输电线路杆塔接地电阻测量方法

输电线路杆塔接地电阻测量方法

文章介绍了输电线路杆塔工频接地电阻的测量方法：三极法和钳表法。分别介绍了这两种方法的工作原理及测量方法，并将测量结果进行比较，比较发现，三极法测量繁琐，工作量大，但测量准确；钳表法测量方法简单，仪器携带方便，但测量结果偏差较大。最后得出结论：将三极法和钳表法配合使用的方法效率最高、测量结果最可靠。

标签：杆塔；接地电阻；测量方法；三极法；钳表法

1 概述

接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地向远处扩散所遇到的电阻[1]。输电线路杆塔接地电阻的大小，直接关系到线路的耐雷水平，影响输电线路遭受雷击时的安全运行。线路的接地电阻越小，线路耐雷水平越高，线路雷击跳闸率越小[2]。因此，输电线路杆塔工频接地电阻的测量非常重要，准确地测量可以及时对接地电阻较高的输电线路杆塔进行改造，降低线路雷电事故，保证高压输电线路安全稳定运行，防止输电线路雷击跳闸事故的发生，提高供电系统的可靠性[3]。

2 接地电阻测量方法

输电线路杆塔接地电阻测量的方法主要有三种：伏安法、三极法和钳表法。伏安法比较繁琐、工作量大，且受外界干扰极大，已经基本淘汰。目前，常用的方法主要是三极法和钳表法，这两种方法各有优缺点，采用三极法测量接地电阻准确，而且测量方法简单，性能稳定，但测量时需要的人力物力较多，效率低；采用钳表法测量接地电阻比三极法方便、快捷省力，只要用钳表钳住接地线引下线就能测出接地电阻，效率高，但有时会有比较大的测量误差。所以工作人员必须十分熟悉这两种测量方法的工作原理、测量方法及相关要求，结合被测杆塔的实际情况选择适当的测量方法。

2.1 三极法测量接地电阻

三极法是由接地装置、电流极和电压极组成三个电极测量接地电阻的方法[4]。在输电线路杆塔附近分别布置电流极和电压极，用电压表测量接地装置G 与电压极P之间的电位差Ug，电流表测量通过接地装置流入地中的电流Ig，得到了Ug和Ig，就可以求出接地装置的工频接地电阻Rg，即Rg=Ug/Ig，如图1所示。在使用三极法测量时要合理布置电流极和电压极的位置，其布置方式主要有两种：直线法和夹角法。

2.1.1 直线三极法

电压极与电流极测量线在同一水平线上，如图1。电流极C到被测杆塔距离

DGC=4L，电压极P到杆塔距离DGP=2.5L，当DGC很难取到4L时，如果接地装置周围的土壤比较均匀，那么DGC可取3L，而DGP取1.85L（L为接地装置的长度）。

2.1.2 夹角三极法

电压极与电流极设置一定的角度θ，且电压极P与电流极C到杆塔基础边缘的直线距离相等，即DGP=DGC，如图2所示。采用夹角三极法测量时，当DGP=DGC越大，夹角θ越接近30°時，误差越小，角度的的偏差直接影响测量结果的误差。当DGP=DGC=2L，夹角θ=30°时，误差小于4%，这个误差与直线三极法中DGP=2.5L，DGC=4L时的误差比较接近（L为接地装置的长度）。

2.2 钳表法测量接地电阻

钳表法是使用钳形接地电阻测试仪对有避雷线且多基杆塔避雷线直接接地的架空输电线路杆塔接地装置的接地电阻进行测试的方法[4]。钳表法测量原理是采用回路法，将被测杆塔（接地电阻为Rx）、相邻杆塔（电阻Ro=R1//R2//…//Rn）、接地引下线（Re）、避雷线（Rl）构成一个闭合回路，如图3。测试回路电阻R=Rx+Ro+Re+Rl，其中Re、Rl阻值较小，可忽略；而Ro是其余杆塔接地电阻并联值，由于杆塔基数较大，所以Ro也可忽略不计。这样，被测杆塔的接地电阻近似等于测量回路的电阻，即Rx≈R。

使用钳表法测量接地电阻时，必须要确保被测杆塔的接地引下线处于连接状态，而所有相邻杆塔的接地引下线都处于断开状态。测量时，需要将钳表夹住被测杆塔的接地引下线进行测量。钳表提供两个线圈：电压线圈和电流线圈。电压线圈的作用是提供激励信号，在被测回路上感应一个电势E，闭合回路在电势E 的作用下产生电流I，用钳表可以测出该电势E和电流I，则环路电阻R就确定了，输电线路接地电阻Rx≈R=E/I。

3 两种测量方法比较

3.1 测量结果对比

由于三极法和钳表法的测量原理不同，测量接地电阻的结果也会有所不同。三极法测量回路没有多余电阻，所以测量结果相对准确。钳表法是测量整个回路电阻，包括被测杆塔电阻、架空线电阻及其余杆塔并联接地电阻及接地引下线电阻。由于回路中涉及到的线路及杆塔较多，任何一处出现问题，都会影响到整个回路的接地电阻。

通过钳表法与三极法对杆塔接地电阻测量对比，发现采用钳表法测量的结果比三极法测量结果普遍偏大。一共测30基杆塔，其中，9基误差小于1Ω，占30%；15基误差在1Ω到10Ω之间，占50%；6基误差大于10Ω，占20%，最大误差95Ω。这样的误差在实际应用中根本无法接受。另外，用钳表法测量的误差增量无规律可循，所以也很难修正。

3.2 测量方法对比

使用三极法测量时需要拆开所有的接地引下线，每次测量时都要将电流极和电压极探针布置在离被测杆塔几十米处，并且两个电极探针需要埋到地面以下至少0.4m，测量结束后需要将探针拔出，这需要很多的人力、物力，如果测量山区或湖泊的杆塔接地电阻会更麻烦。而用钳表法测量时不需布线，不需外加电源，只需保留被测杆塔接地线，断开其他杆塔接地线，用钳表夹住被测杆塔接地线就可直接测出接地电阻。该方法适用于能构成回路的输电线路杆塔的测量，而对于无避雷线或具有绝缘避雷线的线路并不适用。

4 结束语

通过对三极法和钳表法的原理、测量方法、测量结果分析及现场检验，可以发现，三极法和钳表法各有优缺点。三极法测量工作量大，但测量结果准确，性能稳定；钳表法测量方法简单，工作效率高，但测量结果误差偏大。因此，在实际应用中采用将三极法和钳表法配合使用的方法，来提高测量效率和测量结果的准确性。先用钳表法测量，然后同以前测量数据比较，如果测量值接近或在一定的误差范围内，则认为测量值符合要求；如果测量值有很大偏差，则需用三极法重新测量。三极法与钳表法结合使用可以提高杆塔接地电阻测量效率，保证输电线路安全稳定运行，提高供电可靠性。

参考文献

[1]姚奇艺.输电杆塔接地电阻的测量[J].科技风，2009（11）：226.

[2]杜洋.输电线路杆塔接地阻抗测量方法探讨[J].电测与仪表，2009（12）：84-87.

[3]杨萌.输电线路杆塔接地电阻测量方法研究[J].中国新技术新产品，2015（9）：78.

[4]DL/T 887-2004.杆塔工频接地电阻测量[S].