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大中型接地裝置接地電阻的測量要點

文檔作者：林云林巧俊周碎云文檔來源：溫州百丈際水電廠		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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76
浙江電力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER 2007年第5期
大中型接地裝置接地電阻的測量要點
M ain Points about Ground Resistance M easurement for Grid
林 云，林巧俊， 周碎云
(溫州百丈際水電廠，浙江文成 325300)
摘要：介紹了接地電阻的常規(guī)測試方法和要求，指出接地網(wǎng)測試誤差的主要來源是外界干擾和引線
問互感的影響，對其應(yīng)用直線0．618法測試時補償點的確定給出了建議。結(jié)合某電廠接地電阻測試
結(jié)果分析，針對普遍存在的多種影響因素分別加以討論，提出了相應(yīng)的措施。
關(guān)鍵詞：接地裝置；地電阻；干擾；測量；要求
中圖分類號：TM862 文獻標(biāo)識碼： B 文章編號：1007—1881(2007)05—0076—03
接地裝置是電網(wǎng)中的重要保護裝置，其
安全、可靠運行至關(guān)重要。近年來省內(nèi)外多
處變電所因雷擊形成的擴大事故多數(shù)與地網(wǎng)
接地電阻不合格有關(guān)。隨著電網(wǎng)容量的擴
大，電網(wǎng)接地短路電流成倍增長，接地裝置
接地電阻要求越來越小。因此必須加強對地
網(wǎng)接地電阻的定期監(jiān)測。
準(zhǔn)確有效地測量接地電阻一直是測試人員
關(guān)注的問題，但運行中變電站接地電阻測試受
多種因素干擾，測試結(jié)果會產(chǎn)生較大的誤差，
因而實測中應(yīng)仔細考慮各種影響因素。
1 測量接地電阻的基本方法
1．1 直線0．618法
對較復(fù)雜的接地網(wǎng)， 尤其是大面積地
網(wǎng)，一般均采用三極法即電流電壓表法(或加
功率表，稱功率表法)，三極法測量接地電阻
的基本假定為：
(1)被測電極(接地網(wǎng))為半球形狀。
(2)土壤的電阻率在垂直和水平方向都是
均勻的。
(3)在討論一個電極作用的同時，忽略另
一個電極的存在。
當(dāng)接地網(wǎng)等效球半徑r遠小于地網(wǎng)邊緣
與電流極之間的距離d時，只要使電壓極與
地網(wǎng)邊緣之間的距離P=0．618 d就可測得真
值，此即著名的0．618法則。
但實際的情況與此有出人，如接地體的
形狀幾乎沒有半球形的，大多數(shù)為管形、帶
狀以及由管、帶構(gòu)成的接地網(wǎng)，但不論接地
體的形狀如何，當(dāng)?shù)任幻婢嘀行脑竭h，接地
體的形狀越接近半球形， 即測量結(jié)果的誤差
隨極間距離的減少而增大，只有極距足夠大
時測量結(jié)果才真實。
1．2 夾角法
電極布置為任意夾角， 電流、電壓極與
地網(wǎng)邊緣之間的距離分別為d、P，d一般取
為地網(wǎng)最大對角線D 的4 5倍。對所測的接
地電阻值可按下式進行修正：
1 1
風(fēng)=尺／[1一D(古+寺一1／~／p—2+d2-2—pd cos8)／2】
式中：R?！?接地網(wǎng)的接地電阻值，Q；
— — 接地電阻測量值，Q；
— — 電流極與電位極之間的夾角。
采用3O。夾角法，一般取d=P≥2D，對
所測接地電阻值可不進行修正。
1．3 四極法
四極法測量是為了消除電流與電壓引線
間的互感而增加一個輔助極S，S離被測接地
裝置的距離30—100 m，接地網(wǎng)接地電阻由下
式計算：
Rc=U矗+U +U~／2IU23
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2007年第5期 浙江電力 77
式中：U ——地網(wǎng)與電壓極之間的電壓；
U：，—— 地網(wǎng)與輔助極S之間的電壓；
— — 電壓極與輔助極s之間的電壓；
，— — 測試電流。
測試時需要對各個量同時讀數(shù)。
2 影響測量精度的因素及對策
2．1 接地網(wǎng)與測試電流極的距離d
理論計算表明，增大d能減小接地網(wǎng)附
近電流場的畸變，這是減小測量誤差的有效
途徑，為現(xiàn)場大量測量實踐所證實。目前接
地技術(shù)規(guī)程推薦d=5D (Dm 為地網(wǎng)最大對
角線距離)，實測時希望越大越好，中間補償
點區(qū)域越大越平坦。有關(guān)資料顯示， 即使電
壓極引線長度大于5D，測量的接地阻抗比真
實值小10％ 以上。
2．2 接地網(wǎng)的形狀與尺寸
測量時應(yīng)對接地網(wǎng)的形狀和尺寸有所了
解，否則將帶來很大測量誤差。在百丈際水
電廠一次接地網(wǎng)測試中，由于不清楚改造過
的接地網(wǎng)大小、外延等，想當(dāng)然確定一個接
地網(wǎng)大小、形狀、測試方向地網(wǎng)邊緣，測試
結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差，將1．7 Q測成3．7 Q。
而正確測量時，接地網(wǎng)與電流極及電壓極距
離應(yīng)從測試方向的地網(wǎng)邊緣開始算起。
2．3 輸電線路避雷線與接地網(wǎng)間的隔離
變電所在正常運行時，輸電線路避雷線與
接地網(wǎng)應(yīng)相接以增加雷擊時的分流。變電所接
地網(wǎng)處于測量狀態(tài)時，需與線路避雷線解除
(斷開)，使被測接地網(wǎng)成為孤立的接地體。百
丈際水電廠在未解開和解開110 kV架空避雷
線兩種情況下，測試結(jié)果如表1所示。測量時
應(yīng)注意合適的測量布線方向，輔助電流極、電
壓極應(yīng)布置在與線路或地下金屬管道垂直的方
向，以減少干擾。
表1 百丈際水電廠接地網(wǎng)接地電阻測試值
2．4 補償點區(qū)域的尋找
理論上接地極的無窮遠處才是零電位
點。由于測量時輔助電流極的影響，在被測接
地裝置與電流極之間的中央地帶形成一個零電
位面，此時待測接地系統(tǒng)的電位(與零電位之
間)降低，地表電位曲線下降的速度明顯加
快，測得的電壓(與零電位之間)比補償點的電
壓稍小， 為減小測量誤差， 電位極須放在
0．618d位置(理想狀態(tài))，當(dāng)與上述假定條件相
差較遠(如地網(wǎng)形狀發(fā)生變化或土壤結(jié)構(gòu)為非
理想狀態(tài))時，補償點就會在0．618d點處附近
區(qū)域發(fā)生偏移，故須測量局部電位分布，確定
補償點區(qū)域。曾有某單位測量某水電廠接地電
阻得1．7 Q和2．9 Q 的不同結(jié)果。實際測試
時，以平坦段作為電壓極位置的選取標(biāo)準(zhǔn)，即
將電壓極分別向被測地網(wǎng)和電流極連線方向移
動幾次，每次移動間距為5％d左右，直至幾
次測得的阻值相近即可。但存在一定的系統(tǒng)誤
差，應(yīng)盡量拉長電流極引線長度以消除誤差。
2．5 測量誤差的主要來源
外界干擾是引起測量誤差的最主要因
素，可分為兩部分，一是外界電磁場在電壓
極引線產(chǎn)生的感應(yīng)電壓(附近正在運行的輸電
線路或設(shè)備的耦合)，二是地中干擾電流(如
系統(tǒng)不平衡電流)在地網(wǎng)接地電阻上產(chǎn)生的壓
降。此外，外界干擾中還存在諧波和高頻分
量，也會引起一定的誤差。
為克服外界干擾影響，工頻測量時往往
采用增大測量電流和倒相法。為了減少工頻
接地電阻實測值的誤差，建議采用20～30 A
左右的測量電流，盡量降低電流極的接地電
阻(一般要求不大于10 Q)十分關(guān)鍵，也可利
用桿塔的接地裝置作為電流極。另外用異頻
法測量可避開各種干擾。
除外界干擾外， 電流極和電壓極測量引
線間的互感也會引起測量誤差?，F(xiàn)場測試
時，電流極引線及電壓極引線應(yīng)相距10 m以
上，以減少兩者之間互感的影響，同時電流
極引線及電壓引線分別獨立接在被測接地裝
置的兩點上，以消除連接點接觸電阻對測量
結(jié)果的影響。為消除引線互感的影響，也可用
四極法或功率表法(電流、電壓、功率表)測量
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78 林云，等：大中型接地裝置接地電阻的測量要點 2007年第5期
接電電阻，用架空線路作為測量線。
例如，用直線0．618法與四極法測試百丈
際水電廠地網(wǎng)接地電阻，利用百丈際水電廠
一
、二級站之間直線距離5．42 km 的1O kV
一
、二級聯(lián)絡(luò)線作為測量引線，A、B相并接在
一起作為電流測量線，C相作為電壓測量線，
用兩個電站接地網(wǎng)作為電流極，外施臨時電壓
極P、輔助電極s，接地電阻不大于100 Q(三
角鐵5×50×1500各三根)。測試儀器：8O0o型
接地電阻測量系統(tǒng)一套，測試電流13 A左右。
因為利用百丈際一二級站之間1O kV聯(lián)絡(luò)
線測量時，電壓測試線與電流測試線之間互感
影響不可避免，用直線0．618法測量時測試引
線間互感影響較大，故本次測量以消除引線間
互感影響的四極法測得結(jié)果為準(zhǔn)(見表1)。
2．6 其他可能出現(xiàn)的測量干擾
(1)高頻電壓的干擾。當(dāng)測量用電位線較
長時，可能出現(xiàn)廣播電視電磁場等交變電磁
場產(chǎn)生的干擾電壓，可用一個工頻容抗為測
量電壓表輸入阻抗100倍以上的電容器與電
壓表并聯(lián)使用。
(2)測量設(shè)備和儀表的影響。電流表最好
選用精確度為0．5級的低阻抗交流電流表，
電壓表采用高阻抗(500 kI2)、高靈敏度電壓
表或晶體電壓表。
(3)高壓變電所在線測試時的干擾。高壓變
電所不停電測量接地電阻時，即輔助電流極通
電前，電壓表已有讀數(shù)，說明存在外來干擾。
可用倒相法消除變壓器接地零序電流的影響，
即所測地網(wǎng)電壓U=、 萬 = 麗，式中
的u 、 、 分別為正相、反相、不加電源
時電壓表的讀數(shù)，電流也同樣計算，功率求平
均值。
(4)測量信號量的不穩(wěn)定性影響。測試電
源和各種干擾分量會隨時間波動，通常在一
定限度范圍內(nèi)波動，造成測試誤差，可在不
同的和相同試驗電流下，多次測試，求取平
均值以消除各種不穩(wěn)定因素引起的誤差。
(5)季節(jié)影響。不同季節(jié)土壤的含水量不
同，接地裝置的接地電阻也隨季節(jié)不同而變
化。測量接地電阻應(yīng)在無雨水時進行，并考
慮到干旱的情況。對于防雷接地裝置，應(yīng)將
測得值再乘以季節(jié)系數(shù)(見表2)。
表2 接地裝置的季節(jié)系數(shù)
0．5 1．4—1．8 1．2一1．4
0．8一1．0 1．25—1．45 1．15～ 1．3
注：在測量時，如土壤較干燥，用表中的較小值；如士壤較
潮，則用表中較大值。
(6)電極接地電阻及接線接觸電阻大小的
影響。一般要求接線截面大，電極與土壤接
觸良好，在疏松土壤中可在電極四周澆灌一
些鹽水。電流極接地電阻影響測試電流，電
壓極接地電阻不大于1 2 kO，否則會影響電
壓測量精度。
3 結(jié)語
(1)測量接地電阻需注意其測試方法的相
關(guān)規(guī)定。
(2)正確測量接地阻抗的關(guān)鍵是找到不同
電流極位置對應(yīng)電壓極的補償點位置。
(3)在線測量接地電阻時，為消除地中雜
散電流的干擾宜用倒相法?；虿捎迷黾訙y試
電流、變頻測量等方法。在線測試時，可考
慮將主變中心點接地閘刀暫時拉開，等測試
完畢再恢復(fù)。
(4)電壓和電流極引線布置較近時，其互
感對測量結(jié)果影響較大，有必要采用四極法
或電流電壓、功率表法測量。
參考文獻：
【l】曾嶸， 陳未遠，何金良．變電所接地阻抗測量方法及
測試信息分析【J】．高電壓技術(shù)，2004，30(2)2O一21．
[2】許穎，徐土珩．交流電力系統(tǒng)過電壓防護及絕緣配合
【M】．北京：中國電力出版社．2006．
收稿日期：2007—03—12
作者簡介： 林云(1966一)， 男， 浙江文成人，助理工程
師，從事高壓電氣設(shè)備監(jiān)督管理工作。

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