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大中型接地装置接地电阻的测量要点

文档作者：林云林巧俊周碎云文档来源：温州百丈际水电厂		点击数：	更新时间： 2022年02月10日
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76
浙江电力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER 2007年第5期
大中型接地装置接地电阻的测量要点
M ain Points about Ground Resistance M easurement for Grid
林 云，林巧俊， 周碎云
(温州百丈际水电厂，浙江文成 325300)
摘要：介绍了接地电阻的常规测试方法和要求，指出接地网测试误差的主要来源是外界干扰和引线
问互感的影响，对其应用直线0．618法测试时补偿点的确定给出了建议。结合某电厂接地电阻测试
结果分析，针对普遍存在的多种影响因素分别加以讨论，提出了相应的措施。
关键词：接地装置；地电阻；干扰；测量；要求
中图分类号：TM862 文献标识码： B 文章编号：1007—1881(2007)05—0076—03
接地装置是电网中的重要保护装置，其
安全、可靠运行至关重要。近年来省内外多
处变电所因雷击形成的扩大事故多数与地网
接地电阻不合格有关。随着电网容量的扩
大，电网接地短路电流成倍增长，接地装置
接地电阻要求越来越小。因此必须加强对地
网接地电阻的定期监测。
准确有效地测量接地电阻一直是测试人员
关注的问题，但运行中变电站接地电阻测试受
多种因素干扰，测试结果会产生较大的误差，
因而实测中应仔细考虑各种影响因素。
1 测量接地电阻的基本方法
1．1 直线0．618法
对较复杂的接地网， 尤其是大面积地
网，一般均采用三极法即电流电压表法(或加
功率表，称功率表法)，三极法测量接地电阻
的基本假定为：
(1)被测电极(接地网)为半球形状。
(2)土壤的电阻率在垂直和水平方向都是
均匀的。
(3)在讨论一个电极作用的同时，忽略另
一个电极的存在。
当接地网等效球半径r远小于地网边缘
与电流极之间的距离d时，只要使电压极与
地网边缘之间的距离P=0．618 d就可测得真
值，此即著名的0．618法则。
但实际的情况与此有出人，如接地体的
形状几乎没有半球形的，大多数为管形、带
状以及由管、带构成的接地网，但不论接地
体的形状如何，当等位面距中心越远，接地
体的形状越接近半球形， 即测量结果的误差
随极间距离的减少而增大，只有极距足够大
时测量结果才真实。
1．2 夹角法
电极布置为任意夹角， 电流、电压极与
地网边缘之间的距离分别为d、P，d一般取
为地网最大对角线D 的4 5倍。对所测的接
地电阻值可按下式进行修正：
1 1
风=尺／[1一D(古+寺一1／~／p—2+d2-2—pd cos8)／2】
式中：R。—— 接地网的接地电阻值，Q；
— — 接地电阻测量值，Q；
— — 电流极与电位极之间的夹角。
采用3O。夹角法，一般取d=P≥2D，对
所测接地电阻值可不进行修正。
1．3 四极法
四极法测量是为了消除电流与电压引线
间的互感而增加一个辅助极S，S离被测接地
装置的距离30—100 m，接地网接地电阻由下
式计算：
Rc=U矗+U +U~／2IU23
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2007年第5期 浙江电力 77
式中：U ——地网与电压极之间的电压；
U：，—— 地网与辅助极S之间的电压；
— — 电压极与辅助极s之间的电压；
，— — 测试电流。
测试时需要对各个量同时读数。
2 影响测量精度的因素及对策
2．1 接地网与测试电流极的距离d
理论计算表明，增大d能减小接地网附
近电流场的畸变，这是减小测量误差的有效
途径，为现场大量测量实践所证实。目前接
地技术规程推荐d=5D (Dm 为地网最大对
角线距离)，实测时希望越大越好，中间补偿
点区域越大越平坦。有关资料显示， 即使电
压极引线长度大于5D，测量的接地阻抗比真
实值小10％ 以上。
2．2 接地网的形状与尺寸
测量时应对接地网的形状和尺寸有所了
解，否则将带来很大测量误差。在百丈际水
电厂一次接地网测试中，由于不清楚改造过
的接地网大小、外延等，想当然确定一个接
地网大小、形状、测试方向地网边缘，测试
结果产生很大的误差，将1．7 Q测成3．7 Q。
而正确测量时，接地网与电流极及电压极距
离应从测试方向的地网边缘开始算起。
2．3 输电线路避雷线与接地网间的隔离
变电所在正常运行时，输电线路避雷线与
接地网应相接以增加雷击时的分流。变电所接
地网处于测量状态时，需与线路避雷线解除
(断开)，使被测接地网成为孤立的接地体。百
丈际水电厂在未解开和解开110 kV架空避雷
线两种情况下，测试结果如表1所示。测量时
应注意合适的测量布线方向，辅助电流极、电
压极应布置在与线路或地下金属管道垂直的方
向，以减少干扰。
表1 百丈际水电厂接地网接地电阻测试值
2．4 补偿点区域的寻找
理论上接地极的无穷远处才是零电位
点。由于测量时辅助电流极的影响，在被测接
地装置与电流极之间的中央地带形成一个零电
位面，此时待测接地系统的电位(与零电位之
间)降低，地表电位曲线下降的速度明显加
快，测得的电压(与零电位之间)比补偿点的电
压稍小， 为减小测量误差， 电位极须放在
0．618d位置(理想状态)，当与上述假定条件相
差较远(如地网形状发生变化或土壤结构为非
理想状态)时，补偿点就会在0．618d点处附近
区域发生偏移，故须测量局部电位分布，确定
补偿点区域。曾有某单位测量某水电厂接地电
阻得1．7 Q和2．9 Q 的不同结果。实际测试
时，以平坦段作为电压极位置的选取标准，即
将电压极分别向被测地网和电流极连线方向移
动几次，每次移动间距为5％d左右，直至几
次测得的阻值相近即可。但存在一定的系统误
差，应尽量拉长电流极引线长度以消除误差。
2．5 测量误差的主要来源
外界干扰是引起测量误差的最主要因
素，可分为两部分，一是外界电磁场在电压
极引线产生的感应电压(附近正在运行的输电
线路或设备的耦合)，二是地中干扰电流(如
系统不平衡电流)在地网接地电阻上产生的压
降。此外，外界干扰中还存在谐波和高频分
量，也会引起一定的误差。
为克服外界干扰影响，工频测量时往往
采用增大测量电流和倒相法。为了减少工频
接地电阻实测值的误差，建议采用20～30 A
左右的测量电流，尽量降低电流极的接地电
阻(一般要求不大于10 Q)十分关键，也可利
用杆塔的接地装置作为电流极。另外用异频
法测量可避开各种干扰。
除外界干扰外， 电流极和电压极测量引
线间的互感也会引起测量误差。现场测试
时，电流极引线及电压极引线应相距10 m以
上，以减少两者之间互感的影响，同时电流
极引线及电压引线分别独立接在被测接地装
置的两点上，以消除连接点接触电阻对测量
结果的影响。为消除引线互感的影响，也可用
四极法或功率表法(电流、电压、功率表)测量
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78 林云，等：大中型接地装置接地电阻的测量要点 2007年第5期
接电电阻，用架空线路作为测量线。
例如，用直线0．618法与四极法测试百丈
际水电厂地网接地电阻，利用百丈际水电厂
一
、二级站之间直线距离5．42 km 的1O kV
一
、二级联络线作为测量引线，A、B相并接在
一起作为电流测量线，C相作为电压测量线，
用两个电站接地网作为电流极，外施临时电压
极P、辅助电极s，接地电阻不大于100 Q(三
角铁5×50×1500各三根)。测试仪器：8O0o型
接地电阻测量系统一套，测试电流13 A左右。
因为利用百丈际一二级站之间1O kV联络
线测量时，电压测试线与电流测试线之间互感
影响不可避免，用直线0．618法测量时测试引
线间互感影响较大，故本次测量以消除引线间
互感影响的四极法测得结果为准(见表1)。
2．6 其他可能出现的测量干扰
(1)高频电压的干扰。当测量用电位线较
长时，可能出现广播电视电磁场等交变电磁
场产生的干扰电压，可用一个工频容抗为测
量电压表输入阻抗100倍以上的电容器与电
压表并联使用。
(2)测量设备和仪表的影响。电流表最好
选用精确度为0．5级的低阻抗交流电流表，
电压表采用高阻抗(500 kI2)、高灵敏度电压
表或晶体电压表。
(3)高压变电所在线测试时的干扰。高压变
电所不停电测量接地电阻时，即辅助电流极通
电前，电压表已有读数，说明存在外来干扰。
可用倒相法消除变压器接地零序电流的影响，
即所测地网电压U=、 万 = 丽，式中
的u 、 、 分别为正相、反相、不加电源
时电压表的读数，电流也同样计算，功率求平
均值。
(4)测量信号量的不稳定性影响。测试电
源和各种干扰分量会随时间波动，通常在一
定限度范围内波动，造成测试误差，可在不
同的和相同试验电流下，多次测试，求取平
均值以消除各种不稳定因素引起的误差。
(5)季节影响。不同季节土壤的含水量不
同，接地装置的接地电阻也随季节不同而变
化。测量接地电阻应在无雨水时进行，并考
虑到干旱的情况。对于防雷接地装置，应将
测得值再乘以季节系数(见表2)。
表2 接地装置的季节系数
0．5 1．4—1．8 1．2一1．4
0．8一1．0 1．25—1．45 1．15～ 1．3
注：在测量时，如土壤较干燥，用表中的较小值；如士壤较
潮，则用表中较大值。
(6)电极接地电阻及接线接触电阻大小的
影响。一般要求接线截面大，电极与土壤接
触良好，在疏松土壤中可在电极四周浇灌一
些盐水。电流极接地电阻影响测试电流，电
压极接地电阻不大于1 2 kO，否则会影响电
压测量精度。
3 结语
(1)测量接地电阻需注意其测试方法的相
关规定。
(2)正确测量接地阻抗的关键是找到不同
电流极位置对应电压极的补偿点位置。
(3)在线测量接地电阻时，为消除地中杂
散电流的干扰宜用倒相法。或采用增加测试
电流、变频测量等方法。在线测试时，可考
虑将主变中心点接地闸刀暂时拉开，等测试
完毕再恢复。
(4)电压和电流极引线布置较近时，其互
感对测量结果影响较大，有必要采用四极法
或电流电压、功率表法测量。
参考文献：
【l】曾嵘， 陈未远，何金良．变电所接地阻抗测量方法及
测试信息分析【J】．高电压技术，2004，30(2)2O一21．
[2】许颖，徐土珩．交流电力系统过电压防护及绝缘配合
【M】．北京：中国电力出版社．2006．
收稿日期：2007—03—12
作者简介： 林云(1966一)， 男， 浙江文成人，助理工程
师，从事高压电气设备监督管理工作。

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