接地电阻测试报告

接地电阻测量结果分析曾宪奎摘要:本文通过对乌江渡发电厂接地网改造前、后工频接地电阻测量结果分析比较,阐述了地处高土壤电阻率的水电厂,充分利用水库中水位相对稳定,水深有一定的保证和水具有良好的导电性能以及弱腐蚀等特点,敷设水下接地网,增大接地网的散流面积。

将工频接地电阻降低到0.3064～0.3281Ω,满足设计值≤0.35Ω,保证安全生产,达到接地网改造的目的。

关键词: 地网构成; 接地电阻测量; 比较与分析1 概述乌江渡发电厂位于乌江峡谷石灰岩和页岩高电阻率地区，分为一厂和二厂，一厂增容后装机容量3×250MW， 220kV GIS出线4回架空线路，110kV出线6回架空线路。

二厂装机容量2×250MW，220kVGIS出线3回架空线路。

一厂和二厂分别接入系统运行，共用一个接地网。

1980年设计计算的单相接地短路电流为12200A，接地电阻设计值为0.5Ω，计算值为0.325Ω。

五台机组分别于1979、1981、1982、2003年并网发电，老接地网已运行近23年。

通过近几年对乌江渡发电厂工频接地电阻的监测发现，地网接地电阻有逐年上升的趋势，为保证扩建后若最大单相短路电流上升，不影响电气主设备的安全稳定运行,2004年我们敷设了水库接地网，同时对两厂接地网进行了有效连接，从而使工频接地电阻和接地电位分布得到有效的改善，满足了安全运行要求。

2 接地网构成2.1 乌江渡发电厂接地网构成如图1所示，主要由三部分组成：2.1.1 一厂接地网2.1.2 二厂接地网2.1.3 水库接地网2.2 一厂、二厂接地网主要由自然接地体和大坝迎水面敷设的人工接地体构成。

水库接地网采用120mm2镀锌钢绞线在距大坝约400m处的水库内敷设一个面积约20万㎡的水下接地网。

然后用三根120mm2铜绞线引出后分别与一厂、二厂接地网相连接。

3 工频接地电阻测量3.1 测量依据根据《接地装置工频特性参数的测量导则》（DL-475-92）、《水力发电厂接地设计技术导则》（DL/T-5091-1999）以及《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》（GB/T17949-2000）。

3.2 “参考原点”的确定如何确定测量间距的参考原点，即电流极和电压极距离从地网的那一点算起是接地测量布线合理与否的第一个问题。

但对于大型水电站来说，由于水工枢纽布置范围很大，地网边缘就很难确定。

根据国家标准《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》的要求，宜确定“电气中心”。

由乌江渡发电厂接地网（见图1）构成可知，主要由一厂、二厂接地网以及水库接地网构成。

假设： R1------一厂接地电阻 I1-------流入一厂地网电流R2------二厂接地电阻 I2-------流入二厂地网电流R3------水库接地电阻 I3-------流入水库地网电流R ij------三个地网间互电阻则有： U1=I1R1+I2R12+I3R13U2=I1R12+I2R2+I3R23U3=I1R13+I2R23+I3R3又设地网近似为等电位则：U=U1=U2=U3 I=I1++I2+I3由于 U=IR 则： I=R-1U将接地电阻测量值R1=0.47Ω、R2=0.831Ω、R3=0.514Ω(理论值) 代入后得到：R12=0.17Ω、R13=0.127Ω、R13=0.16Ω通过计算可知，各个接地网电流占总电流的百分数分别为：一厂地网入地电流I1占总电流的百分数为43.41%；二厂地网入地电流I2占总电流的百分数为17.76%；水库地网入地电流I3占总电流的百分数为 38.83%。

由此可以看出，乌江渡发电厂地网“电气中心”近似在一厂接地网和水库接地网几何中心连线上，且偏于一厂地网一侧。

因此，我们将工频接地电阻测量参考原点选择在大坝顶的一点。

至于参考原点的定位问题相对于电流极距离3000m而言影响也就很小了。

3.3 接地电阻测量电流极距离乌江渡发电厂全厂接地网总面积约50万㎡，等值半径约为800m。

与电流极距离3000m之比为3.75D。

而地网最大长度约为1250m，与电流极距离3000m之比为2.4D。

基本满足水电站接地电阻测量导则2～3D max的规定。

3.4 接地电阻测量电压极距离由于电流极的影响，50%距离已不是真正零电位。

为了补偿电流极互电阻的影响，当土壤电阻率均匀时电压极在61.8%的位置，即通常所说的0.618的测量补偿法。

3.5 布线方向问题由于乌江渡发电厂受地理位置的限制，工频接地电阻测量只有两个方向：一个是左岸底坝，但电流极距离只有2401m，且地形起伏，影响电位分布。

另一个是左岸下游铁路桥，电流极距离可达3000m，且地势开阔、有公路相通，布线较为方便。

但河流对测量有无影响呢？设下游河面平均宽度为50m，平均水深为5m，实测河水电阻率在水温12℃时为30Ω·M，电压极距离为1500m，则河水电阻为：R=ρ·l/S=180（Ω）将R与0.5Ω接地电阻并联后为0.4986Ω，影响0.28%。

从历年接地电阻现场测量结果对比来看，2002年3月底坝电流极测量一厂接地电阻为0.47Ω。

2003年4月用下游铁路桥位置布置电流极，一厂和二厂地网自然连接和利用三根16mm2铜绞线连接，测量一厂接地电阻为0.413～0.418Ω。

由于二厂地网的影响（二厂接地线断开），一厂接地电阻则会下降，小于0.47Ω。

又因二厂地网距一厂地网很近，基本相靠，屏蔽影响较大。

故一厂接地电阻也不会降低太多。

因此，沿河流布线对接地电阻测量是可行的。

3.6 工频接地电阻测量乌江渡发电厂工频接地电阻宜采用大电流直线法进行测量。

测量原理如图2所示：电流极位置布置在下游铁路桥附近，采用GPS定位，测出电流极距二厂开关站的水平距离为3000m。

为降低电流极接地电阻，将电流极布置在水中，以达到大电流测量主地网的目的。

电流线采用多股从二厂开关站往下游电流极处沿左岸公路敷设。

接地体采用10根35×4的镀锌扁钢连接后抛入河中作为电流极，实测接地电阻R C≦5Ω。

电压线采用2.5mm2铜芯塑料线，沿下游左岸公路布线，与电流线地面水平平行距离约为20m，电压极采用长1.5m、50×50×5的镀锌角钢直接浸入河水中。

电压极位置采用GPS定位，共设4点U1（50%D13=1500m），U2（55%D13=1650m），U3（60%D13=1800m），U4（65%D13=1950m）。

3.7 数据计算及分析表1 接地电阻测量结果（2004年7月18日）3.7.1 接地电阻计算接地电阻用式计算R=√1/2（U12+U22）—U02/I式中：U1---------正极性地网电压（V）U2---------反极性地网电压（V）U0---------地网未加测试电流时的残余电压I----------测量时施加的电流3.7.2 接地电阻测量值将乌江渡发电厂地网改造工程完工后采用带避雷线测量的接地电阻平均值作为接地网的接地电阻即：一厂接地电阻R J1=（R1+R2+R3+R4）/4=0.2664(Ω)二厂接地电阻R J2=（R1+R2+R3+R4）/4=0.2853(Ω)3.7.3 关于修正系数根据乌江渡发电厂一厂和二厂分别接入系统运行而又共用一个接地网的特点，按短路电流计算的要求，若二厂220KV单相短路时，将一厂视为系统的一部分，其线路的“地线～杆塔”接地系统仅作为地网并联接地支路参与散流，而不参与因导地线互感作用的分流回路。

因此，测量二厂接地电阻时仅应断开二厂的架空地线，而不需断开一厂的架空地线。

同理，测量一厂的接地电阻时，只要断开一厂的架空地线，不需断开二厂的架空地线。

由于测量时受条件限制，部分避雷线没有断开。

只能参照国内发变电所带避雷线和不带避雷线对测量接地电阻的影响，接地电阻测量应计入修正系数。

设：测量电流为I 测量地网电位为U=IR流过地线～杆塔接地系统的电流为I0流过地网电流为I1则：U1=I1R1+I0R10----------地网电位又：U=U1=IR I=I1+I0则有：R1=（U-I0R10）/（I-I0）式中： R1-------地网地线断开后测量的接地电阻R--------地网带地线测量的接地电阻R10-------地网和地线～杆塔接地系统的互电阻由上式可知，由于分母电流要减小I 0，则R 1应比带地线测量的接地电阻大；又由于电场的屏蔽影响，测量电压U 要减小I 0R 10，因此，R 1不能按电流比例增大。

因乌江渡发电厂220kV 线路挡距地线零序阻抗为Z ‘=2.7（Ω），线路杆塔接地电阻按规范应为R ‘=20（Ω），则地线～杆塔接地系统等效阻抗为Z 0=3/""Z R =4.24（Ω）如果不计互电阻的影响，当R 1=0.32（Ω）时，流过地线～杆塔接地系统的电流占7.02% 互电阻近似为 R 10=ρ/2πs=1000/2π800=0.199（Ω）则： R 1=（IR-7.02%I×0.199）/（I-7.02%I ）=1.076R-0.01512004年7月测量一厂带地线接地电阻为0.2853Ω，修正后一厂不带地线接地电阻为：R 1=1.076R-0.0151=0.292（Ω）增大了2.31%，又一厂有四回220KV 线路，若按比例增大R 1，则有：R 1=4×2.31%R+R=0.3117（Ω）综合考虑各种误差给测量结果带来的影响，参照国内和我省发变点所带避雷线和不带避雷线对测量接地电阻的影响，接地电阻测量结果可计入15%的修正系数。

因此，根据乌江渡发电厂2004年7月18日接地电阻测量结果，将其修正为：一厂不带地线，接地电阻修正值为R 1=1.15R=0.3281（Ω） 二厂不带地线，接地电阻修正值为R 2=1.15R=0.3064（Ω）4 历年接地电阻测量值比较与分析4.1 历年接地电阻测量结果见表2所示 4.2 接地电阻测量结果分析乌江渡发电厂水库接地网敷设完成，同时将一厂、二厂接地网全部连接后，通过在一厂电流注入点（220KV 开关站206B 构架）测量接地电阻为0.2853Ω，在二厂电流注入点（220KV 开关站出线平台）测量接地电阻为0.2664Ω，两者相差0.0189Ω，与2003年7月测量结果比较下降了 29.1%，说明两地网之间的连接有了较大的改善。

改造后一厂接地电阻较改造前下降了31.7%；改造后二厂接地电阻较改造前下降了40%。

通过上述分析比较，说明了乌江渡发电厂接地网改造结构是合理的，完全满足接地电阻设计值≤0.35Ω的要求，满足安全运行要求。

参考文献：[1]乌江渡发电厂工频接地电阻历年测试报告[2]《水力发电厂接地设计技术导则》（DL/T-5091-1999） [3]《接地装置工频特性参数的测量导则》（DL-475-92） [4]《高电压技术》 电力工业出版社收稿日期：2004-12-08作者简介：曾宪奎(1962-)，男，贵州省绥阳县人，工程师，长期从事电力系统自动化工作。