能客觀真實地反映接地網工作情況。測 量結果的不確定性，不但會帶來經濟損失，例如地網誤改造，損壞設備等，而且 可能還會帶來嚴重的安全隱患。故保證地網接地電阻值在合格范用內，是設備正 常、安全運行的基礎。特別對于防雷接地而言，接地電阻越小，瞬間將兒千安培 的雷電流引入大地的

19、能力也就越好，被保護對象也就越安全。正確選擇接地電阻 的測量方法，消除影響接地電阻測量值的不利因素是十分必要的。下面從外界干 擾和測量回路本身因素兩個方面探討一下如何消除這兩方面的影響。一.外界干擾的來源及消除的方法受電力系統零序電流的干擾，以及高頻干擾等各種干擾，接地網接地電阻的 測量結果產生了很大的誤差。同時，必須注意測量的過程引線互感對測量結果的 干擾。如何消除這兩個方面的影響，則需要筆者在試驗中掌握方法。下面分別闡 述如何消除這兩方面干擾的影響。1 消除接地體上的零序電流干擾川1于負載的不平衡,35KV直配線、110KV 聯網的電廠，經接地體總會有一些零序電流流過，給測量結果帶來誤差。

20、筆者廠 可以采用試頻大電流法，即增加測量電流的數值，來消除零序電流對接地電阻測 量值的影響。這樣做不僅可以提高信噪比，減小測量誤差而且可以利用兩次測量 的結果，對數值進行校正。2消除引線互感對測量的干擾。為此，研究者在測量接地網接地電阻時， 可以采用三角形布置電極，電流極引線的截面山電流值大小決定；電圧極引線截 面不應小于101.5平方毫米；電流極與電壓極的引線應相距510米；而電流 極引線截面角度山電流極與接地體之間距離決定。這樣就可以減少引線互感對測 量結果的干擾。3接地電阻測量結果的準確性，是研究者判斷接地是否良好的重要手段之一。如果測量結果不準確，這不僅浪費人力物力財力，還會給接地設備

21、帶來安全 隱患。故，在實際工作中，科學地制定測量方法，正確使用測量工具，減少外界干 擾，科學得出準確數據，是接地設備能夠安全可靠地運行的重要保證。二、影響與解決問題接地電阻測量回路本身因素和地網環境，對接地電阻的影響是顯而易見的。 在測量中應該避免不利因素的影響，才能保證測量結果的準確性。那么，測量時 會出現哪些問題，這些問題應當如何解決，讓筆者來一一列舉：1 測量線方向不對,距離不夠長。解決方法:找準測試線方向，接地體與電流 極，電壓極之間的距離應符合規定。2.電流極接地電阻過大。解決方法:在地樁處澆水或用降阻劑降低電流極接 地電阻。3測試夾與接地測試點接觸電阻過大，解決方法:將接觸點用鋰刀

22、或砂紙磨 光，然后再用測試夾線夾子充分夾好磨光觸點，來降低接觸面電阻。4. 儀器準確度下降等儀器使用上的問題。解決方法：研究者可以采取重新 校準為零的辦法，提高其準確度。接地電阻測量時，還會受到地網所處環境的影響。例如土壤結構不均,地質不 一，干濕程度不一樣，并且具有分散性。對于地表面雜散電流，特別是架空地線, 電纜外皮，地下水管等，對測試結果影響特別大。如果碰上這樣的問題，研究者可 以在接地網上選取不同的點，然后對這些點的測量結果取平均值。9.3 土壤的電阻率的測量土壤的電阻系數是接地工程的重要參數，是決定接地體接地電阻的重要因 素，要進行土壤電阻率的測量。一般來說，電力系統中測量土壤電阻率

23、的口的為 了進行接地裝置的設計，而接地裝置設計要達到兩個要求，一是接地裝置之上的 地表面的接觸電圧和跨步電圧滿足人身安全的要求；二是接地電阻滿足要求以保 證設備的安全運行。接地極埋在電阻率極高的上層土壤的極端情況除外，位于接 地極或鄰近接地極附近的大地表面的位置，電位梯度主要是上層土壤電阻率的函 數，而此處接地極的電阻卻主要是深層土壤電阻率的函數，而且在接地裝置的尺 寸非常大時更是如此。不同性質的土壤，一般會有不同的土壤電阻率，就連是同 一種土壤，山于溫度和含水量等不同，土壤電阻率也會隨之發生顯著的變化。故 為了在進行接地裝置設計時有正確的標準，讓所設計的接地裝置更符合實際工作 的需要，使用最

24、小的投資來達到最理想的設計結果，必須進行土壤電阻率的測量。在接地裝置的設計過程中，為了使設計結果更切合實際，經濟實用，土壤電 阻率應采用現場實測數據。9. 3. 1測量電阻率的方法如下一、極法圖9.10電極法測量土壤電阻率示意圖 d單極接地體的直徑；L單極接地體的長度通過測量簡單的接地裝置的接地電阻，如圖9.10所示，再計算出土壤電阻 率。首先在測試點埋設簡單的接地體，例如：一根直徑為25mm,長2.53m的 圓鋼，或者直徑為50mm,長253m的鋼管，還可以采用一根40mmx4mm,長 1015m的扁鋼，埋入07l0m的地下。然后采用接地電阻測試儀或者電壓表 電流表法來測量單根接地體的接地電

25、阻值Rd。若采用單根垂直接地體時，土壤電阻率為：(9-18)式中，p所測處土壤電阻率，L鋼管（或圓鋼）接地體埋入地中的深度，也就是該接地體的長度， d鋼管外徑或圓鋼直徑,m；Rd實測單根接地體的接地電阻，若采用水平埋設的接地體時，該處電阻率為：p =（9-19）lnbh式中p測量處的土壤電阻率，Qm；L水平埋設的接地體總長,m;h水平接地體埋設深度，m;b扁鋼截面寬度,m;Rd單根水平接地體實測接地電阻，血上述測量方法兒乎都是反映埋設單根接地體附近處的土壤電阻率，不能代表 面積較大地域的土壤電阻率，故用上述方法測量的土壤電阻率有較大誤差。同時, 在所測的單根接地體的接地電阻中，包含連接導線與接

26、地體的接觸電阻，故在實 際工程中很少采用單極法。（一）兩極法圖9.11兩極法測電阻率的原理圖兩極法的原理如圖9.11所示,首先在被測區域插入電流極A和B在A、B 之間施加電流，然后將電流表接入回路中測量電流I,最后將電極B看作零點位， 電壓等于電源電壓E,其中電源一般用電池充當。雖然這樣就可以得到接地電阻 R = p但是這僅僅是粗略的估計。如果電流極半徑為r,且采用標準半球電極, 則由半球接地極的接地電阻計算公式可以得到被測區域的電阻率p為：p = 2irrR(9-20)但是這只是粗略的佔計。現場測量可以采用Shepard ±壤電阻儀進行粗略測量。 該儀器不但可以在額定電池電壓的基準

27、上將電流刻度標定為電阻率刻度，而且通 過將電極打入地中或挖掘區土壤的側壁或底部，可在短時間內對小型土壤區域進 行大量測量。該測量儀包括兩個鐵電極，一個尺寸較大而相比之下另一個尺寸較 小，二者都附在絕緣桿上。在測量時，電池的正極通過一只毫安表連接到較大的 電極上，而電池的負極則連接到另一電極。這種儀器還有一個特點就是便于攜帶。 (二)四極法采用四極法測量土壤電阻率時，其接線如圖9.12o假設電極的埋深為L,電 極間距為a,并在電極5、C2間施加電流，那么5、C2電極在電極片、P2上產生 的電壓分別為：(9-21)則兩極間的電位差為:故U = u U =匹1212 2na(9-23)2na (U

28、-U )i=2ira y= 2iraR(9-24)(9-22)式中R實測土壤電阻，G； p土壤電阻率，Q-m；a電極間的距離,m；UP、P2點的實測電壓，V；o由式(9-24)可知，當a已知時，測量玖、P2兩極間的電壓和流過的電流, 即可算出土壤的電阻率。四極法測得的土壤電阻率，與電極間的距離J有關， 當a不大時所測得的電阻率，僅為大地表層的電阻率，隨著電極的埋深，a也相 應增大。一般測得的p值是埋深為0.75a處的值。為測得土壤深層次的土壤電阻 率，應取不同的a值(如a=l0,20,30,40等)進行兒次測量。除上面方法可測電阻率之外，具有四個端頭的接地電阻測量儀，均可用于按 四極法測量土壤

29、的電阻率。用四極法測量土壤電阻率時，可以用直徑2cm左右， 長0510m的圓鋼或鋼管作電極，山于接地裝置的實際散流效應，四根電極間 距應該相等且在20m左右，埋深應該小于極間距的0.05倍。同時為使測量結果 更確，測量變電所的p值時，應取34點以上測量數的平均值作為測值。OUOO OjPV£7777777777J/ /-1aaa圖9.12四級法測土壤電阻率的實驗接線考慮季節變化對電阻率的影響，將上述方法測得的電阻率p乘以季節系數p 才是一年中最大的電阻率，即：Pmax = OP(9-25)式中 (P-季節參數，其值如表12-4,測量時如大地比較干燥，取表中的較小 值，比較潮濕時，則取

30、較大值；p實測土壤電阻率，Qin： pxnax土壤最大電阻率，Qm。表124接地裝置的季節系數(P值埋深/m水平接地體長23m垂直接地體0.51.4-1.81.2-1.40.8-11.25-1.451.15-1.325301.0-1.11.0-1.1用四極法測量時有以下注意事項：1. 測土壤電阻率時盡量避開地下的管道等，以免影響測試結果。2. 測土壤電阻率不要選擇在雨后土壤較濕時測量。3在給已運行的變電所測土壤電阻率時，電流要受到地中水平接地體的影 響，故測量時要找土質相同但遠離接地網的地方。4. 為了了解土壤的分層情況，應改變a值進行測量，例如a=10、20、30、 40、50m 等。5.

31、為了全面的了解電阻率的水平方向的分布情況，應在被測的區域內找多 個不同的點（一般46個點）進行測量。9.3.2測量時注意事項以及要求（1）地下管道的影響測量區域靠近居民區或工礦區時，可能會有地下水管等具有一定金屬部件管 道。那么，這時應把電極布置在與管道垂直的方向上，并且要求最近的測量電極 （電流極）與地下管道之間的距離不小于極間距離。否則，將會影響電阻率的測 量結果。（2）土壤結構不均勻性的影響土壤結構不均勻性對土壤電阻有很大的影響，故不應該在在有明顯的巖石、 裂縫和邊坡等不均勻土壤上布置測量電極。故為了得到較可信的結果，可以將測 量場地分成多塊，并分別在每塊上測量。（3）測量要求為了讓測量

32、結果更接近實際運行結果，測量時所用的接地體、接地棒和輔助 接地體，最好采用與設計或實際安裝的尺寸相同的對應裝置。一般是埋設長2.5m、 直徑50mm的鋼管。但是若土質堅硬，可采用長2.5m、直徑25mm的圓鋼。若 設計或安裝的是扁鋼接地體，則可采用長1015m的40mmx4mm扁鋼。9.4接觸電壓、電位分布和跨步電壓的測量圖9.13測量設備接觸電壓的實驗接線1接地體；2接地極；3電流極；4電氣設備為確保人身安全，應對1000V及以上的電氣設備進行接觸電圧的測量；在 發電廠和變電所附近，經常有人員來往的地方，應做電位分布和跨步電壓的測定, 以防在發生接地故障時，這些地方出現過高的、危及人們生命的

33、接觸電壓和跨步 電壓。通常把距接地設備水平距離為o8m處，以及沿該設備外殼（或構架）垂 直于地面的距離為l8m的兩點間的電壓，稱為接觸電壓。當人體接觸到這兩點 時，就要承受接觸電壓。對接觸電壓的測量，實際上是對這兩點之間的電壓進行 測量，如圖9.13所示。接地體的周圉有較大的電流密度，這也導致電壓降也較 大，同時電流密度乂與距離接地體距離的平方成反；故在接地極的一定范圍外, 電流密度接近于零，該處可當做大地的零電位點。當電流經過接地裝置時，會在其周圉形成的不同電位分布，可用下式表示, 即UY =U（9-26）A X g式中，Ur離接地體距離為X處的電壓，V；U廠接地體的電壓，V：甩一接地體的半

34、徑,m；X離接地體的距離，m。所謂跨步電壓，就是指電氣設備發生接地故障時，在接地電流入地點周圍電位 分布區行走的人，其兩腳之間（大約相距0.8m）的電壓。當人體兩腳接觸該兩 點時，就會承受跨步電壓。一般地，應該選擇經常有人出入的地方測量電壓分布 和跨步電壓。在接地體最近處，其測量間距約為0.8m,選57點進行測量，之 后的間距可增加到5-10m, 一般測到2550m遠處便可。通常釆用直徑810m, 長約300mm的圓鋼做測量的接地極，將其埋入地至5080mm便可；如果要在 混凝土或磚塊地面進行測量，采用26cmx26cm的銅板或鋼板作接地體，銅板或 鋼板壓上重物，板下的地面用水澆濕，這樣可使銅

35、板或鋼板與地接觸良好。9. 4. 1接觸電壓的測量采用電壓電流表法測量電氣設備金屬外殼（或構架）的接觸電壓，試驗接 線如圖9.13所示。接觸電壓取被測設備金屬外殼（或構架）上高l8m處和距設備外殼水平距 離0.8m處兩點間的電壓值；測量時需用高內阻抗（大于1000）的電壓表；測 試電流應通過被測設備的金屬外殼（或構架）接地裝置圖9-13。應在接通電源 后同時讀取電壓表和電流表的示數，此時的電壓表示數U就是對應于測試電流值 I的接觸電壓。山于接觸電圧的大小與通過接地裝置入地的電流成正比：當最大短路電流為I時，對應的接觸電壓應為：max(9-27)U =U丄晉=UxkjcmaxI式中 u對應實驗電

36、流值I的接觸電壓，V；I 一經設備外殼和接地裝置入地的實驗電流值，A；I發生接地故障時通過接地裝置入地的最大短路電流，A;maxU 一對應I 的最大接觸電壓，V； jcmaxmaxK-I 與測試電流I比值。max9. 4.2電位分布及跨步電壓的測1，接地體；2'電壓極；3'電流極測量跨步電壓時，應取沿著接地體徑向（垂直接地體）方向的表面上相距0.8m的兩點間的電壓（兩點對地電位差）。在測電位分布時，應先將接地棒（電 壓極）插入零電位處（距接地裝置約25m）,測出接地裝置對地電圧最大值Uf 如圖9.14所示。然后將接地棒沿著需要測量的地帶移動，測出1, 2, 3,，n-1, n各

37、點對接地裝置的電壓U5，Uq,，U , U，可求出對地電位分別是：123n1nU 孑（Ud-uju2d=（ud-u2）(n-1)d=(Ud-Un-1采用電壓電流表法測量，接線如圖9.14所示。施加電壓后，測試電流I經 接地裝置入地。在幕近接地裝置處，取0加的間距，選取57個點測量，之后可增加間距，比如取5-10m, 一般測到距接地裝置2530m處即可。記錄下毎 二個測試點的電位值和距接地裝置的距離，就能畫出電位分布圖，如圖9.15所 示。當接地裝置流過最大的接地短路電流時，各點的實際電位是：Und = (Ud-人)牛=k(Ud- uj(9-28)故可從電位分布圖上可以求出相距08m任意兩點間的實際跨步電壓為：Ukb=k(U”-uJ = k(U(“d-%)(9-29)上述兩式中，k表示最大接地短路電流I 與測試電流I的比值。max9. 4.3用接地電阻測量儀測量接觸電壓和跨步電壓(a)電流根和電壓極的布置圖e ntnMl圖9.16測量輸電線桿塔接地電阻的原理接線圖E被測桿塔的接地裝置；P測量用的電壓極；C測量用的電流極:M接地電阻測量儀；L接地裝置的最大射線長度在缺乏測試電源的地方，往往利用接地電阻測量儀來測桿塔的接觸電壓和跨 步電壓，既方便乂經濟，可按下列步驟進