大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀的測(cè)試原理及電阻異頻測(cè)量方法介紹

　　測(cè)試接地裝置的接地阻抗時(shí)電流極要布置的盡量遠(yuǎn)，通常電流極與被試接地裝置邊緣的距離dcG應(yīng)為被試接地裝置大對(duì)角線長(zhǎng)度D的4～5倍（平行布線法），在土壤電阻率均勻的地區(qū)可取2倍及以上（三角形布線法），電壓引線長(zhǎng)度為電流引線長(zhǎng)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(cè)試接地裝置的接地阻抗是按圖1布置測(cè)試回路，且符合測(cè)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(duì)角線長(zhǎng)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(cè)試距離間隔；

　　流過(guò)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(kāi)始沿與電流回路呈30°~45°的方向向外移動(dòng)，每間隔d（50m或100m或200m）測(cè)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(diǎn)，與曲線點(diǎn)間的電位即為在試驗(yàn)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(cè)試線與電流線呈角度放設(shè)確實(shí)困難，可與之同路徑放設(shè)，但要保持盡量遠(yuǎn)的距離。

　　如果電位將曲線的平坦點(diǎn)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(zhǎng)電流回路；或者是地下情況復(fù)雜，考慮以其他方法來(lái)測(cè)試和校驗(yàn)。

　　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(shè)稱(chēng)為三極法中的直線法，示意圖2；dcG符合測(cè)試回路的布置的要求, dPG通常為(0.5~0.6)
dcG.電位極P應(yīng)在被測(cè)接地裝置G與電流極C連線方向移動(dòng)三次，每次移動(dòng)的距離為dcG的5％左右，當(dāng)三次測(cè)試的結(jié)果誤差在5％以內(nèi)即可。

　　大型接地裝置一般不宜采用直線法測(cè)試。如果條件所限而必須采用時(shí)，應(yīng)注意使電流線和電位線保持盡量遠(yuǎn)的距離，以減小互感耦合對(duì)測(cè)試結(jié)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(duì)角線長(zhǎng)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(cè)試都采用電流——電位線夾角布置的方式。dcG符合測(cè)試回路的布置的要求,一般為4D~5D，對(duì)超大型接地裝置則盡量遠(yuǎn)；dPG的長(zhǎng)度與dcG相近。接地阻抗可用公式

　?。?）修正式中

　　---電流線和電位線的夾角；

　　Z''--- 接地阻抗的測(cè)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(shí)使 約為30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。

　　3、接地電阻測(cè)試儀法。

　　圖3是接地電阻測(cè)試儀測(cè)試接地網(wǎng)接地電阻的接線方法；測(cè)試原理、布線、要求與三極法類(lèi)似。

　　1、E極在使用三極法測(cè)量時(shí)必須與P1短接起來(lái)，但當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)接地電阻很小，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)接地電阻較小時(shí)(≤0.5Ω),為了提高測(cè)量精度,減小儀器與地網(wǎng)測(cè)量引線電阻及接觸電阻對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,可將E．P短路片解開(kāi)；減小接觸電阻引起的誤差，需單獨(dú)引線與地網(wǎng)測(cè)試點(diǎn)相連。

　　注：

　　1、E――接被測(cè)量地網(wǎng)；

　　2、P1――接被測(cè)量地網(wǎng)；

　　3、P2――接測(cè)量電壓線（其長(zhǎng)度取電流線長(zhǎng)度的0.618倍）；

　　4、C――接測(cè)量電流線（其長(zhǎng)度取地網(wǎng)對(duì)角線長(zhǎng)度的4～5倍）；

　　三、測(cè)試注意事項(xiàng)及意義

　　接地裝置的特性參數(shù)大都與土壤的潮濕程度密切相關(guān)，因此接地裝置的狀況評(píng)估和驗(yàn)收測(cè)試應(yīng)盡量在干燥季節(jié)和土壤未凍結(jié)時(shí)進(jìn)行進(jìn)行，不應(yīng)在雷、雨、雪中或雨、雪后立即進(jìn)行。通過(guò)實(shí)際的測(cè)量，為我們整改提供可靠的依據(jù)。對(duì)變電站接地網(wǎng)接地狀況，提出整改優(yōu)化方案，使接地網(wǎng)的接地電阻符合要求，從而有效的防止設(shè)備絕緣損壞造成的跨步電壓造成人員傷害或設(shè)備的進(jìn)一步損壞。起到保證電氣設(shè)備的安全運(yùn)行，為變電站工作人員創(chuàng)造一個(gè)安全可靠的工作環(huán)境的作用。

　　大型地網(wǎng)接地電阻測(cè)試儀主要由提供測(cè)試電流的異頻電源、電流和電壓測(cè)量電路以及微電腦測(cè)控系統(tǒng)組成。儀器通過(guò)測(cè)量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來(lái)測(cè)量接地阻抗。

　　目前國(guó)內(nèi)接地裝置的測(cè)試工作比較薄弱，一些關(guān)鍵的技術(shù)觀念比較模糊，技術(shù)手段落后。針對(duì)上述現(xiàn)狀，我國(guó)制訂了最新行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006和國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)舊標(biāo)準(zhǔn)做了很多重要改變。

　　在對(duì)接地裝置進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于受不平衡零序電流以及射頻等各種干擾，使得測(cè)試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。特別是大型接地網(wǎng)的接地阻抗一般很?。ㄒ话阍?.5Ω以下），干擾帶來(lái)的相對(duì)誤差更大。為了降低現(xiàn)場(chǎng)干擾的影響，目前采用的方法主要有兩種，一種是增大測(cè)試電流，一種是使用異頻法。第一種方法是通過(guò)加大測(cè)試電流來(lái)加大信號(hào)電壓和信號(hào)電流，從而提高信噪比，減小測(cè)量誤差。這種方法由于采用了很大的測(cè)試電流（DL/T475-2006標(biāo)準(zhǔn)推薦不宜小于50A），使得設(shè)備非常笨重，且布線勞動(dòng)強(qiáng)度很大，耗時(shí)耗力。

　　介紹一種地網(wǎng)接地電阻異頻測(cè)量方法，該方法在試驗(yàn)電流頻率與系統(tǒng)工頻相當(dāng)?shù)臈l件下，可獲得穩(wěn)定可信的測(cè)量結(jié)果。分析了外界干擾的來(lái)源及特點(diǎn)，結(jié)合模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)結(jié)果，研究討論試驗(yàn)電流頻率以及測(cè)量引線的布置方式對(duì)測(cè)試結(jié)果的Z,R和X的影響。

　　測(cè)量地網(wǎng)接地電阻有工頻電流法和異頻電流法。前者是傳統(tǒng)方法，工頻試驗(yàn)電流、試驗(yàn)電源容量、電流線截面都大，設(shè)備笨重。近十年來(lái)應(yīng)用的異頻測(cè)量法試驗(yàn)電流的頻率范圍約在40-250Hz。因試驗(yàn)頻率越近工頻，測(cè)量?jī)x器在硬、軟件上的技術(shù)難度越大，故多數(shù)異頻測(cè)試儀器的試驗(yàn)頻率遠(yuǎn)離50Hz，異頻測(cè)試結(jié)果與工頻測(cè)試結(jié)果的等效性令人關(guān)心。先研究出一種獨(dú)特的硬、軟件抗干擾方法，使試驗(yàn)頻率與工頻相當(dāng)接近，可獲得穩(wěn)定可信的測(cè)量結(jié)果。

　　操作步驟和方法

　　1.儀器通過(guò)測(cè)量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來(lái)測(cè)量接地阻抗。

　　2.儀器內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖1所示。異頻恒流電源可輸出頻率為45Hz或55Hz的正弦波測(cè)試電流，輸出頻率受微電腦系統(tǒng)控制。其輸出經(jīng)過(guò)隔離后通過(guò)儀器面板上的E、C兩個(gè)端子輸出。電壓放大器為一個(gè)高輸入阻抗放大器，它將P1、P2兩端的電壓放大后送給濾波器。電流放大器將從電流互感器取得的電流信號(hào)進(jìn)行放大后送給濾波器。濾波器用于濾除干擾信號(hào)，只允許45Hz和55Hz信號(hào)通過(guò)。A/D轉(zhuǎn)換器用于將電壓和電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)以便微電腦系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。

　　3.用戶啟動(dòng)接地阻抗測(cè)量后，儀器首先開(kāi)啟異頻電源使之輸出頻率為45Hz的電流，待電流穩(wěn)定之后，微電腦系統(tǒng)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器取得電壓和電流波形數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波后計(jì)算出電壓V45和電流I45及其相位差,再進(jìn)一步計(jì)算出阻抗Z45、電阻分量R45和電抗分量X45。然后，切換異頻電源的輸出頻率為55Hz，經(jīng)過(guò)同樣的步驟后可計(jì)算出阻抗Z55、電阻分量R55和電抗分量X55。取Z45
和Z55的平均值作為工頻接地阻抗Z50。最后，關(guān)閉異頻電源，通過(guò)液晶屏顯示測(cè)量結(jié)果。因此阻抗測(cè)量時(shí)，儀器測(cè)量的是兩電壓輸入端P1、P2之間的電壓與電源輸出電流之比。