地网接地阻抗测试的方法及注意事项

地网接地阻抗测试的方法及注意事项

摘要：文章结合本人近年对电力系统中变电站地网接地阻抗测试的实际经历，阐述测试变电站地网接地阻抗的各种方法及注意事项。

关键词：地网；接地阻抗测量；方法；注意事项

随着电网的发展，特别是发电厂变电所内微机保护、综合自动化装置的大量应用，各类电气元件对接地网的要求越来越高，当发生工频接地故障和雷电侵入时起到快速泄放短路电流的作用，是维护变电站安全可靠运行，保障人员和电气设备安全运行的根本保证和重要措施。当接地电阻过大，当发生接地故障时，使中性点电压偏移增大，可能使健全相和中性点电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。如果对地网接地电阻测试不准确，不仅损坏设备，而且会对值班人员造成伤害。现结合本人近年对接地网接地阻抗的测试，总结如下：

1接地电阻测试原理及方法

接地网接地阻抗测试目前常用的方法有两种：一是类工频法；二是工频大电流法。测试接地装置的接地阻抗时采用的布线方式有直线法（0.618法）、30˚夹角法、远离法等。直线法和30˚夹角法是基于土壤电阻率均匀的基础上推导出来的，如果土壤电阻率不均匀，测试结果误差会比较大。

1.1 电位降法

电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路，且符合测试回路的布置的要求。G为被试接地装置；C为电流极；P为电位极；D为被试接地装置最大对角线长度；dc~为电流极与被试接

地装置边缘的距离；x为电位极与被试接地装置边缘的距离；d为测试距离间隔；流过被试接地装置c和电流极C的电流I使地面电位变化，电位极P从G 的边缘开始沿与电流回路呈30。～45。的方向向外移动，每间隔d(50m或100m 或200m)测试一次P与G之间的电位差u，绘出u与X的变化曲线。曲线平坦处即为电位零点，与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高u，接地装置的接地阻抗为：Z=Um／I。

如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难，可与之同路径放设，但要保持尽量远的距离。如果电位降曲线的平坦点难以确定，则可能是受被试接地装置或电流极c的影响，考虑延长电流回

路；或者是地隋况复杂，考虑以其他方法来测试和校验。

1.2电流一电压表三极法

电流线和电位线同方向(同路径)放设称为三极法中的直线法；dcc符合测试回路的布置的要求，dpG通常为(O．5～0．6)dcG电位极P应在被测接地装置G与电流极c连线方向移动三次，每次移动的

距离为d 的5％左右，当三次测试的结果误差在5％以内即可。

大型接地装置一般不宜采用直线法测试。如果受条件所限而必须采用时，应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测试结果的影响。

C 为被试接地装置；c为电流极；P为电位极；D为被试接地装置最大对角线长度；dcc为电流极与被试接地装置边缘的距离；dpG为电位极与被试接地装置边缘的距离。

1.3 远离法

基于零电位点在无穷远处，除了接地装置和电流极之间存在零电位面，在接地装置左边无穷远处也是零位面，因此可以把电压极放在接地网左方很远处，这时的存在偏小的测量误差，需要修正。远离法可以比较有效地消除土壤不均匀性的影响，而且避免了电流线对电压线之间互感的感应干扰。电流极距离地网边缘一般为4-5D，此时测量的接地阻抗值总比实际值偏小，因此对测试结果要进行修正，修正公式可按照DL475—2006《接地装置特性参数测量导则》内的公式进行：

2试验结果判断依据

通过改变电压极的位置，可测得3个电阻值，比较3个电阻值的变化情况是否与电压极引线离开测点距离的变化情况一致，如一致，便可确定dGP取(4D×O．618-d)时所测得的电阻值为实测值；如不一致，须结合历史数据、实际土壤电阻率等情况进一步分析原因，以确定实测值。

发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻要求：

一般情况下，接地装置的接地电阻应符合下式要求：

R≤2000/I（1）

式(1)中：R为考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；I为计算用的流经接地装置的人地短路电流，A。公式(1)计算用流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流人地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按5～10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配，以及避雷线中分走的接地短路电流。

当接地装置的接地电阻不符合式(1)要求时，可通过技术经济比较增大接地电阻，但不得大于5Ω，且应符合以下要求。

1)为防止转移电位引起的危害，对可能将接地网的高电位引向厂、所外或将低电位引向所内的设施，应采取隔离措施。例如：对外的通信设备加隔离变压器；向厂、所外供电的低压线路采用架空线，其电源中眭点不在所内接地，改在所外适当的地方接地；等等。

2)考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电变电所内的3～10kV阀式避雷器不应动作或动作后应承受被赋予的能量。

3)应核算接触电位差和跨步电位差。

工频电压电流法。用倒相法得到的工频接地阻值为：

式(2)中：I为通过接地装置的接地电流，测试电压倒相前后保持不变；U 、GU、、G为测试电压倒相前后的接地装置的对地电压；UGO为不加测试电压接地装置的对地电压，即零序电流在接地装置上

产生的电压降。

3 测试注意事项

3．1 消除接地装置中的零序电流的影响

对于工频电压电流法，在不停电的条件下，由于接地装置中存在电力系统的零序电流，它会影响工频接地电阻的实测值。既可以通过增大接地装置测试电流值的办法，又可以用倒相法来减小零序电流对工频接地电阻实测值的影响。

3.2 消除高频干扰电压的影响

当测量用的电压线较长时，电压线上可能出现广播电磁场等交变电磁场产生的干扰电压。如果用有效值电压表测量电压，则电压表的指示值要受高频干

扰。

3.3 消除输电线的避雷线的影响

在许多变电站中，输电线的避雷线是与变电所的接地装置相连，这会影响变电站接地阻抗的实测值。因此，在测量前，应将避雷线与变电所接地装置的电连接断开。采用类工频法可通过罗氏线圈对运行中变电站的避雷线、10kV电缆外皮进行分流测试，经计算可得出比较真实的接地阻抗值。

3.4 尽量增大工频电压电流法中的测试电流

通过接地装置的测试电流大，则接地装置中的零序电流和干扰电压对测量结果的影响就小。为了减小误差，工频大电流法通过接地装置的测试电流不宜小于50A，类工频法的测试电流不宜小于3A。为了得到较大的测试电流，一般要求电流极的回路电阻不大于40Ω。

3.5 减少放线距离带来的影响

放线长度应根据变电站地网最大对角线D换算，对加装了斜井或地网延长线的地网应适当考虑加长放线距离，测量距离时需采取GPS精确测量，尽量不要采取用尺量的老方法，更不能根据线长估算。

3.6 避免运行中的输电线路的影响

尽可能使测量线远离运行中的输电线路或与其垂直，以减小干扰影响。

3.7 避免河流、地下管道等导电体

3.8 不能在雨后立即进行测试

3.9 应记录测试时的环境温度

4 小结

通过对变电站地网的测量，为新站投运、运行中变电站的技改大修提供可靠的依据。根据变电站接地网接地状况，提出整改优化方案，使接地网的接地电阻符合要求，从而有效地防止设备绝缘损坏和人员伤害，因此对变电站接地阻抗测量对保证电气设备的安全运行和工作人员人身安全是非常有必要的。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。