CN110879312B

CN110879312B - 一种接地阻抗测量方法及其装置

Info

Publication number: CN110879312B
Application number: CN201811034868.8A
Authority: CN
Inventors: 余振邦
Original assignee: Individual
Current assignee: Liaoning Daxiang Group Co ltd
Priority date: 2018-09-06
Filing date: 2018-09-06
Publication date: 2021-08-24
Anticipated expiration: 2038-09-06
Also published as: CN110879312A

Abstract

本发明公开了一种接地阻抗测量方法及其设备，该方法采用两个移动的电压极确定接地装置零电位区域，然后计算得出阻抗，使得零电位区域的确定过程更加简便，采用的设备操作简单，使用方便灵活，可快速对电力系统设备、建筑物防雷等接地阻抗测量或者对其接地安全进行评价。

Description

一种接地阻抗测量方法及其装置

技术领域

本发明涉及接地阻抗测量技术领域，具体涉及一种对建筑物防雷、电力系统接地进行安全性评价的接地阻抗测量方法及其装置

技术背景

对变电站、光伏电站等大型接地装置的接地进行阻抗测试及地网安全性评价可以有效预防危险，良好的接地装置是电气设备安全可靠运行和保障运行人员安全的重要措施，接地阻抗测试是检验新建或运行中接地装置可靠性和安全性的重要手段之一，是检验接地系统有效性和安全性的主要指标。对于电力设施、易燃易爆场所等重要场所接地装置的验收检测显得尤为重要。现有技术中接地阻抗测量方法主要是电位降法和三极法，电位法在测量时需要在接地装置和电流极之间进行多次测量，绘制曲线得到零电位点计算得出接地阻抗，为了确定零电位点，在绘制曲线时通常需要30-100个数据才能绘制出可用的变化曲线；三极法在测量时按照规范要求，电位极应在被测接地装置与电流极连线方向移动三次，每次移动的距离为接地装置与电流极间距的5%左右，当三次测试的结果误差在 5%以内即可。此方法无法确保电位点处于零电位区域，也可能电位点处于零电位区域之外，在此基础上即便采用三极夹角法进行修正，也存在一定的测量误差，同时采用先测量后修正的测量过程繁琐。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种接地阻抗测量方法及其装置，该方法采用两个移动的电压极确定接地装置零电位区域，然后计算得出阻抗，使得零电位区域的确定过程更加简便，该装置操作简单快捷，解决了使用电位降法和三极法测量时过程较为复杂和零电位区域不确定等问题，对于电力系统设备、建筑物防雷等接地阻抗测量或者对其接地安全的评价简单实用。

为实现本发明的目的，本发明一种接地阻抗测量方法包括如下步骤：

步骤1，在被测接地装置E周围由近至远部署电压极P1、电压极P2、电流极C，被测接地装置E、电压极P1、电压极P2、电流极C成一条直线，被测接地装置E与电流极C之间的距离为5倍的接地网对角线距离，被测接地装置E与电压极P1之间的距离为1.5倍的接地网对角线距离，被测接地装置E与电压极P2之间的距离为3.5倍的接地网对角线距离；

步骤2，在被测接地装置E与电流极C之间串联直流电源和电流表A，在被测接地装置E与电压极P1之间并联电压表V1，在电压极P1与电压极P2之间并联电压表V2，在电压极P1与电流极C之间并联电压表V3；

步骤3，将电压极P1向电流极C方向移动，观察电压表V1示数，当电压表示数变化近似为0时，固定电压极P1；将电压极P2向被测接地装置E方向移动，观察电压表V3示数，当电压表示数的变化近似为0时，固定电压极P2；继续将电压极P1、P2相向移动使得电压表V2示数近似为零。

步骤4，读取电压表V1示数U1,电压表V2示数U2，电流表示数I，计算电压极P1接地阻抗Z1=U1/I,电压极P1接地阻抗 Z2=(U1+U2)/I,得到被测接地装置E接地阻抗Z=（Z1+Z2）/2。

步骤5，以被测接地装置E为基准，沿3-6个不同的方向重复步骤1至步骤4，将各个方向上得到的阻抗值取平均值，获得最终接地阻抗。

为实现本发明的目的，本发明一种接地阻抗测量装置，包括主设备1、电压极设备2、电流极设备3、导线4；其中主设1与被测接地装置5、电压极设备2、电流极设备3通过导线4连接。

进一步的，所述的主设备1包括微处理器A11、显示屏12、电压检测模块A13、电压检测模块B14、电流检测模块15、锂电池A16、电池管理模块A17、电极接口18；所述的显示屏12、电压检测模块A13、电压检测模块B14、电流检测模块15、电池管理模块A17、电极接口18与微处理器A11连接，所述的锂电池A16与电池管理模块A17连接。

进一步的，所述的电压极设备2包括放线轮A21、放线摇把A22、车轮A23、指示灯板24、控制器25、把手A26、导线插口A27、电压极测棒28、电压极探针29，车架A210；所述的导线插口A27、电压极测棒28、电压极探针29通过导线4相互连接，所述的导线4缠在放线轮A21上，所述的车架A210为L形状，底部安装有4个车轮A23，所述的放线轮A21架在车架A210上，所述的放线摇把A22安装在放线轮A21侧面，通过摇动放线摇把A22可使放线轮A21在车架A210上转动实现放导线4或收导线4，所述的指示灯板24安装在车架A210上端顶部，所述的指示灯板24由表示前移、后移、确认的三个指示灯，所述的车架A210上端安装有控制器25，所述的车架A210上端侧面安装有导线插孔A27，所述的把手A26安装在车架A210前端靠上的位置，所述的电压极测棒28卡放在车架A210另一侧的平台上，所述的电压极探针29安装在车架A210前端内部空腔中，所述的电压极探针29上带有垂直握把，所述的电压极探针29上的握把从车架A210前端伸出，通过对电压极探针29的握把施加垂直向下的力，可使电压极探针29垂直于地面向下延伸接触到地面。

进一步的，所述的控制器25包括微处理器B251、指示灯板接口252、电压检测模块C253、电池管理模块B255、锂电池B254，所述的指示灯板接口252、电压检测模块C253、电池管理模块B255与微处理器B251连接，所述的指示灯板接口252与指示灯板24连接，所述的电池管理模块B255与锂电池B254连接。

进一步的，所述的电流极设备3包括放线轮B31、放线摇把B32、车轮B33、把手B35、导线插口B34、电流极测棒36、车架B37；所述的导线插口B34与电流极测棒36通过导线4连接，所述的导线4缠在放线轮B31上，所述的车架B37为L形状，底部安装有4个车轮B33，所述的放线轮B31架在车架B37上，所述的放线摇把B32安装在放线轮B31侧面，所述的车架B37上端侧面安装有导线插孔B34，所述的把手B35安装在车架B37前端靠上的位置，所述的电流极测棒36卡放在车架B37另一侧的平台上。

进一步的，所述的导线4有10m或50m或500m的长导线组成，所述的导线4的一端为金属头41，另一端为可容纳金属头的孔42，所述金属头的侧面带有的凸起，当一段导线4的金属头41插入另一段导线4的孔42时可通过金属头41的侧面的凸起卡住。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本方法测量次数少，可很快确定接地装置对地零电位区域，确保电压极位于零电位区域之内，相比其他设备在缩短测量时间的情况下确保检测数据的的质量、精度和真实性，并且无需绘图步骤，提高了检测效率，使得检测流程更加方便和快捷,相关测量装置操作简单、实用。

附图说明

图1是本发明一种接地阻抗测量方法测量原理图；

图2是本发明一种接地阻抗测量方法测量示意图；

图3是本发明一种接地阻抗测量装置的结构示意图；

图4是图3中主设备的组成示意图；

图5是图3中电压极设备的结构示意图；

图6是图5中控制器的组成示意图；

图7是图3中电流极设备的结构示意图；

图8是图3中导线的结构示意图；

图9是本发明具体实施时电压极P1移动探测时的示意图；

图10是本发明具体实施时电压极P1固定时测量的示意图；

图11是本发明具体实施时电压极P2移动探测时的示意图；

图12是本发明具体实施时电压极P2固定时测量的示意图。

图中：

1-主设备；2-电压极设备；3-电流极设备；4-导线；5-被测接地装置；11-微处理器A；12-显示屏；13-电压检测模块A；14-电压检测模块B；15-电流检测模块；16-锂电池A；17-电池管理模块A；18-电极接口；11-微处理器A；12-显示屏；13-电压检测模块A；14-电压检测模块B；15-电流检测模块；16-锂电池A；17-电池管理模块A；18-电极接口；21-放线轮A；22-放线摇把A；23-车轮A；24-指示灯板；25-控制器；26-把手A；27-导线插口A；28-电压极测棒；29-电压极探针；210-车架A；251-微处理器B；252-指示灯板接口；253-电压检测模块C；254-锂电池B；255-电池管理模块B；31-放线轮B；32-放线摇把B；33-车轮B；35-把手B；34-导线插口B；36-电流极测棒；37-车架B。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；

如图1所示的本发明一种接地阻抗测量方法的测量原理图，在被测接地装置E周围由近至远部署电压极P1、电压极P2、电流极C，被测接地装置E、电压极P1、电压极P2、电流极C成一条直线，在被测接地装置E与电流极C之间串联电压为U的直流电源和电流表A，在被测接地装置E与电压极P1之间并联电压表V1，在电压极P1与电压极P2之间并联电压表V2，在电压极P1与电流极C之间并联电压表V3，假设，电流表A示数为I，电压表V1示数为U1，电压表V2示数为U2，电压表V3示数为U3，那么：

由于总的电压降U=U1+U2+U3，以土壤电阻率均匀的场地为例，当电压表读数符合U2=0即U1+U3=U或U2≈0，即U1+U3≈U这个条件时，即可认为P1和P2之间为接地装置对地电压的零电位区。由此可根据电压极P1和电压极P2位置时测定的电压值U1和U2计算出接地装置E的接地阻抗Z1=U1/I和Z2=U1+U2/I。

由于P1和P2位于零电位区，所以在理论上Z1=Z2（或Z1≈Z2）。在实际操作中，为了消除P1和P2之间地中电阻和其他干扰因素的影响，我们取其平均值，以更加靠近真实值，即：Z=（Z1+Z2）/2。

当土壤电阻率不均匀或场地条件复杂时，条件符合U2≈0，即U1+U3≈U时，即可认定为P1和P2之间为接地装置对地电压的零电位区。

如图2所示在本发明的一个具体实施例中，在被测接地装置E周围由近至远部署电压极P1、电压极P2、电流极C时，被测接地装置E与电流极C之间的距离为5倍的接地网对角线距离，被测接地装置E与电压极P1之间的距离为1.5倍的接地网对角线距离，被测接地装置E与电压极P2之间的距离为3.5倍的接地网对角线距离，将电压极P1向电流极C方向移动，观察电压表V1示数，当电压表示数变化近似为0时，固定电压极P1；将电压极P2向被测接地装置E方向移动，观察电压表V3示数，当电压表示数的变化近似为0时，固定电压极P2；继续将电压极P1、P2相向移动使得电压表V2示数近似为零，读取电压表V1示数U1,电压表V2示数U2，电流表示数I，计算电压极P1接地阻抗Z1=U1/I,电压极P1接地阻抗Z2=(U1+U2)/I,得到被测接地装置E接地阻抗Z=（Z1+Z2）/2。

在本发明的一个具体实施例中，按如图2所示的方法步骤以被测接地装置E为基准，在接地网所在平面上沿3个夹角近似为120度的方向重复测量3次取平均值得到接地阻抗；

在本发明的另一个实施例中，按如图2所示的方法步骤以被测接地装置E为基准，在接地网所在平面上沿4个夹角近似为90度的方向重复测量4次取平均值得到接地阻抗；

在本发明还有一个实施例中，按如图2所示的方法步骤以被测接地装置E为基准，在接地网所在平面上沿6个夹角近似为60度的方向重复测量6次取平均值得到接地阻抗。

如图3所示，根据图2、图3所示的本发明一种接地阻抗测量的测量方法和原理，设计了包括1主设备1、电压极设备2、电流极设备3、导线4的测量装置；其中主设1与被测接地装置5、电压极设备2、电流极设备3通过导线4连接。

如图4所示在本发明的一个实施例中主设备1包括微处理器A11、显示屏12、电压检测模块A13、电压检测模块B14、电流检测模块15、锂电池A16、电池管理模块A17、电极接口18；所述的显示屏12、电压检测模块A13、电压检测模块B14、电流检测模块15、电池管理模块A17、电极接口18与微处理器A11连接，所述的锂电池A16与电池管理模块A17连接，所述的电极接口18包括与被测设备连接接口E，电压极P1点处测量时电压极设备2处测量接入口P1，电压极P2点处测量时电压极设备2接入口P2，电流极设备3接入口C。

如图5所示在本发明的一个实施例中，电压极设备2包括放线轮A21、放线摇把A22、车轮A23、指示灯板24、控制器25、把手A26、导线插口A27、电压极测棒28、电压极探针29，车架A210；所述的导线插口A27、电压极测棒28、电压极探针29内部通过导线4相互连接，所述的导线4缠在放线轮A21上，所述的车架A210为L形状，底部安装有4个车轮A23，所述的放线轮A21架在车架A210上，所述的放线摇把A22安装在放线轮A21侧面，通过摇动放线摇把A22可使放线轮A21在车架A210上转动实现放导线4或收导线4，所述的指示灯板24安装在车架A210上端顶部，所述的指示灯板24由表示前移、后移、确认的三个指示灯，所述的车架A210上端安装有控制器25，所述的车架A210上端侧面安装有导线插孔A27，所述的把手A26安装在车架A210前端靠上的位置，所述的电压极测棒28卡放在车架A210另一侧的平台上，所述的电压极探针29安装在车架A210前端内部空腔中，所述的电压极探针29上带有垂直握把，所述的电压极探针29上的握把从车架A210前端伸出，通过对电压极探针29的握把施加垂直向下的力，可使电压极探针29垂直于地面向下延伸接触到地面。

如图6所示在本发明的一个实施例中，控制器25包括微处理器B251、指示灯板接口252、电压检测模块C253、电池管理模块B255、锂电池B254，所述的指示灯板接口252、电压检测模块C253、电池管理模块B255与微处理器B251连接，所述的指示灯板接口252与指示灯板24连接，所述的电池管理模块B255与锂电池B254连接。

如图7所示在本发明的一个实施例中，电流极设备3包括放线轮B31、放线摇把B32、车轮B33、把手B35、导线插口B34、电流极测棒36、车架B37；所述的导线插口B34与电流极测棒36通过导线4连接，所述的导线4缠在放线轮B31上，所述的车架B37为L形状，底部安装有4个车轮B33，所述的放线轮B31架在车架B37上，所述的放线摇把B32安装在放线轮B31侧面，所述的车架B37上端侧面安装有导线插孔B34，所述的把手B35安装在车架B37前端靠上的位置，所述的电流极测棒36卡放在车架B37另一侧的平台上。

如图8所示在本发明的一个实施例中，所述的导线4为10m的长度，在本发明的另一个实施例中，所述的导线4为50m，在本发明的第三个实施例中，所述的导线4为500m的长度；在本发明的一些实施例中所述的导线4的一端为金属头41，另一端为可容纳金属头的孔42，所述金属头的侧面带有的凸起，当一段导线4的金属头41插入另一段导线4的孔42时可通过金属头41的侧面的凸起卡住，使用时将不同长度的导线4按需要搭配使用，可将接近测试点（电压极P1、电压极P2、电流极C）处的金属头41直接插入到电压极设备2的导线插口A27或电流极设备3的导线插口B34，以降低电压在导线4上的损耗，提高测量精度。

如图9所示在本发明的一个实施例中，一种接地阻抗测量设备在按照图3所示的测量方法使用时，主设备1的电极接口18的E接口与被测接地装置5连接，电流极设备3接入电极接口18的C接口，电压极设备2接入电极接口18的P1接口，将电流极设备3移动到与被测接地装置5相距5倍的接地网对角线的距离处，将电流极测棒36插入地面，将电压极设备2移动到与被测接地装置相距1.5倍的接地网对角线的距离处，将电压极探针29插入地表，构成的回路中电流检测模块15代替图2中电流表A，锂电池A15代替图2中测试电源，电压检测模块C253暂时代替图2电压表V1，按指示灯板24上的指示移动电压极设备2，边移动的边将电压极探针29探入地表测试，示灯板24根据电压检测模块C的电压变化给予移动提示。

如图10所示，当指示灯板24的确认灯点亮后，收起电压极探针29，将电压极测棒28插入地表，此时由电压检测模块A代替图2中的电压表V1，可测出电压极P1处与被测接地装置E间的电压，继而通过微处理器A11计算阻抗Z1，此过程中电压极设备2充当图2中的电压极P1。

如图11所示，主设备1的电极接口18的E接口与被测接地装置5连接，电流极设备3接入电极接口18的C接口，电压极设备2接入电极接口18的P2接口，将电流极设备3移动到与被测接地装置5相距5倍的接地网对角线的距离处，将电流极测棒36插入地面，将电压极设备2移动到与被测接地装置相距3.5倍的接地网对角线的距离处，将电压极探针29插入地表，构成的回路中电流检测模块15代替图2中电流表A，锂电池A15代替图2中测试电源，电压检测模块C253暂时代替图2电压表V1和电压表V2，按指示灯板24上的指示移动电压极设备2，边移动的边将电压极探针29探入地表测试，示灯板24根据电压检测模块C的电压变化给予移动提示。

如图12所示，当指示灯板24的确认灯点亮后，收起电压极探针29，将电压极测棒28插入地表，此时由电压检测模块A代替图2中的电压表V1和电压表V2，可测出电压极P2处与被测接地装置E间的电压，继而通过微处理器A11计算阻抗Z2，此过程中电压极设备2充当图2中的电压极P2。最终计算出被测接地装置5的接地阻抗，通过显示屏12显示。

Claims

1.一种接地阻抗测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

步骤3，将电压极P1向电流极C方向移动，观察电压表V1示数，当电压表示数变化近似为0时，固定电压极P1；将电压极P2向被测接地装置E方向移动，观察电压表V3示数，当电压表示数的变化近似为0时，固定电压极P2；继续将电压极P1、P2相向移动使得电压表V2示数近似为零；

2.根据权利要求1所述的一种接地阻抗测量方法，其特征在于：以被测接地装置E为基准，沿3到6个不同的方向重复步骤1至步骤4，将各个方向上得到的阻抗值取平均值，获得最终接地阻抗。

3.一种接地阻抗测量装置，采用如权利要求1-2任一项所述的一种接地阻抗测量方法，其特征在于：包括主设备（1）、电压极设备（2）、电流极设备（3）、导线（4）；其中主设（1）与被测接地装置（5）、电压极设备（2）、电流极设备（3）通过导线（4）连接；所述的主设备（1）包括微处理器A（11）、显示屏（12）、电压检测模块A（13）、电压检测模块B（14）、电流检测模块（15）、锂电池A（16）、电池管理模块A（17）、电极接口（18）；所述的显示屏（12）、电压检测模块A（13）、电压检测模块B（14）、电流检测模块（15）、电池管理模块A（17）、电极接口（18）与微处理器A（11）连接，所述的锂电池A（16）与电池管理模块A（17）连接；所述的电压极设备（2）包括放线轮A（21）、放线摇把A（22）、车轮A（23）、指示灯板（24）、控制器（25）、把手A（16）、导线插口A（27）、电压极测棒（28）、电压极探针（29），车架A（210）；所述的导线插口A（27）、电压极测棒（28）、电压极探针（29）通过导线（4）相互连接，所述的导线（4）缠在放线轮A（21）上，所述的车架A（210）为L形状，底部安装有（4）个车轮A（23），所述的放线轮A（21）架在车架A（210）上，所述的放线摇把A（22）安装在放线轮A（21）侧面，通过摇动放线摇把A（22）可使放线轮A（21）在车架A（210）上转动实现放导线（4）或收导线（4），所述的指示灯板（24）安装在车架A（210）上端顶部，所述的指示灯板（24）由表示前移、后移、确认的三个指示灯，所述的车架A（210）上端安装有控制器（25），所述的车架A（210）上端侧面安装有导线插孔A（27），所述的把手A（26）安装在车架A（210）前端靠上的位置，所述的电压极测棒（28）卡放在车架A（210）另一侧的平台上，所述的电压极探针（29）安装在车架A（210）前端内部空腔中，所述的电压极探针（29）上带有垂直握把，所述的电压极探针（29）上的握把从车架A（210）前端伸出，通过对电压极探针（29）的握把施加垂直向下的力，可使电压极探针（29）垂直于地面向下延伸接触到地面；所述的控制器（25）包括微处理器B（251）、指示灯板接口（252）、电压检测模块C（253）、电池管理模块B（255）、锂电池B（254），所述的指示灯板接口（252）、电压检测模块C（253）、电池管理模块B（255）与微处理器B（251）连接，所述的指示灯板接口（252）与指示灯板24连接，所述的电池管理模块B（255）与锂电池B（254）连接；所述的电流极设备（3）包括放线轮B（31）、放线摇把B（32）、车轮B（33）、把手B（35）、导线插口B（34）、电流极测棒（36）、车架B（37）；所述的导线插口B（34）与电流极测棒（36）通过导线（4）连接，所述的导线（4）缠在放线轮B（31）上，所述的车架B（37）为L形状，底部安装有4个车轮B（33），所述的放线轮B（31）架在车架B（37）上，所述的放线摇把B（32）安装在放线轮B（31）侧面，所述的车架B（37）上端侧面安装有导线插孔B（34），所述的把手B（35）安装在车架B（37）前端靠上的位置，所述的电流极测棒（36）卡放在车架B（37）另一侧的平台上。

4.根据权利要求3所述的一种接地阻抗测量装置，其特征在于：所述的导线（4）是10m或50m或500m长，所述的导线（4）的一端为金属头（41），另一端为可容纳金属头的孔（42），所述金属头的侧面带有的凸起，当一段导线（4）的金属头（41）插入另一段导线（4）的孔（42）时可通过金属头（41）的侧面的凸起卡住。