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淺談變電站接地網接地電阻測試的原理方法及意義
日期：2025-01-09 20:24
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摘要：近些年來，國內多處變電站因雷擊形成擴大事故，多數與地網接地電阻不合格有關，接地網起著工作接地和保護接地的作用,當接地電阻過大則:發生接地故障時,使中性點電壓偏移增大,可能使健全相和中性點電壓過高,超過絕緣要求的水平而造成設備損壞。在雷擊或雷電波襲擊時,由于電流很大,會產生很高的殘壓,使附近的設備遭受到反擊的威脅,并降低接地網本身保護設備(架空輸電線路及變電站電氣設備）帶電導體的耐雷水平,達不到設計的要求而損壞設備。同時接地系統的接地電阻是否合格直接關系到變電站運行人員、變電檢修人員人身**；但由于土壤對接地裝置具有腐蝕作用，隨著運行時間的加長，接地裝置已有腐蝕，影響變電站的**運行；因此，必須大力加強對地網接地電阻的定期監測；運行中變電站地網接地電阻的測量，由于受系統流入地網電流的干擾以及試驗引線線間的干擾，使測試結果產生較大的誤差。特別是大型接地網接地電阻很小（一般在0.5Ω以下），即使細微的干擾也會對測試結果產生很大的影響；如果對地網接地電阻測試不準確，不僅損壞設備，而且會造成諸如地網誤改造等不必要的損失，結合我對接地網接地阻抗測試方法的研究
一、概述
近些年來，國內多處變電站因雷擊形成擴大事故，多數與地網接地電阻不合格有關，接地網起著工作接地和保護接地的作用,當接地電阻過大則:發生接地故障時,使中性點電壓偏移增大,可能使健全相和中性點電壓過高,超過絕緣要求的水平而造成設備損壞。在雷擊或雷電波襲擊時,由于電流很大,會產生很高的殘壓,使附近的設備遭受到反擊的威脅,并降低接地網本身保護設備(架空輸電線路及變電站電氣設備）帶電導體的耐雷水平,達不到設計的要求而損壞設備。同時接地系統的接地電阻是否合格直接關系到變電站運行人員、變電檢修人員人身**；但由于土壤對接地裝置具有腐蝕作用，隨著運行時間的加長，接地裝置已有腐蝕，影響變電站的**運行；因此，必須大力加強對地網接地電阻的定期監測；運行中變電站地網接地電阻的測量，由于受系統流入地網電流的干擾以及試驗引線線間的干擾，使測試結果產生較大的誤差。特別是大型接地網接地電阻很小（一般在0.5Ω以下），即使細微的干擾也會對測試結果產生很大的影響；如果對地網接地電阻測試不準確，不僅損壞設備，而且會造成諸如地網誤改造等不必要的損失，結合我對接地網接地阻抗測試方法的研究，現總結如下：CVT檢驗用諧振升壓裝置利用串聯諧振的原理，采用了無極手動調感的技術以及節電抗器串聯的方式，使得所需電源、試驗設備體積和重量大幅下降。
二、接地電阻測試原理及方法：
測試接地裝置的接地阻抗時電流極要布置的盡量遠，通常電流極與被試接地裝置邊緣的距離dcG應為被試接地裝置大對角線長度D的4～5倍（平行布線法），在土壤電阻率均勻的地區可取2倍及以上（三角形布線法），電壓引線長度為電流引線長度0.618倍（平線布線法）或等于電流線（三角形布線法）。
1、電位降法
電位降法測試接地裝置的接地阻抗是按圖1布置測試回路，且符合測試回路的布置的要求。
G—被試接地裝置；C—電流極；P—電位極；D—被試接地裝置大對角線長度；dCG—電流極與被試接地裝置邊緣的距離；x—電位極與被試接地裝置邊緣的距離；d—測試距離間隔；
流過被試接地裝置G和電流極C的電流I使地面電位變化，電位極P從G的邊緣開始沿與電流回路呈30°~45°的方向向外移動，每間隔d（50m或100m或200m）測試一次P與G之間的電位差U，繪出U與x的變化曲線。曲線平坦處即為電位零點，與曲線點間的電位即為在試驗電流下被試接地裝置的電位升高U,接地裝置的接地阻抗為：
Z=Um/I
如果電位測試線與電流線呈角度放設確實困難，可與之同路徑放設，但要保持盡量遠的距離。
如果電位將曲線的平坦點難以確定，則可能是受被試接地裝置或電流極C的影響，考慮延長電流回路；或者是地下情況復雜，考慮以其他方法來測試和校驗。
2、電流—電壓表三極法
a）直線法
電流線和電位線同方向（同路徑）防設稱為三極法中的直線法，示意圖2；dcG符合測試回路的布置的要求,dPG通常為(0.5~0.6)dcG.電位極P應在被測接地裝置G與電流極C連線方向移動三次，每次移動的距離為dcG的5％左右，當三次測試的結果誤差在5％以內即可。
大型接地裝置一般不宜采用直線法測試。如果條件所限而必須采用時，應注意使電流線和電位線保持盡量遠的距離，以減小互感耦合對測試結果的影響。
G—被試接地裝置；C—電流極；P—電位極；D—被試接地裝置大對角線長度
dCG—電流極與被試接地裝置邊緣的距離；dPG—電位極與被試接地裝置邊緣的距離；
b)夾角法
只要條件允許，大型接地裝置接地阻抗的測試都采用電流——電位線夾角布置的方式。dcG符合測試回路的布置的要求,一般為4D~5D，對超大型接地裝置則盡量遠；dPG的長度與dcG相近。接地阻抗可用公式（2）修正.
(2)式中
θ---電流線和電位線的夾角；
Z''---接地阻抗的測試值。
如果土壤電阻率均勻，可采用dcG和dpG相等的等腰三角形布線，此時使θ約為30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。
3、接地電阻測試儀法。
圖3是接地電阻測試儀測試接地網接地電阻的接線方法；測試原理、布線、要求與三極法類似。
1、E極在使用三極法測量時必須與P1短接起來，但當地網接地電阻很小，當地網接地電阻較小時(≤0.5Ω),為了提高測量精度,減小儀器與地網測量引線電阻及接觸電阻對測量結果的影響,可將E．P短路片解開；減小接觸電阻引起的誤差，需單獨引線與地網測試點相連。
注：
1、E――接被測量地網；
2、P1――接被測量地網；
3、P2――接測量電壓線（其長度取電流線長度的0.618倍）；
4、C――接測量電流線（其長度取地網對角線長度的4～5倍）；
三、測試注意事項及意義
接地裝置的特性參數大都與土壤的潮濕程度密切相關，因此接地裝置的狀況評估和驗收測試應盡量在干燥季節和土壤未凍結時進行進行，不應在雷、雨、雪中或雨、雪后立即進行。通過實際的測量，為我們整改提供可靠的依據。對變電站接地網接地狀況，提出整改優化方案，使接地網的接地電阻符合要求，從而有效的防止設備絕緣損壞造成的跨步電壓造成 員工傷害或設備的進一步損壞。起到保證電氣設備的**運行，為變電站工作人員創造一個**可靠的工作環境的作用。
近些年來，國內多處變電站因雷擊形成擴大事故，多數與地網接地電阻不合格有關，接地網起著工作接地和保護接地的作用,當接地電阻過大則:發生接地故障時,使中性點電壓偏移增大,可能使健全相和中性點電壓過高,超過絕緣要求的水平而造成設備損壞。在雷擊或雷電波襲擊時,由于電流很大,會產生很高的殘壓,使附近的設備遭受到反擊的威脅,并降低接地網本身保護設備(架空輸電線路及變電站電氣設備）帶電導體的耐雷水平,達不到設計的要求而損壞設備。同時接地系統的接地電阻是否合格直接關系到變電站運行人員、變電檢修人員人身**；但由于土壤對接地裝置具有腐蝕作用，隨著運行時間的加長，接地裝置已有腐蝕，影響變電站的**運行；因此，必須大力加強對地網接地電阻的定期監測；運行中變電站地網接地電阻的測量，由于受系統流入地網電流的干擾以及試驗引線線間的干擾，使測試結果產生較大的誤差。特別是大型接地網接地電阻很小（一般在0.5Ω以下），即使細微的干擾也會對測試結果產生很大的影響；如果對地網接地電阻測試不準確，不僅損壞設備，而且會造成諸如地網誤改造等不必要的損失，結合我對接地網接地阻抗測試方法的研究，現總結如下：CVT檢驗用諧振升壓裝置利用串聯諧振的原理，采用了無極手動調感的技術以及節電抗器串聯的方式，使得所需電源、試驗設備體積和重量大幅下降。
二、接地電阻測試原理及方法：
測試接地裝置的接地阻抗時電流極要布置的盡量遠，通常電流極與被試接地裝置邊緣的距離dcG應為被試接地裝置大對角線長度D的4～5倍（平行布線法），在土壤電阻率均勻的地區可取2倍及以上（三角形布線法），電壓引線長度為電流引線長度0.618倍（平線布線法）或等于電流線（三角形布線法）。
1、電位降法
電位降法測試接地裝置的接地阻抗是按圖1布置測試回路，且符合測試回路的布置的要求。
G—被試接地裝置；C—電流極；P—電位極；D—被試接地裝置大對角線長度；dCG—電流極與被試接地裝置邊緣的距離；x—電位極與被試接地裝置邊緣的距離；d—測試距離間隔；
流過被試接地裝置G和電流極C的電流I使地面電位變化，電位極P從G的邊緣開始沿與電流回路呈30°~45°的方向向外移動，每間隔d（50m或100m或200m）測試一次P與G之間的電位差U，繪出U與x的變化曲線。曲線平坦處即為電位零點，與曲線點間的電位即為在試驗電流下被試接地裝置的電位升高U,接地裝置的接地阻抗為：
Z=Um/I
如果電位測試線與電流線呈角度放設確實困難，可與之同路徑放設，但要保持盡量遠的距離。
如果電位將曲線的平坦點難以確定，則可能是受被試接地裝置或電流極C的影響，考慮延長電流回路；或者是地下情況復雜，考慮以其他方法來測試和校驗。
2、電流—電壓表三極法
a）直線法
電流線和電位線同方向（同路徑）防設稱為三極法中的直線法，示意圖2；dcG符合測試回路的布置的要求,dPG通常為(0.5~0.6)dcG.電位極P應在被測接地裝置G與電流極C連線方向移動三次，每次移動的距離為dcG的5％左右，當三次測試的結果誤差在5％以內即可。
大型接地裝置一般不宜采用直線法測試。如果條件所限而必須采用時，應注意使電流線和電位線保持盡量遠的距離，以減小互感耦合對測試結果的影響。
G—被試接地裝置；C—電流極；P—電位極；D—被試接地裝置大對角線長度
dCG—電流極與被試接地裝置邊緣的距離；dPG—電位極與被試接地裝置邊緣的距離；
b)夾角法
只要條件允許，大型接地裝置接地阻抗的測試都采用電流——電位線夾角布置的方式。dcG符合測試回路的布置的要求,一般為4D~5D，對超大型接地裝置則盡量遠；dPG的長度與dcG相近。接地阻抗可用公式（2）修正.
(2)式中
θ---電流線和電位線的夾角；
Z''---接地阻抗的測試值。
如果土壤電阻率均勻，可采用dcG和dpG相等的等腰三角形布線，此時使θ約為30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。
3、接地電阻測試儀法。
圖3是接地電阻測試儀測試接地網接地電阻的接線方法；測試原理、布線、要求與三極法類似。
1、E極在使用三極法測量時必須與P1短接起來，但當地網接地電阻很小，當地網接地電阻較小時(≤0.5Ω),為了提高測量精度,減小儀器與地網測量引線電阻及接觸電阻對測量結果的影響,可將E．P短路片解開；減小接觸電阻引起的誤差，需單獨引線與地網測試點相連。
注：
1、E――接被測量地網；
2、P1――接被測量地網；
3、P2――接測量電壓線（其長度取電流線長度的0.618倍）；
4、C――接測量電流線（其長度取地網對角線長度的4～5倍）；
三、測試注意事項及意義
接地裝置的特性參數大都與土壤的潮濕程度密切相關，因此接地裝置的狀況評估和驗收測試應盡量在干燥季節和土壤未凍結時進行進行，不應在雷、雨、雪中或雨、雪后立即進行。通過實際的測量，為我們整改提供可靠的依據。對變電站接地網接地狀況，提出整改優化方案，使接地網的接地電阻符合要求，從而有效的防止設備絕緣損壞造成的跨步電壓造成 員工傷害或設備的進一步損壞。起到保證電氣設備的**運行，為變電站工作人員創造一個**可靠的工作環境的作用。
