接地电阻测量方法

接地电阻测量方法 摘要: 介绍了几种常用的接地电阻测量方法和原理。 关键词: 接地电阻; 短路电流; 测量方法 1 引言 在电网的工作中经常涉及到接地问题, 如试验设备外壳要接地、变压器中性点要接地及避雷器末端要接地等。变电站为满足各种接地要求特敷设一个统一的接地网, 希望当接地网中流过故障电流时, 接地体不出现危险的过电压, 这就要求接地电阻应尽可能小。当接地网敷设好后, 就要测量其接地电阻, 以判定它是否符合要求。运行中的接地网会发生锈蚀和开焊现象, 因此应定期测量其接地电阻, 以判定是否要进行处理。下面介绍几种常用的接地电阻测量方法。 2 接地电阻测量方法 2.1 接地电阻法 测量接线如图1 所示。如果接地体最长射线为L, 则电位极与接地网间距离PE 一般取2L,2.5L, 电流极与接地网间距离CE 一般取4L。该方法的优点是简单方便、自带电源、直接读数。缺点是由于使用的是直流电源, 只能测量纯电阻性的接地网。一般测量含有较大电感分量的大型接地网时, 误差较大, 不宜采用。 2.2 补偿法 补偿法又分为直线法和夹角法, 以下分别叙述。 2.2.1 直线法 直线法测量接线如图2 所示。 第 1 页 共 6 页 第 2 页 共 6 页 ( 1) 接地极为半球体。 ( 2) 土壤电阻率ρ均匀。 ( 3) c 远远大于r。 而变电站接地网前两个条件一般很难满足, 因此测量必然存在误差。对于第三个条件, 一般要求c大于r 10 倍以上, 对于220kV 变电站而言, 接地网半径r 能达到80m 左右, 因此电流极一般要求达到800m 以上, 这样劳动强度也相应增大, 另外对市区变电站而言, 受周边地形条件限制往往不容易达到。 2.2.2 夹角法 夹角法测量接线如图3 所示。 第 3 页 共 6 页 得:θ=29??30? 使用夹角法也要满足下面几个条件: ( 1) 接地极为半球体。 ( 2) 土壤电阻率ρ均匀。 ( 3) c 远远大于r。 变电站接地网只能近似满足前两个条件。对于第三个条件, 当c 较小时对测量结果的影响不如直线法明显, 因此当c 大于r 4 倍以上即可满足工程测量要求, 对于220kV 变电站而言, 接地网半径r 能达到80m 左右, 因此电位极、电流极达到400m 即可, 比较容易实现。 2.3 电位降法 电位降法是GB:T17949.1- 2000 国标《接地阻抗测量导则》推荐的测量方法, 其测量接线与直线法类似, 其原理是设置一个电流极固定不动, 将电位极沿着电流极与接地极的连线移动进行多次测量, 每一点分别测出一个视在接地阻抗, 画出接地阻抗的移动变化曲线, 该曲线转入水平阶段的接地阻抗值, 即为待测接地网的真实接地阻抗。这种方法不需要接地极为半球体和土壤电阻率均匀的假设条件, 但要多次进行测量, 同时要求电流极要在接地极的作用范围以外, 即电流极要足够远。如果电流极在接地极的作用范围以内, 则曲线的水平部分不明显, 难以得出正确结果。图4 为典型的视在接地电阻曲线。 图4 中纵坐标为视在接地电阻, 横坐标为电位极位置。 3 测试中应注意的问题 ( 1) 测试的安全性。在测量运行中变电站的接地电阻时, 如果系统正好出现接地或雷击故障, 接地网中将有故障电流流过, 引起接地网电位的升高。因此在雷雨天气禁止测量接地电阻。另外, 虽然在人触及试验引线时, 系统发生接地故障的概率极小, 但也应引起重视。因此测试时应使用绝缘鞋、绝缘手套、绝缘垫及其他防护手段。 ( 2) 土壤含水量增大会使土壤电阻率降低, 测得的接地电阻也会相应偏低, 而变电站地网设计时应在最严酷的条件下也能满足要求, 因此应尽量在干燥的季节测量接地电阻, 新地网交接时应避免在雨后立即测量接地电阻。 ( 3) 采用补偿法测量接地网接地电阻时, 地下电缆、金属管道( 自来水、 第 4 页 共 6 页 液化气管道等) 会引起大地中电场畸变, 给测量结果带来较大误差, 测量布线时应尽量与这些电缆和管道垂直, 最好采用电位降法。 ( 4) 测试时应将避雷线断开, 测试完毕后恢复。但实际操作中考虑到安全性和劳动强度, 一般未将避雷线断开, 因此测得的结果比实际值略低。 ( 5) 变电站的低压电源一般是零地合一的, 因此采用大电流测量时应使用隔离变, 否则有可能将火线直接接地。 ( 6) 测量时, 应将试验设备直接连至接地体上,不应通过接地线或其他引线连至接地体上, 以减少引线电阻和接触电阻, 这对110kV 及以上地网显得尤其重要。 ( 7) 用大电流法测量接地电阻时, 应尽量将电压导线和电流导线分开, 以减少由于互感作用而在电压导线上产生的感应电压, 减少测量误差。 ( 8) 如在加压之前, 电压表即有读数, 表明存在 ( 9) 为消除地中杂散电流的影响, 应尽可能增大测试电流。有两个办法可以实现: 一是提高电源电压, 二是降低电流极的接触电阻。如选择水湾或潮湿的 , 并在周围浇水。 土壤, 也可将电流极更深地打入土中 4 测量方法探讨 上述三种测量接地电阻的方法适用于不同的接地装置。对于独立避雷针、线路杆塔以及其他接地电阻要求不大于10Ω的小型接地装置, 可以采用接地电阻表法测量, 这种测量方法劳动强度小、成本低, 测量精度也能满足要求。对于电力系统中的非有效接地系统的接地装置, 如35kV 变电站, 规程规定R?1200I ( I 为经接地网流入地中的短路电流) , 由于变压器中性点不接地, 系统单相接地时只有电容电流流过, 流入地中的短路电流不大, 且当I>30A 时系统中都会加装消弧器或采取其他降低短路电流的, 因此一般要求R?120030=4Ω。这种接地装置可以采用补偿法测量, 这类变电站大部分位于城市中心负载密集区, 采用夹角法时一般要穿越马路, 考虑到试验人员和测试线的安全, 常采用直线法顺着马路边人行道布线。目前35kV 变电站大量采用GIS 设备, 接地网半径一般在20m,25m, 因此电流极布线在200m,300m 即可, 现场条件一般能满足。对于电力系统中的有效接地系统的接地装置,即110kV 及以上变电站, 规程规定R?2 0000I( I 为经接地网流入地中的短路电流) , 考虑到经济和技术因素, 一般要求R?0.5Ω( 有特殊设计要求的除外) 。如果变电站周围土壤电阻率基本均匀, 可以采用补偿法测量。这类变电站接地网半径一般较大, 大部分位于郊区, 采用直线法时要求较长的布线, 因此往往采用夹角法。如果变电站周围地形复杂, 土壤电阻率极不均匀, 采用补偿法测量误差较大, 须采用电位降法。电位降法要求电流极在接地极的作用范围以外,因此要求更长的布线, 且要反复进行多次测量, 并绘出曲线进行分析才能得出结果, 劳动强度较大, 但测量结果精确, 是国标推荐的测量方法。 以上测量方法都是用工频电源进行测量, 如果大地中存在工频干扰, 虽可用倒相法进行修正, 但还是会给测量结果带来误差, 这时最好的办法是采用变 第 5 页 共 6 页 频电源进行测量, 这样可以避开工频干扰, 能得出较准确的结果。目前已有便携式的接地电阻测试仪,它采用干电池供电, 逆变成非工频的交流电源, 可以抗干扰测量, 缺点是试验电流太小, 该仪器测量原理和布线与上述方法相同。 5 结束语 变电站接地装置是一项重要的安全技术措施,关系到电网的安全和经济运行, 因此, 准确测量接地电阻意义重大。 第 6 页 共 6 页