測量接地電阻作業(yè)指導(dǎo)書及從直接的電流測量推導(dǎo)介質(zhì)損耗因子的近似方法

目錄TOC\o"1-3"\h\z1.編制依據(jù) 22.目的及適用范圍 23.試驗范圍及工作量 24.資源配置 25．試驗程序 35.1試驗程序見圖一 36．試驗方法、標(biāo)準(zhǔn)及注意事項 46.1接地電阻測量時電極的布置 46.2電壓、電流表法測量接地電阻 56.3用接地電阻測量儀測量接地電阻 61.編制依據(jù)1.1《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗標(biāo)準(zhǔn)》GB50150-20061.2《火電廠電氣設(shè)備起動調(diào)試》2.目的及適用范圍2.1本作業(yè)指導(dǎo)書規(guī)定了測量接地電阻的試驗規(guī)范，適用于接地網(wǎng)、避雷針的接地、鐵塔的接地、各類設(shè)備的保護接地的測量。3.試驗范圍及工作量3.1試驗范圍為全廠所有接地裝置。4.資源配置4.1電氣試驗人員1～2人。4.2試驗設(shè)備：交流電焊機或2～3KVA的降壓變壓器一臺調(diào)壓器（5KVA）一臺數(shù)字萬用表（0.5）級一臺交流電流電壓表（T24—AV0.2級）一臺鋼管（直徑25mm長度1～2m）三根接地電阻測量儀（ZC—8）一臺2.5mm2截面的絕緣導(dǎo)線300m5.試驗程序5.1試驗程序見圖一開始開始工作準(zhǔn)備技術(shù)交底接地電阻測量時電極的布置電壓、電流表法測量接地電阻試驗報告用接地電阻測量儀測量接地電阻圖一試驗程圖6.試驗方法、標(biāo)準(zhǔn)及注意事項6.1接地電阻測量時電極的布置6.1.1接地網(wǎng)測量發(fā)電廠周圍或變電所接地網(wǎng)的接地電阻時，電極可以根據(jù)地形采用圖二布置。DDD113002233（a）三角形(b)直線形圖二測量接地網(wǎng)接地電阻時電極布置圖1——被測接地網(wǎng)邊緣；2——電壓極；3——電流極；D——接地網(wǎng)最大對角線設(shè)d13.為接地網(wǎng)邊緣至電流極的距離，d12為由接地網(wǎng)邊緣至電壓極的距離。對于圖二(a)的布置，d12=d13.≥2D。對于圖二(b)的布置，d13=(4～5)D，d12=(0.5～0.6)d13。6.1.2單管接地體測量單管接地體的接地電阻時，電極可采用圖三布置。圖二測量單管接地體接地電阻時電極布置圖（a）直線布置；（b）三角形布置；（c）接地體在中間布置1——接地體；2——電壓極；3——電流極；6.1.3試驗設(shè)施試驗用接地極可用直徑25mm，長度1～2m的鋼管做成，接地極打入土中，露出地面約20cm，以便接線。試驗時連接的導(dǎo)線，若用電壓電流表法，與電流極相連的導(dǎo)線，應(yīng)根據(jù)試驗電流來選擇足夠截面的導(dǎo)線；與電壓極相連的導(dǎo)線，用普通絕緣導(dǎo)線即可。若用接地電阻器測量，可用1.5～2.5mm2截面的絕緣導(dǎo)線。6.2電壓、電流表法測量接地電阻6.2.1試驗接線如圖四圖四電壓、電流表法測量接地電阻試驗接線圖中：B可用交流電焊機或2～3KVA的降壓變壓器。V為高內(nèi)阻電壓表。試驗時用調(diào)壓器TY調(diào)節(jié)電流為20A左右，讀取電壓表及電流表的讀數(shù)，并由下式計算求得接地電阻RR=U/I（Ω）式中：U試驗時電壓表讀數(shù)，V；I試驗時電流表讀數(shù)，A。6.2.2試驗標(biāo)準(zhǔn)：電氣設(shè)備和防雷設(shè)施的接地裝置的試驗標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。6.3.2注意事項：(1)試驗時要派人在電流極處看守，周圍用安全繩圍住，掛上標(biāo)示牌，不讓人畜走近。(2)試驗電極要打在干燥之處。測量應(yīng)在晴天或陰天進行，不可在雨后測量。(3)若發(fā)現(xiàn)試驗電源上未接通而電壓表就有讀數(shù)（電壓表缺切換至小刻度來檢查），說明與有干擾現(xiàn)象。此時可保持電流讀數(shù)不變，更換電源極性各測量一次，并按下式計算實際電壓。U=√0.5(U12+U22+2U02)式中U0——未加試驗電源前電壓表讀數(shù)，V；U1——第一次加電壓時測得的電壓，V；U2——更換電源極性后測得的電壓，V。6.3用接地電阻測量儀測量接地電阻測量接線如圖五。電極采用直線布置，各極間距離為20m，輔助電極鐵棒及連接導(dǎo)線都隨儀表配套提供。測量按說明書要求進行。圖五用接地電阻測量儀測量接地電阻接線圖接地電阻試驗報告工程名稱1.測量接地電阻測量地點試驗電流（A）試驗電壓（V）接地電阻（R）試驗日期天氣試驗員記錄年月日從直接的電流測量推導(dǎo)介質(zhì)損耗因子的近似方法總結(jié)一種近似的方法是基于介質(zhì)上突然添加的直流電壓產(chǎn)生的充電電流去推導(dǎo)固體介質(zhì)損耗因子。這表明，一定條件下，損耗因子的頻率fHZ每秒能在1/f秒內(nèi)從加上了直流電壓的充電電流推導(dǎo)出。這種方法的應(yīng)用范圍已經(jīng)進行了探討，并且已經(jīng)應(yīng)用在相關(guān)的直流測量交流，橋測量在同樣的樣品上已經(jīng)由實驗說明。符號列表f=頻率，赫茲每秒t=時間，秒w=圓周率，弧度每秒，=2πf=放松功能 =相對介電常數(shù)=介電損耗因子=損耗角C0=樣品電容有非常高的頻率，法拉第=當(dāng)樣品被空氣取代時測量電容電極，法拉第G0=穩(wěn)態(tài)直流電導(dǎo)率的樣品=常數(shù)i=充電電流，安培 V=直流電壓，伏特=時間常數(shù)，秒（1）介紹兩種被廣泛使用的測量電介電材料性能方法在低場有優(yōu)勢。首先測量介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角（或其他比值，是損耗角）在一個頻率范圍內(nèi)。二是充電電流測量的異?；蛭针娏鳈z測的時間的函數(shù)的瞬間應(yīng)用直接電勢。眾所周知這兩種方法是有聯(lián)系的，并且，特殊情況下，損耗因子的頻率可以通過測量在一個適當(dāng)?shù)臅r間范圍內(nèi)中的吸收電流計算出。計算涉及一個積分，在過去一直被作為表達吸收電流的近似函數(shù)式或者通過一個合適的數(shù)學(xué)公式3.4.5.6?；蛘咄ㄟ^一定數(shù)量的指數(shù)公式7,8,9，從而觀察和計算值之間的關(guān)系已經(jīng)得到。尤其是J.B.Whitehead和他的合作者，7,8,9。但是這兩種測試方法在日常工作中與數(shù)據(jù)相關(guān)的快速計算太復(fù)雜。本文給出了給出了一種簡單的吸收電流轉(zhuǎn)換為電介質(zhì)損耗因數(shù)值的方法。這表明損耗因數(shù)在頻率為f赫茲每秒能直接獲得電流在t時間內(nèi)，這等效于在0*1/f秒后給進一個直接電壓差。由于吸收電流最容易測量，如果t很大（大于10S），這方法是最適用于損耗因數(shù)的快速測量在頻率低于0.01c/s，在交流測量會冗長或者行不通的時候。這近似值被開發(fā)為一種輔助在實驗研究可逆的不規(guī)則的充電電流和低頻率的電能損耗在固體電介質(zhì)處于低強場的時候。它已被證明是有相當(dāng)大的價值在從獲得直流方法的結(jié)果比較中，而不是更常用的交流測試結(jié)果，由于兩者關(guān)于數(shù)據(jù)的設(shè)置能被標(biāo)繪的很相稱在同一個數(shù)據(jù)單里。這近似值還沒應(yīng)用到液體中，因為只有很少液體擁有可逆的不規(guī)則的充電電流。（2）理論的發(fā)展關(guān)于和的理論方程式，一步電壓的應(yīng)用所產(chǎn)生的電流是：在Co=電容的樣品所處頻率非常高。Ca=電容電極當(dāng)樣品當(dāng)暴露在空氣的時候Go=穩(wěn)態(tài)直流電導(dǎo)率。O(t)=在t=0時刻加上單位電壓時流經(jīng)樣品的電流w=圓周率，2πf并不包括穩(wěn)態(tài)傳導(dǎo)電流從Go的計算得出；因此=0。經(jīng)常被稱為材料的松弛函數(shù)或衰減函數(shù)。在推導(dǎo)的方程，它已經(jīng)假定Hopkinson迭加原理有效。其對固體電介質(zhì)在低強場有的效性已經(jīng)被Voglis11和vonSchweidler.3多次試驗。很多工作者發(fā)現(xiàn)該函數(shù)能在一定寬度的范圍內(nèi)近似為一個值通過經(jīng)驗公式，和n是一個特殊材料在特殊溫度下的常數(shù)。這個經(jīng)驗方程是最初假定在接下來的段落，它將被表明近似的結(jié)果是可以接受的，甚至當(dāng)與經(jīng)驗形式差別很大。把放進式（1）和（2）中：哈蒙:近似方法,推導(dǎo)出介質(zhì)公式（3）保留僅當(dāng)0<n<1,但公式（4）是成立的如果0<n<2。公式（4）經(jīng)常以一個不同的形式出現(xiàn)。獲取通過代入在這里給出的公式里。(2.1)介電損耗因子目前只考慮損耗因子K”，這可以以在一特殊時間t1內(nèi)的異常充電電流表示：提供的w和t1有關(guān)系，因此：這公式（6）右邊的表達式的n在范圍0.3<n<1.2是最獨立的，并且精確度在±3%可作為平均值0.63。n在0.3<n<1.2這個范圍在練習(xí)的時候覆蓋的很好很，當(dāng)定律是適應(yīng)于的觀察值。n的值通常小于平均數(shù)和大部分頻率在0.5到0.9之間，S.Whitehead已給出一個表達式方程等效于方程（6），但是沒有必要去研究它的恒定值，因為n是隨時變化的。或者，如果i（t）被定義為在加上一個階躍電壓后總充電的時間函數(shù)V，i.e異常充電電流的總和和直接傳導(dǎo)電流，以致，這個公式以簡單的形式：或者這將能從方程（8）看到，給出了k"的值在任何頻率f，總的充電電流在時間t=0.1/f秒內(nèi)，在加上一個突然的直流電壓V，這表達式獨立于C0，β和n，和相對的異常充電電流和直接傳導(dǎo)電流，這樣就沒有這些物理量需要分別確定了。到目前為止,所導(dǎo)出的結(jié)果,取決于一個假設(shè)，當(dāng)0.3<n<1.2時。這違背定律的影響將被考慮。首先t大還是小是取決于，這樣就沒有這些物理量需要單獨確定，這不出現(xiàn)可能給一般處理在這兩種情況下。因此,這處理局限檢查影響在使用一假設(shè)的放松功能，違背了定律，因為t的特殊值比在正常實踐中更明顯。因為t的大小與有關(guān)，并且在t近似于的地方。這兩個假設(shè)的放松功能選擇如圖1（a）和1（b）所示，在每種情況下,功能包括兩個部分且都遵從，但和n的值有區(qū)別。部分相交于a是一個變量。圖1,假設(shè)放松函數(shù)后，估計這個違背了t-n定律的影響，當(dāng)t沒有比0.63/w太大或太小的時候斜率突然的變化的產(chǎn)生的影響，可表示最容易的百分比變化關(guān)于公式（2）的整體的值。當(dāng)?shù)母淖冃问饺鐖D1(a)或1（b）形式對于當(dāng)0<t<無窮。A和n被賦值從曲線t=0.63/w。因此當(dāng)a<0.63，功能函數(shù)的值在圖1(a)和1（b）與，當(dāng)a>0.63時，值與，比較。表格1表明a該結(jié)果在與4種不同情況表現(xiàn)出來的同一種類的不同值的比較。評估假設(shè)公式的積分，是很有必要去求的值，且n=0.3,n=1.2；這些數(shù)值上的計算。表1從直流測量的損耗因數(shù)修改一個假定的公式通過改變它的一部分負(fù)指數(shù)也可以嘗試作為一種可替代的方法。這負(fù)指數(shù)和公式具有相同的值和相同的形狀當(dāng)?shù)臅r候。數(shù)值變化百分率由于這種類型的修正低于表1所以顯示的與a，n相符合的值。 這將能從表1看到部分但需要知道合理的精確率如果K"被估算為一個有角度的頻率w，是一部分與t值相關(guān)的，范圍為0.2/w到3/w之間，該范圍的限制不明顯但都是略微低于限制（0.1和5周期，對應(yīng)范圍）由Benedict.4Eqn.提供.（8）因此可以預(yù)期使用合理的準(zhǔn)確性，如果是很好的近似于范圍（）的觀測值，如果n的值近似在0.3到1.2這個范圍內(nèi)，它將記下仍然必須滿足某些限制性的條件，因為和，但它可能會從一個以介電材料的一般表現(xiàn)出來的知識,這些條件將永遠(yuǎn)滿足實踐。關(guān)于使用這個近似表達式在方程（8）的可能性需要被考慮，當(dāng)不是很近似于在范圍內(nèi)的觀測值的時候。因為這個目的，假設(shè)功能都假定在違背一個定律超過一個進制比通常在實踐中發(fā)現(xiàn)的更為顯著,,尤其是t的值大于約一秒鐘。圖2假設(shè)放松函數(shù)后，估計這個違背了t-n定律的影響，在t近似于0.63/w圖2顯示,這兩個假設(shè)的放松功能選擇在這種情況下，圖3顯示和不同的相應(yīng)的真值和近似值。兩者在圖2的曲線都是在t<1和t>10內(nèi)的表示。因為t的值在1到10之間，曲線圓弧已經(jīng)取得了一定的成果，直到這部分都是正切，在曲線（a），n的值為0.3和t的低值為1.2和大于10。這種類型的放松方程導(dǎo)致一個最小值在的反函數(shù)曲線上【看圖3的a曲線】。在圖2的曲線b，n的值是1.2，t<1和0.3和f>10;這導(dǎo)致一個最小值在的反函數(shù)曲線上[看圖3的a曲線]。圖3的曲線a和曲線b給出了相應(yīng)的函數(shù)標(biāo)繪在圖2上的值，當(dāng)方程（8）使用了近似表達的時候，的真值關(guān)于不同的w也已經(jīng)得到數(shù)值，計算還顯示出了循環(huán)和平方在圖（3）里。人們將看到,近似公式K”給人較佳效果。盡管異常曲線形式的log/log放松函數(shù)劃分。這最大的錯誤是,在該地區(qū)的最高點在圖（3）的曲線（a）里，在近似表達出一個值太高了，將近15%。即使僅考慮在這兩個極端的情況下，有人懷疑介紹了誤差近似公式有足夠大的影響的結(jié)論可能基于一般形狀的曲線的位置上最大或最小。有一定興趣的可以比較圖3和4的曲線a，結(jié)果表明相對值的真實和近似損失函數(shù)頻率的因素時,材料的走勢是以單一時間常數(shù)為特點的過程。在這情況下，如果時間常數(shù)是以來表示的，并且如果A是常數(shù)，我們有所以這樣的近似表達式在方程（7）里，忽略，得出：K"真正的表達式為圖4電介質(zhì)損耗因素K"作為角頻率功能的為單一時間常數(shù)過程在這種情況下的近似完全降低為低于單位值，但有趣的是,我們注意到它顯示了一個高峰的正確的數(shù)量級接近正確的頻率。而形狀的曲線峰附近是類似圖4和圖3的曲線(a)(2.2)相對介電常數(shù)那似乎不是一個相應(yīng)的簡易程序驅(qū)動的相對介電常數(shù)作為直接從電流測量頻率的一個功能。明顯的，穩(wěn)態(tài)電流的傳導(dǎo),必須首先分離的可逆異常電流，因為它不能有助于。S.Whitehead12已經(jīng)給出與方程（6）相似的電容樣品表達式。但它不是那么的與n無關(guān)，且0<n<1時在任何情況下才為有效，更大的困難在推導(dǎo)交流電容值從直流測試已經(jīng)被Banos.'3指出。由于電容和一部分損耗因子因為并不是直流傳導(dǎo)都是彼此所關(guān)聯(lián)的，單曲線的K”功能的頻率在很寬的頻率范圍就可以透露出這些材料的重要性能，并且改變能從和得出。(3)近似化例子的使用實驗研究這一問題關(guān)于電的后期影響關(guān)于劃分后電技術(shù)，C.S.I.R.O.測量被定義在范圍內(nèi)，使用一個橋振蕩器電路,計算機、陰極射線示波器檢測器，一種改進的橋電路允許觀測到也已經(jīng)被使用。在突然應(yīng)用直流電壓后充電電流的測量已經(jīng)取得了一定的成果，使用靜電計電路和Doust和Sulston.14描述的類似，這些測量數(shù)據(jù)覆蓋范圍從t=15秒到t=200秒，在某些情況下,會有更高的數(shù)值。采用了方程（8）的近似運算,這些直流測量已經(jīng)轉(zhuǎn)化為損耗因素值在頻率從大約0.007到0.0005c/s或更低。對減少5和0?007c/s之間的差距,橋電路提供一個正弦電勢從一個機動電位器的方法已被廣泛應(yīng)用。這橋電路給損耗因子(和相對介電常數(shù))在約0.16到4c/s之間的頻率，并且能被用在一些樣品在頻率低于0.16c/s的時候。雖然獲得平衡的過程在那個區(qū)域是冗長的0.0007和0?16c/s之間的差距可以用在在某些情況下K”非常大的時候，可以使用調(diào)整靜電計電路對某一個逐點測量方法5-15?16。但在大多數(shù)情況下的變化與頻率損耗因子在這個區(qū)域,所以統(tǒng)一圖形插值出現(xiàn)調(diào)整。圖5顯示一些例子來測量由這三種方法描述，并闡述了簡單的充電電流測量的結(jié)果與可評估與測量的音頻范圍。在兩所給予的例子里,一只鋼筆錄音機平坦頻率響應(yīng)80c/s，已被用來在充電時間t低至0.08秒內(nèi)獲得充電電流值。損耗因子的值計算出這些記錄下跌的頻率范圍內(nèi)的一個橋電路，這樣一個直接實驗檢查方程（8）的準(zhǔn)確性是可能的。曲線的圖5曲線(a)在該地區(qū)的0.5c/s和之前[圖3曲線(b)]非常相似的一個假想曲線處理，人們將會注意到在這兩種情況下的近似表達出價值損失的因素太低了。由于在較低的頻率K"的值可能會變得非常大,所以很有必要對K"和頻率使用對數(shù)比例。這有風(fēng)險，如果直接充電電流變成一個常數(shù)在一個合理的時間內(nèi)，在任何頻率不變的傳導(dǎo)電流的貢獻值，可以用一條斜率為