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電廠接地網(wǎng)接地電阻測量及其誤差分析

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MAE現(xiàn)代建筑電氣
No3 Vols (Serial No.51)2014
·防雷與接地·
電廠接地網(wǎng)接地電阻測量及其
誤差分析
林世祺
(中山市防雷設施檢測所，廣東中山528400)
摘要：結合中山橫門電廠接地網(wǎng)接地電阻的實測，分析影響電廠接地網(wǎng)接地電
阻測量誤差的因素，提出消除誤差的方法和對策，對提高接地電阻測量的準確性具
有重要意義。
林世棋(1981一)，男，
工程師，從事建筑電氣
關鍵詞：接地網(wǎng)；接地電阻；測量；誤差分析
與電子防雷研究工作。
中圖分類號：TU856文獻標志碼：A文章編號：1674-8417(2014)03-0046-05
0引言
站避雷線都無法與接地網(wǎng)斷開連線，進而達到隔
離的目的。
接地電阻的實測是檢驗接地網(wǎng)運行的一個
1.2測量方法
重要手段，準確測量接地電阻是工程技術人員極
根據(jù)橫門電廠現(xiàn)場地形情況和測量條件，選
其關心的課題。
擇30°夾角法布置的電流-電壓法測量主地網(wǎng)接
本文結合中山橫門電廠項目測量，分析接地
地電阻。從橫門電廠其中一個接地測量井接出，
網(wǎng)接地電阻的測量方法和消除誤差的方法。
電流極線路從電廠邊緣圍墻引出，朝東南方向布
1中山橫門電廠接地網(wǎng)測量
置線路，最終找到輔助電流極和輔助電壓極，電
流極距地網(wǎng)邊緣dcc=2.06km=2D,電流極利用
1.1接地網(wǎng)概況
2根50mm×50mm×5mm、長約1.0m的鍍鋅角
橫門電廠位于橫門島，土壤情況一般。全廠
鋼打入土壤；電壓極距地網(wǎng)邊緣dm2.06km=
規(guī)劃分三期建設，一期已投入運行十多年，二期
2D,電壓極采用2根50mmx50mm×5mm、長約
也運行了兩年。一期和二期地網(wǎng)相鄰建設，兩期
1.0m的鍍鋅角鋼打入土壤。測量中電流線選用
地網(wǎng)通過接地導體、電纜外皮、管道等連通，形成
2.5mm2銅芯聚氯乙烯絕緣電線電纜進行人工
大型主地網(wǎng)，經過實測，一、二期地網(wǎng)最大對角線
布線。
長度D=1.03km
根據(jù)DL/T475一2006《接地裝置特性參數(shù)測
電廠一期升壓站共有2回220kV出線，1基
量導則》的要求，選用異頻接地電阻測試儀，為了
終端鐵塔，出線構架共有2條出線地線與地網(wǎng)相
確保測量過程中盡量抑制干擾，選擇儀表提供的
連；二期升壓站共有2回220kV出線，1基終端
4種測量頻率(94、105、111、128Hz)分別進行測
鐵塔，出線構架共有3條出線地線與地網(wǎng)連接。
量，以期將干擾降到最小。
流入接地網(wǎng)的測量電流可能通過一期和二期升
1.3測量程序
壓站內220kV出線構架往避雷線分流。電廠一
(1)定位：運用GPS全球衛(wèi)星定位儀測量
期和二期已投入使用，由于運行要求，兩期升壓
出主地網(wǎng)最大對角線長度為D,取dcc=2D,
·46·
現(xiàn)代建筑電氣MAE
·防雷與接地·
No3 Vols (Serial Na51)2014
d=2D,用定位儀分別定出輔助電流極和輔助
別接至接地網(wǎng)，C端子連接至被測地網(wǎng)外的輔助
電壓極的具體位置。
電流極，P端子連接至被測地網(wǎng)外的輔助電壓極。
(2)布置人工輔助電流極和輔助電壓極，如
(6)打開儀器電源開關，將指針指向4擋位
圖1所示。
置，檢查接線情況。
(3)按測量接線示意圖接好線，電流引入點
(7)分別選擇注入4種測量頻率(94、105、
取全廠地網(wǎng)（一期和二期）接地測量點。根據(jù)現(xiàn)場
111、128Hz)進行測量。
情況，利用全球衛(wèi)星定位儀，最終確定坐標位置。
(8)記錄儀表顯示屏顯示的干擾電壓U、異
頻接地阻抗R、地網(wǎng)工頻接地阻抗R等數(shù)據(jù)。
oP
(9)修正地網(wǎng)接地電阻值，接地電阻測量結
oC
果應為測量值乘以修正系數(shù)1/0.9817。
0
(10)選擇不同位置的測量點，重復(4)~
(8)項。
0
G一接地網(wǎng)。D一接地網(wǎng)對角線長度
P一電壓極；C一電流極
(11)測量結束后，關閉電源開關，拆除接
線，恢復試驗現(xiàn)場原狀。
圖1橫門電廠地極布置圖
(12)對多組數(shù)據(jù)進行分析，最后得出測量
結果。
(4)接好儀器的安全接地端子，以保障
1.4測量結果
安全。
地網(wǎng)接地阻抗測量結果如表1所示。
(5)接好電流和電壓測試回路，E和E端分
表1地網(wǎng)接地阻抗測量結果
干擾電壓
注人點
G/km
Gc/km
U./V
頻率f/Hz
R/52
Rg修正值/n
R'/
R修正值/n
94
0.274
0.279
0.195
0.199
105
0.295
0.300
0.195
0.199
一期地網(wǎng)
1.06
1.06
1.2
111
0.302
0.308
0.193
0.197
128
0.330
0.336
0.195
0.199
多組數(shù)據(jù)平均值
0.300
0.306
0.195
0.198
94
0.298
0.304
0.210
0.214
105
0.320
0.326
0.209
0.213
二期地網(wǎng)
1.06
1.06
1.2
111
0.329
0.335
0.207
0.211
128
0.328
0.334
0.208
0.212
多組數(shù)據(jù)平均值
0.319
0.325
0.209
0.212
1.5測量結果分析
進行測量，結果可能與工頻測量結果有一定的偏
橫門電廠全廠地網(wǎng)的工頻干擾電壓為1.2V,
差，可通過4種頻率的測量結果修正值算術平均
從表1數(shù)據(jù)可看出：
來減小工頻測量帶來的誤差。
(1)采用異頻電源時，所測量接地電阻較穩(wěn)
(3)綜上所述，根據(jù)DL/T475一2006《接地
定、變化小，儀器準確度滿足測量精度要求。
裝置特性參數(shù)測量導則》的要求，在一期和二期
(2)由于接地阻抗包含與頻率相關的電感
升壓站避雷線無法與主地網(wǎng)斷開的情況下，采用
分量，采用注入4種頻率(94、105、111、128Hz)
電壓-電流30°夾角法布置測量的數(shù)據(jù)如下：橫
·47·
MAE
現(xiàn)代建筑電氣
No.3 VoL5 (Serial)2014
·防雷與接地·
門電廠一期地網(wǎng)異頻接地阻抗為0.3060，工頻
償法，還是30°夾角補償法，都是將電壓極位置設
接地阻抗為0.1980；二期地網(wǎng)異頻接地阻抗為
在正確的零電位區(qū)。在均勻土壤中，電流引線的
0.3250,工頻接地阻抗為0.2120。由于地線對
長度達到地網(wǎng)對角線的3倍，就可以將誤差控制
注入地網(wǎng)的測量電流有分流的作用，導致接地電
在5%以內。在現(xiàn)場測量中，橫門電廠條件比較
阻測量值偏小于實際值，因此橫門電廠主地網(wǎng)的
復雜，故，在測量時，盡可能地向土壤比較均勻的
接地電阻真實值稍大于以上測量結果。
方向放測量線，而不向土壤不均勻或地質有突變
的方向測量。零電位點不易定量測得時，可根據(jù)
2誤差來源和消除方法
0.618直線補償法和30°夾角補償法，采用GPS
中山橫門電廠接地網(wǎng)接地電阻的測量誤
定位儀找準零點位區(qū)。
差主要來源于測量方法、避雷線和地線分流、
2.1.2布線角度和長度對于測量結果的影響
工頻干擾、測量引線間的互感電勢干擾等幾個
(1)測量電阻隨布線角度變化分析。
方面。
由圖1和夾角法接地電阻測試原理得
2.1測量方法引起的誤差
R
R=
測量方法引起的誤差主要包括測量地極的
D
位置選擇、布線角度和長度以及測量電流的大小
D2+D22-VD2+D22-2D1D2C0s0
三個方面。
式中：R——實際接地電阻；
2.1.1測量地極的位置選擇
R——用戶儀器測出來的接地電阻：
橫門電廠接地網(wǎng)的形狀不規(guī)則，難以確定接
D——接地網(wǎng)對角線長度；
地網(wǎng)的等效中心，接地網(wǎng)周圍的土壤電阻率也并
D1=DE=2D,D2=DG=2D。
非完全均勻，使電壓極位置偏離補償法的要求位
橫門電廠接地網(wǎng)最大直徑D=1000m,則測
置，引起測量誤差。零電位區(qū)判定的準確與否，
量點距電壓輔助極D,和測量點距電流輔助極D2
直接關系著地網(wǎng)電位抬高的大小，進而影響到接
為2000m。大型接地網(wǎng)實際電阻為10.0、4.0、
地網(wǎng)電阻測量值的準確性。
1.0、0.50時，布線角度從0°~180°時接地網(wǎng)的
解決方法：現(xiàn)場測量中無論是0.618直線補
測量電阻值，如圖2所示。
0186
接地電阻為10
接地電阻為4.09
01315
接地電阻為1.0Q
接地電阻為0.5
14
0
12
6
2
020406080100120140160180200
0
20
406080100120140160180
電壓極與電流極的夾角()
電壓極與電流極的夾角()
圖2測量電阻隨0變化曲線圖
由圖2分析可知，隨著布線角度的增加，接
大，測量電阻逐漸接近實際電阻；當0>30°時，測
地網(wǎng)的測量電阻呈曲線增長。
量電阻最低可達實際電阻的0.6倍，且隨著0增
測量電阻與實際電阻比值隨角度的變化
大，測量值不斷降低；當0>100°時，測量電阻維
如圖3所示。由圖3可知，當0<30°時，測量電
持在實際電阻的約0.6倍。因此，當布線角度8
阻最高可達到實際電阻的約3.5倍，且隨著0增
<30°時，測量電阻比實際電阻偏大；0=30°時，
·48
現(xiàn)代建筑電氣MAE
·防雷與接地·
No3 VeL5 (Serisl No.51)2014
測量電阻與實際電阻基本相同；0>30°時，測量
電阻比實際電阻偏小。
(2)測量值隨布線長度變化分析。
在對測量值與布線長度之間的關系進行
分析的過程中，應將布線角度固定。橫門接地
網(wǎng)最大直徑D=1000m,布線角度0=30°，當
地網(wǎng)實際電阻分別為10.0、4.0、1.0、0.50
20406080100120140160180200
電壓極與電流極間夾角6(*)
時，得出電阻值隨dpc和dcc變化而變化的曲
線，如圖4所示。
圖3測量電阻與實際電阻比值隨角度0變化曲線圖
接地電阻為10
12
接地電阻為1.0
1
接地電阻為4.02
1
接地電阻為0.52
10
10
9
9
中
6
6
5
5
ID 2D 3D 4D 5D 6D 7D 8D 9D 10D
1D
2D 3D 4D 5D 6D 7D &amp;amp;D 9D 10D
布線長度/m
布線長度/m
圖40=30°時測量電阻隨布線長度變化曲線圖
由圖4可知，當0=30°時，布線長度在2D
2.2升壓站出線構架500kV避雷線和0PGW
時測量值基本能夠反映實際電阻；當布線長度
光纖地線對測量電流分流的影響
減小時，單純從曲線圖看測量值比實際值要高，
橫門電廠一期升壓站出線構架上所帶的避
但由于布線長度太短，測量線仍處于接地網(wǎng)地
雷線和二期升壓站所帶的1條OPGW光纖地線
內，實際測量值變化并非沿此曲線進行；當布線
將對測量電流進行分流，導致接地電阻測量結果
長度增大到3D時，測量電阻能夠正確反映實際
偏小。因此在測量前，應斷開避雷線、光纖地線
電阻值，隨著布線長度不斷加大，測量值變化
與接地網(wǎng)的電氣連接。
不大。
2.3工頻干擾的影響
對某一布線角度，當布線長度增大時，測量
由于電廠地網(wǎng)已投入運行，電力系統(tǒng)在不對
值逐漸逼近實際值；當布線角度<30時，測量值
稱運行時，有零序分量流過地網(wǎng)，該電流在測量
始終大于實際值；當布線角度>30°時，測量值始
電壓端造成電位差，同時附近設備工頻干擾對電
終小于實際值；當布線長度

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