[科普中国]-接地阻抗测试

接地阻抗测试用异频法测量，配合现代软硬件滤波技术，使得仪器具有很高的抗干扰性能，测试数据稳定可靠。

简介近些年来，国内多处变电站因雷击造成事故扩大，多数与接地网接地阻抗不合格有关。因此，必须加强对接地网接地阻抗的定期监测。如果对接地网接地阻抗测试不准确，不仅可能会损坏设备，还可能会造成诸如接地网误改造等不必要的损失。1

变电站接地阻抗测试的概念及意义1、接地阻抗测试的概念

接地测试实际上就是指测量变电站接地网的接地阻抗。接地阻抗是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限大远处的大地电阻。

2、接地阻抗测试的意义

在国内，目前对于接地技术的研究主要集中在接地网的腐蚀检测方法研究、腐蚀检测装置研究、接地阻抗测试方法研究、接地阻抗测试过程中的误差分析、接地装置的降阻研究与应用等等。随着发展，越来越多的变电站接地装置接地阻抗测试工作变得越来越难，这一方面是因为出于经济角度考虑，一些新变电站建设于地形环境复杂、靠近山脉和河流的地方；另一方面是因为随着地方经济的发展，一些旧变电站周围逐渐增加了好多建筑；第三个方面是敞开式变电站接地网面积大，随之带来了测试工作量大，测试精度跟不上等困难。为此，需要打破传统方法的限制，研究接地阻抗测试新方法，以适应新环境下变电站的实际接地状况，最大限度地准确获取大型接地装置的接地阻抗。

接地阻抗测量技术的发展现状1、接地阻抗测量仪器的发展

最初人们对接地阻抗测量用伏安法，试验非常原始。上世纪五六十年代前苏联的E型摇表取代了伏安法，电源是手摇发电机。 70年代国产接地阻抗仪问世，ZC系列(如ZC-28、ZC-29)在结构、测量范围、分度值、准确性都要胜过E型摇表。但由于手摇发电机的原因，精度均不高。80年代数字式接地阻抗仪投入使用，稳定性远比摇表指针式高。上世纪90年代钳口式电阻仪的诞生打破了传统的测试方式。近几年，由于计算机控制技术的运用，生产出了智能型接地阻抗测量仪，如意大利HT234。至今已出现了电流电压法、干扰补偿法、频率差拍法、差频补偿法、四极法等大电流测量方法，以及抗干扰接地摇表、振荡器———选频电压表法、频谱分析法、变频法等小电流测量方法。

2、接地阻抗测量技术的发展

电流线和电位线同方向（同路径）称为三极法中的直线法，示意DCG符合测试回路的布置的要求，DPG通常为(0.5～0.6)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3次，每次移动的距离为DCG的5%左右，当3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。上世纪80年代在三极法的基础上，增加了一个辅助极，结合利用倒相法来消除测量中的干扰。然后，在理论和实践中进一步得到分析、研究。异频法早在上世纪50年代，先进国家就提出了用异于工业频率的试验电流测量带电设备接地装置接地阻抗的设想，但限于当时电子技术的水平，未能付诸实现。

为了抑制测量的干扰，早时有人提出了基于白噪声的方法，但由于测量范围和误差的局限性未能应用。在上世纪90年代末提出了基于高阶谱的方法，并从理论和仿真上进行了研究。为了消除测量接地阻抗时的误差和干扰，上世纪90年代，我国科技人员又相继提出了双电位极引线法、附加串接电阻法和电位极引线中点接地法、电位差法，近年又提出了多极法。同时，国外也曾有人提出了直流法、数值计算法、贝仑特补偿法、运行状态下的若帕-赖笛法等。1

变电站接地阻抗测量的实例方法1、带有架空地线的接地阻抗测试

用三极法测量带架空地线的变电站接地阻抗，由于技术应用架空线路地线与变电站接地网相连，且两者很难断开，在测量接地阻抗时，部分电流会从架空线路接地线流向远方而没有经被测变电站接地网直接入地。由此导致测量接地阻抗偏小，与变电站实际的接地阻抗相差较大，需要在测量结果中将接地线的分流电流除去。测量变电站接地阻抗时，电流引线相对于线路接地线很短，且两者距离很远，之间的夹角很大，因此，电流引线与线路接地线之间的互感基本可以忽略，其分流原理类似于纯粹的电阻分流。因此，如果有多回线路的情况，每回线路的测量电流差别不大。实际变电站故障发生时，故障电流由线路的相导线提供，即相导线作为电流引线。此时，由于相导线与其接地线一直保持长距离平行，之间的距离也非常近，造成它们两者之间的互感很大。相导线提供的故障电流会通过互感的作用在地线中感应出很大的反向电流，这部分电流可能成为分走故障电流的主要部分，虽然接地线也会分走一部分电流，但这部分电流随着相线与接地线之间的距离减少，比例也越来越小。

2、带有架空地线的接地阻抗测试

测量接地阻抗时，当架空线路地线与变电站接地网相连时，实际测量中，当架空线路地线与变电站接地网相连时，测得的阻抗Zm为被测变电站实际接地阻抗ZSg1与所有相连线路地线、杆塔总等值阻抗的并联。所有相连线路地线、杆塔总等值阻抗为所有相连线路地线、杆塔等值阻抗的并联。如果求得每条线路地线、杆塔的等值阻抗，则可以得到ZSg1。因此，分析的关键是获得每条线路地线、杆塔的等值阻抗。为方便计算，在求线路地线、杆塔的等值阻抗时，作如下假设：忽略变电站接地网与杆塔接地装置之间的互电阻；同一条线路的杆塔接地阻抗相同；同一条线路的档距不变，为平均档距；忽略各条线路地线之间的互感影响；每条线路均较长，档数较多，末端变电站的接地阻抗影响可以忽略，并可以认为线路增加一个档距其地线等值阻抗不变。当求得每条线路从被测变电站看线路地线的等值阻抗Zn后，可得变电站所连线路的总等值阻抗。该阻抗与变电站接地阻抗并联后即为架空线路地线与变电站接地网相连时变电站的实测接地阻抗。

因此，当测得变电站的接地阻抗，并求得变电站所连线路的总等值阻抗后，可以推出变电站实际的接地阻抗。

3、变电所短路电流分流系数计算

电力系统短路故障时的短路电流计算，如果按照序分量和相分量，可分为序分量法和相分量法。正序、负序、零序分量存在相互耦合，此时不能采用传统的序分量法进行求解，而基于相参数模型则可以使用上述线路的实际情况相分量法中，对各相相导线、架空地线和电缆外皮等线路参数没有对称条件的约束，因此运用相参数较为直观也更为精确。求解一个相参数电路，实际上就归结为基本的电路求解问题。

4、变频与大电流相结合的接地阻抗测试方法

目前在接地规程中关于接地参数测量的方法中仍然建议采用工频大电流或变频小电流。但这2种方法都存在一定的问题。工频大电流法对于新建变电站测试效果较好，因为此时工频干扰很小，但对于在运变电站，尤其是电压等级较高的变电站，在测量接地阻抗时，可采用反向法去除部分干扰，但还是有一部分干扰无法去除，另外在进行跨步电势、接触电势、地表电位分布等测量时存在的干扰信号有时大于测量信号，从而无法测量。变频小电流法的优点是干扰信号小，在某些小型变电站可较好进行测量，但在大型变电站中，在进行跨步电势、接触电势、地表电位分布等测量时，测量信号太小，有些地方甚至无法测出信号。

在接地阻抗测量时电流太小，测量信号较低，测量存在较大误差。另外，在土壤电阻率分层相差不大的平原地区，2种测试方法测得的接地阻抗吻合性较好，但在土壤电阻率分层相差较大的山区，2种测试方法测得的接地阻抗相差很大。这种变频大电流的测试方法综合了以前2种方法的优点，克服了各自存在的缺点，使跨步电势、接触电势、地表电位分布等测量数据更加可靠和易于实施。在多数情况下，45～49Hz和51～55Hz基本就可以较好的获取接地阻抗，也就是说接地测量导则中的40～60Hz完全可以用45～55Hz代替，这样的测试频率与工频更接近；试验电流3～20A也可以变为20～50A。变频与大电流相结合的接地阻抗测试系统主要由变频电源、放大器、滤波器、耦合变压器以及可调频万用表组成，可调频万用表可以测量电压、电流信号，调频万用表能很好地辨识由测试系统所产生的预定频率信号，对非预定频率的其它信号则衰减得很厉害。

为了更好的监测电压和电流，也可采用记录波形的方法获取。考虑到测试的便捷性与经济性，仪器功率可以定为30kVA，最大输出电流定为100A。1

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所