浅谈变电站接地网接地电阻测试的原理方法及意义
时间：2016-08-31 10:35:21 阅读： 次
一、概述
近些年来，国内多处变电站因雷击形成扩大事故，多数与地网接地电阻不合格有关，接地网起着工作接地和保护接地的作用,当接地电阻过大则: 发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。 在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备）带电导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地电阻是否合格直接关系到变电站运行人员、变电检修人员人身安全；但由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行；因此，必须大力加强对地网接地电阻的定期监测；运行中变电站地网接地电阻的测量，由于受系统流入地网电流的干扰以及试验引线线间的干扰，使测试结果产生较大的误差。特别是大型接地网接地电阻很小（一般在0.5Ω以下），即使细微的干扰也会对测试结果产生很大的影响；如果对地网接地电阻测试不准确，不仅损坏设备，而且会造成诸如地网误改造等不必要的损失，结合我对接地网接地阻抗测试方法的研究，现总结如下：
二、接地电阻测试原理及方法：
测试接地装置的接地阻抗时电流极要布置的尽量远，通常电流极与被试接地装置边缘的距离dcG应为被试接地装置最大对角线长度D的4～5倍（平行布线法），在土壤电阻率均匀的地区可取2倍及以上（三角形布线法），电压引线长度为电流引线长度0.618倍（平线布线法）或等于电流线（三角形布线法）。
1、电位降法
电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路，且符合测试回路的布置的要求。
G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置最大对角线长度；dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离；x—电位极与被试接地装置边缘的距离；d—测试距离间隔；
图1电位降法测试接地装置的接地阻抗
流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化，电位极P从G的边缘开始沿与电流回路呈30°~45°的方向向外移动，每间隔d（50m或100m或200m）测试一次P与G之间的电位差U，绘出U与x的变化曲线。曲线平坦处即为电位零点，与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高U,接地装置的接地阻抗为：
Z=Um/I
如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难，可与之同路径放设，但要保持尽量远的距离。
如果电位将曲线的平坦点难以确定，则可能是受被试接地装置或电流极C的影响，考虑延长电流回路；或者是地下情况复杂，考虑以其他方法来测试和校验。
2、电流—电压表三极法
a）直线法
电流线和电位线同方向（同路径）防设称为三极法中的直线法，示意图2；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连线方向移动三次，每次移动的距离为dcG的5％左右，当三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。如果条件所限而必须采用时，应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测试结果的影响。
G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置最大对角线长度
dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离；dPG—电位极与被试接地装置边缘的距离；
图2 电流—电压表三极法接线示意图
b)夹角法
只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流——电位线夹角布置的方式。dcG符合测试回路的布置的要求,一般为4D~5D，对超大型接地装置则尽量远；dPG的长度与dcG相近。接地阻抗可用公式（2）修正.
(2)式中
θ---电流线和电位线的夹角；
Z'--- 接地阻抗的测试值。
如果土壤电阻率均匀，可采用 dcG和 dpG相等的等腰三角形布线，此时使θ 约为30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。
3、接地电阻测试仪法。
图3是接地电阻测试仪测试接地网接地电阻的接线方法；测试原理、布线、要求与三极法类似。
1、E极在使用三极法测量时必须与P1短接起来，但当地网接地电阻很小，当地网接地电阻较小时(≤0.5Ω),为了提高测量精度,减小仪器与地网测量引线电阻及接触电阻对测量结果的影响,可将E．P短路片解开；减小接触电阻引起的误差，需单独引线与地网测试点相连。
图3 测试仪试验接线图
注：
1、E――接被测量地网；
2、P1――接被测量地网；
3、P2――接测量电压线（其长度取电流线长度的0.618倍）；
4、C――接测量电流线（其长度取地网对角线长度的4～5倍）；
三、测试注意事项及意义
接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关，因此接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行进行，不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。通过实际的测量，为我们整改提供可靠的依据。对变电站接地网接地状况，提出整改优化方案，使接地网的接地电阻符合要求，从而有效的防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证电气设备的安全运行，为变电站工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。
近些年来，国内多处变电站因雷击形成扩大事故，多数与地网接地电阻不合格有关，接地网起着工作接地和保护接地的作用,当接地电阻过大则: 发生接地故障时,使中性点电压偏移增大,可能使健全相和中性点电压过高,超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。 在雷击或雷电波袭击时,由于电流很大,会产生很高的残压,使附近的设备遭受到反击的威胁,并降低接地网本身保护设备(架空输电线路及变电站电气设备）带电导体的耐雷水平,达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地电阻是否合格直接关系到变电站运行人员、变电检修人员人身安全；但由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行；因此，必须大力加强对地网接地电阻的定期监测；运行中变电站地网接地电阻的测量，由于受系统流入地网电流的干扰以及试验引线线间的干扰，使测试结果产生较大的误差。特别是大型接地网接地电阻很小（一般在0.5Ω以下），即使细微的干扰也会对测试结果产生很大的影响；如果对地网接地电阻测试不准确，不仅损坏设备，而且会造成诸如地网误改造等不必要的损失，结合我对接地网接地阻抗测试方法的研究，现总结如下：
二、接地电阻测试原理及方法：
测试接地装置的接地阻抗时电流极要布置的尽量远，通常电流极与被试接地装置边缘的距离dcG应为被试接地装置最大对角线长度D的4～5倍（平行布线法），在土壤电阻率均匀的地区可取2倍及以上（三角形布线法），电压引线长度为电流引线长度0.618倍（平线布线法）或等于电流线（三角形布线法）。
1、电位降法
电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路，且符合测试回路的布置的要求。
G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置最大对角线长度；dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离；x—电位极与被试接地装置边缘的距离；d—测试距离间隔；
图1电位降法测试接地装置的接地阻抗
流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化，电位极P从G的边缘开始沿与电流回路呈30°~45°的方向向外移动，每间隔d（50m或100m或200m）测试一次P与G之间的电位差U，绘出U与x的变化曲线。曲线平坦处即为电位零点，与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高U,接地装置的接地阻抗为：
Z=Um/I
如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难，可与之同路径放设，但要保持尽量远的距离。
如果电位将曲线的平坦点难以确定，则可能是受被试接地装置或电流极C的影响，考虑延长电流回路；或者是地下情况复杂，考虑以其他方法来测试和校验。
2、电流—电压表三极法
a）直线法
电流线和电位线同方向（同路径）防设称为三极法中的直线法，示意图2；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连线方向移动三次，每次移动的距离为dcG的5％左右，当三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。如果条件所限而必须采用时，应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测试结果的影响。
G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置最大对角线长度
dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离；dPG—电位极与被试接地装置边缘的距离；
图2 电流—电压表三极法接线示意图
b)夹角法
只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流——电位线夹角布置的方式。dcG符合测试回路的布置的要求,一般为4D~5D，对超大型接地装置则尽量远；dPG的长度与dcG相近。接地阻抗可用公式（2）修正.
(2)式中
θ---电流线和电位线的夹角；
Z'--- 接地阻抗的测试值。
如果土壤电阻率均匀，可采用 dcG和 dpG相等的等腰三角形布线，此时使θ 约为30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。
3、接地电阻测试仪法。
图3是接地电阻测试仪测试接地网接地电阻的接线方法；测试原理、布线、要求与三极法类似。
1、E极在使用三极法测量时必须与P1短接起来，但当地网接地电阻很小，当地网接地电阻较小时(≤0.5Ω),为了提高测量精度,减小仪器与地网测量引线电阻及接触电阻对测量结果的影响,可将E．P短路片解开；减小接触电阻引起的误差，需单独引线与地网测试点相连。
图3 测试仪试验接线图
注：
1、E――接被测量地网；
2、P1――接被测量地网；
3、P2――接测量电压线（其长度取电流线长度的0.618倍）；
4、C――接测量电流线（其长度取地网对角线长度的4～5倍）；
三、测试注意事项及意义
接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关，因此接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行进行，不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。通过实际的测量，为我们整改提供可靠的依据。对变电站接地网接地状况，提出整改优化方案，使接地网的接地电阻符合要求，从而有效的防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证电气设备的安全运行，为变电站工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。
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