专题二十四 接地电阻的测量(教案)-山东省春季高考《电气测量技术》(高教社)（第4版）专题复习讲练测

专题二十四 接地电阻的测量(教案)-山东省春季高考《电气测量技术》(高教社)（第4版）专题复习讲练测 一、考纲解读 1.掌握常见接地装置（如电力系统、防雷、保护接地）的接地电阻合格标准，能准确区分不同场景下的数值要求。 2.理解电压表-电流表法、电桥法、补偿法的测量原理与操作要点，可根据实际需求选择合适的测量方法并分析其优缺点。 3.熟练使用典型接地电阻测量仪（如ZC-8型），规范完成测量前准备、布线、操作及数据记录全流程，并能处理常见测量误差问题。 二、知识点梳理 一、电压表-电流表法 其测量接地电阻的线路如图6-26所示。其中变压器起着隔离测量线路与交流电网的作用;辅助电流电极C用以构成接地电流回路;辅助电位电极P用以构成测量线路。两个辅助电极都要装置在距被测电极A20m以外的地方,且P、C两电极之间还应保持一定的距离。被测接地电阻R就是指被测电极A与辅助电极P之间的电阻。图6-26中电流表测量的是流过被测电极A的电流1,而高内阻的电压表测量的是R上的电压降U,则按公式R_x=U/I即可计算出被测接地电阻的数值。 二、电桥法 其测量接地电阻的原理线路如图6-27所示。在测量中,需要二次对电桥进行平衡调节。首先把S接到位置“1”,调节可调电阻R使指零仪指针指零,此时R被可动端分为两部分,设为R_11和R_12。然后将S接到位置“2”,重复上面的调节,可得相应的R_21和R_22,则被测接地电阻R_x。按下式计算 R_x=1+R_11/R_12/1+R_22/R_21R_0 其中 R、R2、R1、R可从带有刻度的电位器上分别读取。接地电阻电桥就是根据上述原述。 三、补偿法 其测量接地电阻的原理线路如图6-28所示。图中A是被测接地体电极,P和C分别为电位辅助电极和电流辅助电极,它们分别设在距接地体电极A不小于20m和40m处。被测接地电阻R_x是接地体 A和电位辅助电极P之间的电阻,而不包括辅助电极C的电阻R_c。其原理是:交流发电机输出电流,流经电流互感器TA 一次绕组到接地体A,经大地和辅助电流电极C构成一个闭合回路。当接地电流流入地中后,接地电流在接地电阻R_x上的压降为I_1R_x,流经C的接地电阻R_c时同样形成压降I_1R_c。调节补偿电阻R,使电流I_1流过电极 A、P之间的接地电阻R_x后,且电流互感器二次绕组电流流过补偿电阻R后,P电极的电位与R可动端的电位相等,即检流计指零。这时有 I_1R_x =I_2r 所以 R_x=I_2/I_1r=Kr 式中,K=I_2/I_1,它是电流互感器电流变比的倒数,而r值是电位器左端与滑动触点之间的电阻,可以直接读取。 四、接地电阻测量仪 常用的国产接地测量仪有ZC-8型和ZC-29型等几种。下面主要介绍的ZC-8型接地电阻测量仪的结构和工作原理。 (1)结构。ZC-8型接地电阻测量仪如图6-29所示。它由一只高灵敏度的磁电系检流计、手摇交流发电机、电流互感器以及调节电位器等组成。考虑到被测接地电阻大小不同,量程有0~1~10~100Ω和0~10~100~1000两种。它带有一根电位探测针和一根电流探测针。 (2)工作原理——ZC-8型接地电阻测量仪是根据补偿法原理制成的。它的原理电路如图6-30所示。图中电路有四个端钮,其中P_2和C_2短接后,接至被测接地极;如果是三个端钮的测量仪,则P_2、C_2内部已连通并引出一个端钮E,可直接接至被测接地极。另外,P_1和C_1分别是电位辅助电极和电流辅助电极的端钮。测量时,分别用导线将它们与电极探针连接,电极探针接至被测接地极20m处和40m处,两探针应保持20m的距离。ZC-8型接地电阻测量仪有0~12、0~10Ω和0~100Ω三个量程,可以测量不同接地电阻的大小,用联动的转换开关S同时改变互感器二次侧的并联电阻和检流计的并联电阻,即可改变量程。 如果互感器TA一次绕组的电流为I_1,二次绕组流经电位器R的电流为I_2,则分流电阻R_1~R_3,的选择可以使得转换开关置于1挡时,I_2=I_1,即K=1;置于2挡时I_2=I_1/10,即K=1/10;置于3挡时,I_2=I_1/100,即K=1/100。调节仪表面板上电位器补偿电阻R的旋钮使检流计指零,使P_1电极的电位与R可动端的电位相等,就可以由读数盘上读得r的值,则被测接地电阻为 R_x=Kr 为了保证检流计的灵敏度不变,测量仪还设置了检流计的分流器电阻R_5~R_8;为了隔断地中直流杂散电流,测量仪在P_1端用了电容C。一般接地电阻测量仪采用的是交流电源,但用作指零仪表的检流计是磁电系的,所以仪表还备有机械整流器或相敏整流器,以便将交流发电机的交流电压整流为检流计所需的直流电压。 五、接地电阻测量仪的使用 (1)测量接地电阻,应选择在土壤导电率最低、土壤干燥的时期,如冬季最冷的时候或夏季进行。在测量时,应将接地装置的设备停电。为了防止其他接地装置影响测量结果,测量时应将待测接地极与其他接地装置临时断开,测量完毕再将断开处牢固连接。 (2)测量前先将接地电阻测量仪放置到水平位置并调零,检查检流计的指针是否指在中心线上(如不在中心线上，应调整到中心线上)。 (3)接线。三端钮式测量仪接线如图6-31(a)所示,四端钮测量仪接线如图6-31(b)所示接线的具体方法是:将两根探测针分别插入地中,电位探针P插在距被测接地装置E'20m处,电流探针 C'插在距被测接地装置E'40m处。三者成一直线且彼此相距 20m。再用导线将E'、P'、C'连接在仪器的相应端钮 E、P、C上。两根探测针都需垂直插人地下 400 mm 以上。 (4)将接地电阻测量仪的粗调倍率旋钮置于最大倍数位置,一面缓慢转动发电机的手柄,一面调节粗调旋钮,使检流计的指针接近中心红线位置当检流计接近平衡时,再加快发电机手柄的转速使之达到120r/min同时调节测量标度盘细调拨盘,使检流计指针直至居中,稳定地指在红线位置为止;这时,用测量标度盘(表头)的读数乘以粗调倍率旋钮的定位倍数,即为接地装置的接地电阻值。例如,粗调倍率旋钮的定位倍数是10,表头上的读数为0.4,所测接地装置的接地电阻即为0.4x10 Ω=4 Ω。 (5)如果测量标度盘的读数小于1Ω,则应将粗调倍率旋钮置于倍数较小的挡,并重新测量和读数。 (6)为了保证测得的接地电阻值准确可靠,应在测量完毕后移动两根探测针,更换另一个地方进行再次测量,一般每次所测得的接地电阻值不会完全相同,最后取几个测得值的平均数,确定为该接地装置的电阻值。 电气设备接地电阻的测量应该定期进行。接地电阻按要求在一年中任何时候都不能大于规定的数值,所测接地电阻小于规定值才算真正符合要求。 三、真题练讲 1.(2021年山东省统一考试)下列接地类型中，电阻要求最宽松的是（ ） A. 防雷接地 B. 保护接地 C. 防静电接地 D. 工作接地 答案：C 解析：防静电接地电阻一般要求≤100Ω，相比其他类型标准较低。 2.(2021年山东省统一考试)测量接地电阻时，探针的材质宜选用（ ） A. 铜质 B. 铝质 C. 钢质 D. 任意材质 答案：C 解析：钢质探针耐腐蚀性强、接地效果稳定，适合长期户外使用。 3.(2021年安徽省统一考试)ZC-8型测量仪的手摇发电机输出为（ ） A. 直流电 B. 交流电 C. 脉冲电 D. 恒定电流 答案：B 解析：ZC-8型手摇发电机输出为交流电，用于驱动测量回路。 4.(2020年山东省统一考试)电桥法测量接地电阻的主要缺点是（ ） A. 精度低 B. 操作复杂 C. 成本高 D. 需外接高压电源 答案：B 解析：电桥法需精确调节桥臂平衡，操作步骤复杂，对人员要求较高。 5.(2019年河北省统一考试)若测量时发现指针始终偏向一侧，无法归零，应检查（ ） A. 探针方向是否正确 B. 土壤是否干燥 C. 电位器是否损坏 D. 天气状况 答案：C 解析：电位器故障可能导致无法实现电压补偿，使指针无法归零。 四、限时练讲 1.下列关于接地电阻的说法，正确的是（ ） A. 电阻值越大越安全 B. 测量时无需断电 C. 不同用途的接地电阻标准不同 D. 万用表可替代专业测量仪 答案：C 解析：接地电阻需符合对应标准，不同用途（如保护、防雷）要求不同。 2.电压极探针的作用是（ ） A. 注入测量电流 B. 测量接地极电压 C. 固定测量仪 D. 消除土壤干扰 答案：B 解析：电压极探针用于采集接地极与大地之间的电压信号。 3.测量时若遇雨天，应（ ） A. 继续测量不受影响 B. 等待土壤干燥后测量 C. 增大测量电流 D. 减小测量电压 答案：B 解析：雨天土壤湿度高会使测量值偏小，应等待土壤干燥后再测量。 4.下列接地电阻值中，符合低压配电系统保护接地要求的是（ ） A. 5Ω B. 15Ω C. 25Ω D. 35Ω 答案：A 解析：低压配电系统保护接地电阻需≤4Ω，仅5Ω符合要求。 5.电桥法测量的关键条件是（ ） A. 电源电压稳定 B. 桥臂电阻温度一致 C. 对角桥臂电阻乘积相等 D. 电流恒定 答案：C 解析：电桥平衡的核心条件是对角桥臂电阻乘积相等。 6.使用ZC-8型测量仪时，手摇发电机的转速应保持在（ ） A. 60r/min B. 120r/min C. 180r/min D. 240r/min 答案：B 解析：标准操作要求手摇发电机转速稳定在120r/min以保证电源稳定。 7.下列哪种情况会使接地电阻实际值增大？（ ） A. 增加接地极数量 B. 减小接地极埋深 C. 土壤干燥板结 D. 增大接地极截面积 答案：C 解析：土壤干燥板结会增加电阻率，导致接地电阻增大。 8.电压表-电流表法的计算公式是（ ） A. R = U × I B. R = U / I C. R = I / U D. R = U + I 答案：B 解析：根据欧姆定律，接地电阻 R 等于测量电压 U 除以电流 I。 9.简述电桥法测量接地电阻的原理。 答案：电桥法基于平衡原理，将接地电阻作为电桥的一个桥臂，通过调节其他桥臂电阻使电桥达到平衡状态。当对角桥臂电阻的乘积相等时（即 R_1 × R_3 = R_2 × R_x，R_x 为接地电阻），电桥输出电压为零，此时根据已知桥臂电阻值计算出接地电阻。该方法测量精度高，但对操作环境和人员技术要求较高。 10.ZC - 8型测量仪的手摇发电机有什么作用？ 答案：ZC - 8型测量仪的手摇发电机为测量回路提供交流电源。该电源用于在接地极、电流极和电压极之间建立电流场，使电流通过接地极流入大地。通过调节手摇发电机转速至120r/min，可保证输出稳定的交流电压和频率，为测量过程提供稳定的激励信号，从而确保测量结果的准确性。 五、学法建议 重点复习知识点： 1.核心标准与安全阈值：牢记常见接地装置的合格电阻值，如低压电气设备保护接地≤4Ω、独立避雷针接地≤10Ω，明确电阻值不达标对设备安全和人员防护的潜在风险。 2.测量方法对比与应用：掌握电压表-电流表法（需外接电源，适用于大型接地网）、电桥法（精度高但操作复杂）、补偿法（接地电阻测量仪核心原理）的原理差异，能根据场景选择合适方法，理解土壤湿度、布线距离对测量结果的影响。 3.仪器实操与规范流程：以ZC-8型测量仪为例，熟练操作“调零—布线（接地极、电压极、电流极间距规范）—测量调节—稳定读数”全流程，熟悉测量中异常情况（如读数波动）的排查思路。 请同学们多结合实际操作，加深对理论知识的理解；操作需要反复练习，加深记忆；要注意安全，避免发生意外。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$