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大型接地網(wǎng)接地電阻測量及其影響因素探討

文檔作者：董家斌施勇楊殿成李小健文檔來源： 1．云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司 2．云南電力試驗研究院		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年02月10日
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電氣安全技術(shù)
大型接地網(wǎng)接地電阻測量及其影響因素探討
董家斌 ，施勇 ，楊殿成 ，李小健
(1．云南電力技術(shù)有限責(zé)任公司，昆明 650217；2．云南電力試驗研究院，昆明 650051)
[摘要] 介紹大型接地網(wǎng)接地電阻的測量方法，分析影響測量結(jié)果的各種因素。
關(guān)鍵詞 大型接地網(wǎng)接地電阻異頻法互感
0引言
隨著大容量、高電壓電網(wǎng)的不斷出現(xiàn)，系統(tǒng)接地電流
越來越大，發(fā)變電站接地網(wǎng)上電位升越來越高。為保證設(shè)
備及人身安全，對接地網(wǎng)的可靠性提出了更高的要求。而
接地網(wǎng)接地電阻的測量結(jié)果往往受諸多因素影響，因此減
小各干擾因素的影響對準(zhǔn)確測量接地網(wǎng)接地電阻至關(guān)重
要。
1對發(fā)變電站接地網(wǎng)接地電阻的要求
接地裝置的接地電阻包括接地網(wǎng)對地電阻和接地線電
阻兩部分，其值等于接地裝置對地電壓與通過接地極流人
地中電流的比值，它與土壤特性及接地網(wǎng)的幾何尺寸有
關(guān)。為了保證短路電流及雷電流的安全疏散，要求接地網(wǎng)
的接地電阻值較低。有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電
廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地的接地電阻應(yīng)滿足口]：
R≤
式中，R為考慮季節(jié)變化的最大接地電阻，Q；J為計算
用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流，A。
2接地電阻的測量
2．1試驗方法
采用傳統(tǒng)的工頻大電流法時，試驗頻率易受外界干
擾，儀器不能夠準(zhǔn)確采集試驗信號。為了減小測量誤差，
必須加大試驗電流，以提高信噪比。當(dāng)大型地網(wǎng)接地電阻
很小而外界干擾較大時，工頻大電流法測試結(jié)果的可信度
大為降低 ]。文獻(xiàn)[3]分析了大電流法和異頻法對同一
500kV變電站接地電阻的測量結(jié)果，表明異頻法測試結(jié)果
重復(fù)性好、可信度高。
異頻法采用偏離工頻的異頻電流信號，分別用高于和
低于工頻的電流各測量一次，然后換算至工頻時的電阻
值。由于電流頻率不一致，現(xiàn)場的電磁環(huán)境對測試結(jié)果的
干擾大大降低_4]。異頻測試技術(shù)的核心是有效消除外界干
擾，完整提取試驗信號。試驗信號頻率偏離工頻較遠(yuǎn)時，
消除外界工頻干擾比較容易。
收稿日期：2012—02—19
作者簡介：董家斌(1983一)，從事發(fā)、變電設(shè)備檢測試驗工作。
8 』WWW．chinaet net j電工技術(shù)
2．2試驗設(shè)備
異頻法測量接地電阻的設(shè)備主要由大功率信號源、耦
合變壓器、可調(diào)頻萬用表組成，與大電流法相比，具有試
驗設(shè)備輕便、頻率可調(diào)、信號源穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)
點。
2．3測試結(jié)果分析
表1為某2×600MW火力發(fā)電廠接地網(wǎng)接地電阻的測
試結(jié)果， 電流極與地網(wǎng)邊緣的距離為3 000m，注入電流為
5A
表1某2 x 600MW 火力發(fā)電廠接地網(wǎng)接地電阻測試數(shù)據(jù)
由表1可見， 電壓極位置在I 800m 時， 變化率最
低，即DL／T 475—2O06《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》所
述的曲線平坦處(零電位點)，該接地網(wǎng)接地電阻值為
0．131fl。
測試中應(yīng)當(dāng)注意以下幾個問題：
(1)電流極與接地網(wǎng)邊緣的距離比 應(yīng)為被試接地網(wǎng)最大
對角線長度D的4～5倍，遠(yuǎn)距離放線有困難時，土壤電阻率
均勻地區(qū)比c可取2D，土壤電阻率不均勻地區(qū)可取3D。
(2)由于受現(xiàn)場地形影響， 電壓極與電流極成角度布
線存在困難，因此同路徑布線時應(yīng)使電流極、電壓極引線
間距保持在10m以上，以達(dá)到減小導(dǎo)線間互感的目的L5]。
(3)不宜只在0．618d~處選取電壓極，須在0．618d∽
處每隔5 Gc從正反兩個方向驗證零電位點(測點一般大
于5個)，測試中通過移動電壓極來測試不同點，并繪制
接地電阻變化趨勢圖。
3影響測量結(jié)果的因素
3．1土壤潮濕情況
接地電阻的大小與土壤潮濕程度密切相關(guān)。土壤潮濕
電氣安全技術(shù)
時，電阻率較低，擴(kuò)散電流在地表形成的電壓值較低，接
地電阻測試值會低于真實值，因此應(yīng)用一個合適的季節(jié)系
數(shù)進(jìn)行修正。接地網(wǎng)接地電阻的測試應(yīng)盡量在土壤干燥的
情況下進(jìn)行，避免在雨后等土壤潮濕的情況下進(jìn)行。
3．2接地網(wǎng)的規(guī)格和尺寸
理論上接地極的無窮遠(yuǎn)處才是零電位點。文獻(xiàn)E6]建
議電流極要地網(wǎng)邊緣的距離為地網(wǎng)最大對角線長度的4～5
倍。當(dāng) GC太短時，測得的接地電阻值不存在平坦段，無
法得到真實接地電阻值。某水力發(fā)電廠2008年接地網(wǎng)接
地電阻測試值為0．2721"1， Gc為1 200m，2011年測試值
為0．578Q，d 為2 000m。兩次測量結(jié)果不同是由對地網(wǎng)
大小的認(rèn)識不一致造成的，所以正確認(rèn)識接地網(wǎng)大小，準(zhǔn)
確計算接地網(wǎng)對角線長度，對真實、正確測量接地網(wǎng)接地
電阻至關(guān)重要。
3．3線路避雷線、桿塔與接地網(wǎng)相連
許多發(fā)電廠、變電所運行時，接地網(wǎng)往往與線路避雷
線相連， 以增加疏散短路電流的能力。基建施工中，施工
人員也常將主接地網(wǎng)與線路終端桿塔的接地連接在一起。
試驗接地電阻時，建議斷開主接地網(wǎng)與線路避雷線、桿塔
的連接， 以得到真實的接地電阻值，否則，會從測試結(jié)果
得出接地網(wǎng)運行良好的假象，給電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行埋下隱
患。
3．4大地的集膚效應(yīng)
大地對電流的集膚效應(yīng)表現(xiàn)為頻率越高 電流在地中
的穿透能力越弱，越接近地面，電流密度越大。集膚效應(yīng)
使測到的接地電阻附加了一個與測試頻率有關(guān)的阻抗分
量，其附加電阻與被測接地裝置和電流極間的距離及電源
頻率成正比L ：
R一 fSX10 (I-1)
式中，／’為電源頻率，Hz；S為電流在地中流過的距離，m。
設(shè)頻率為45Hz，電流極距離 為2 000m，則附加電
阻為0．09I-1。大型接地網(wǎng)接地電阻設(shè)計值往往較小，一般
小于0．31-1， 附加電阻會給接地電阻的測量帶來較大誤
差。
3．5金屬管道、構(gòu)筑物
使用電位降法測量接地電阻時，如果在電壓極移動路
徑上存在與之平行的金屬管道或構(gòu)筑物形成的接地網(wǎng)，那
么繪制出的接地電阻曲線會在金屬管道、構(gòu)筑物形成的接
地網(wǎng)距離范圍內(nèi)出現(xiàn)非常平坦的部分，該部分與整個曲線
的連接是有不連續(xù)性的。依照選擇曲線上平坦段對應(yīng)的電
阻值作為地網(wǎng)的接地電阻的原則，則會得出不真實的接地
電阻值。在2011年對某2X 300MW 火力發(fā)電廠接地網(wǎng)接
地電阻進(jìn)行測量時，先后于不同布線方向測得電阻值
0．627、0．3411-1。經(jīng)了解，后一次測試時電壓極移動路徑
上埋設(shè)有金屬引水管道。所以，合理選擇布線路徑，避開
地下金屬管道、構(gòu)筑物地網(wǎng)是正確測量接地電阻的必要條
件 。
3．6長距離導(dǎo)線間的互感
由于受地形的限制，電流極、電壓極往往不能實現(xiàn)三
角形(兩者夾角為30~45。)布線。而直線布線由于電壓線
與電流線的長距離平行，兩者間的互感會使測試結(jié)果產(chǎn)生
一定誤差。文獻(xiàn)Es]以平行距離為lkm、相距2m的架空線
為例，取土壤電阻率為5 0001-1·in，互感為j0．4991"1，假
設(shè)接地電阻實測值為0．51-1，加入互感影響后的實際值為
0．707t'1，增幅41 。在實際操作中，應(yīng)當(dāng)使電壓線、電
流線的距離保持10m以上，避免穿越交叉 。
3．7外界電磁環(huán)境
大電流法為減小電磁干擾往往采取增大測試電流、倒
相等措施。異頻法測試的外界干擾主要有諧波電流引起的
電壓極測量引線上的干擾電壓和地中干擾電流的壓降l8]。
為消除電壓測量引線上的干擾電壓，現(xiàn)場布線時要盡量避
開高壓輸電線路，避免與之長段并行，與之交叉時垂直跨
越 。
4結(jié)束語
(1)與工頻大電流法相比， 異頻法能夠消除工頻干
擾，減小測量誤差，提高測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(2)測量接地電阻時，應(yīng)對零電位區(qū)域進(jìn)行驗證。選
擇0．618 Gc作為電壓極，須每隔5 GC從正反兩個方向驗
證零電位點(測點一般大于5個)。
(3)布線過程中應(yīng)考慮互感影響， 電壓線、電流線須
“各行其道”，布線應(yīng)避開引水管道、構(gòu)筑物形成的接地
網(wǎng)。
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