变电站地网接地电阻测量方法的探讨

直线法测量接地网接地电阻是我们 上一代电力工作者精心研究， 在现场经过 多 年 实 践 证 明 具 有 可 行 性 的 一 种 简 便 、正 确 的 测 试 方 法 。经 过 多 年 反 复 用 直 线 法 电 极布置测量地网接地电阻， 从数据分析中
发现： （ １） 由于电压极零电位难于确定， 使
测量的数据变化较大难以把握；（ ２） 由于 是直线布置电极， 所以其电位极和电流极 引线间的互感等因素的影响， 给测量带来 了不同程度的误差。
电流极（ Ｍ）
１０００ １０００ １０００ １０００ １０００ １０００ １０００ １０００
３．３ 反向电极布置测量的注意事项 （ １） 测量时， 被测的接地装置应与避 雷线断开； （ ２） 电流极、电压极布置要避开河 流 、水 渠 、地 下 金 属 管 道 垂 直 的 方 向 上 ； （ ３） 应避免在雨后立即测量接地电 阻； （ ４） 被测接地体 Ｇ 与电压极 Ｐ 及电 流极 Ｃ 的距离应符合测量方法的要求； （ ５） 应反复测量 ３－ ４ 次， 取其平均 值； （ ６） 所用连线截面电压回路不小于 １．５ｍｍ２， 电 流 回 路 应 适 合 所 测 的 电 流 数 值 。与 被 测 接 地 体 相 连 的 导 线 电 阻 不 应 大 于 ＲＸ２％－ ３％， 试验引线应与接地体绝缘； （ ７） 测量大面积接地网接地电阻时， 所用电压与电路的引线都会很大， 电流引 线要使用大截面导线； （ ８） 测量引线应远离运行中的输电 线路； （ ９） 测 量 时 ， 电 流 、电 压 极 周 围 不 应 有人或动物到达； （ １０） 测 量 端 与 电 压 、电 流 端 应 严 格 建立通话制度； （ １１） 测量设备应可靠接地。
ａ．按 触 电 压 和 跨 步 电 压 均 不 超 过 允 许 的数值。
ｂ．不 发 生 高 电 位 引 外 和 低 电 位 引 内 。 （ ３） 按照设计要求。 ３．２ 测量方法 测量电极布置如图 ２ 所示， 测量电压 极 和 电 流 极 沿 着 接 地 电 网 两 端 布 线 。电 压 极布置在电流极的反方向上， 电流极使用 一条长 １０００ 米多股绝缘软铜线， 截面为 ４ｍｍ２， 电压极使用一条长 １０００ 米多股绝 缘软铜线， 截面为 ２．５ｍｍ２ 。根据地网设计 图纸量取对角线 Ｄ 的长度， 并计算出电压 极及电流极与接地网 Ｇ 的距离。从化供电 局的 １１０ＫＶ 变电站对角线 Ｄ 的长度 一 般 取 １６０ 米左右、２２０ＫＶ 变电站取 ２７０ 米 左 右 就 已 足 够 。经 过 对 几 个 变 电 站 地 网 反 复 多 次 的 测 试， 给 出 某 １１０ＫＶ 变 电 站 用 反
参与文献： １、陈化钢． 电气设备预防性试验方法．北 京：水利电力出版社， １９９４ ２、单 文 培．电 气 设 备 试 验 及 故 障 处 理 实 例 ． 北京：中国水利水电出版社， ２００６．２ ３、陈 家 斌．接 地 技 术 与 接 地 装 置 。 北 京 ：中 国 电 力 出 版 社 ，２００５ ４、中国南方 电 网 公 司．电 力 设 备 预 防 性 试 验 规 程 ，２００４．
直线法测量有其优点也有其缺点， 但 总 的 来 讲 是 影 响 了 测 量 准 确 性 。为 了 消 除 直线电极布置测量存在的不足， 我们在直 线法电极布置测量方法的基础上， 提出采 用反向电极布置测量接地网接地电阻， 提 高了测量的准确度。
３ 反向电极布置测量
３．１ 测量原理及要求 地网接地电阻的数值， 等于地网的对 地电压与通过地网流入大地中的交流电 流的比值， 地网对地电压是指地网与地中 电流场的实际零电位区的电位差； 而此零 电位区在被测地网与测量用电极的连接 方向上， 在此零电位区中， 电位梯度接近 等于零。电极布置如图 ２ 所示。 此时， 用电压表， 电流表分别测量地 网 Ｇ 与 电 压 极 Ｐ 的 电 压 差 ＶＧ 和 通 过 地 网 流 入 大 地 中 的 电 流 Ｉ， 由 ＶＧ 和 Ｉ 得 到 地网的 工 频 接 地 电 阻 ＲＧ， ＲＧ ＝ＶＧ／Ｉ。 中 国南方电网公司颁发的 《电力设备预防
（ １） Ｒ≤２０００／Ｉ 或 Ｒ≤０．５Ω （ 当 Ｉ＞ ４０００Ａ 时） ， 式中： Ｉ 为经接地网流入地中 的短路电流（ Ａ） ， Ｒ 为考虑到季节变化的 最大接地电阻（ Ω） 。
（ ２） 在高土壤电阻率地区， 接地电阻 按上述要求在技术、经济上极不合理时， 允许有较大的数值但不得大于 ５Ω， 且必 须采取措施以保证发生接地时， 在该接地 网上：
２ 概述
目前， 我们最常用的接地电阻测量方 法是直线法测量接地电阻， 如图 １ 所示。
测量接地电阻的基本假定为： （ １） 被测接地电网为半球形电极， 测 量时要引入电流极和电位极， 二者可视为 点电极。测量时 ３ 个极（ 点） 位于一直线， 即在一个平面上， 不是在立体内， 被测接 地网的等效半径 ｒ 与接地网至电流极的
４ 结束语
综上所述， 在测量变电站接地网接地 电阻时， 应尽量在了解接地系统附近土壤 分层结构的基础上， 综合考虑各方面的影 响因素， 选择合理的电流极的引线及电压 极的布置位置及其相应的测量方法， 并采 取适当的措施来减少各个环节的误差， 以 获 得 较 准 确 的 测 量 结 果 。反 向 法 电 极 布 置 测量变电站接地网接地电阻是值得推广 的一种方法， 同时， 今后应力求充分发挥 现代人工智能方法的综合优势， 不断提高 测量方法的准确性与实用性， 使其在理论 研 究 和 实 际 应 用 两 方 面 得 到 同 步 发 展 。■
图 １ 电极布置与电位分布示意图 Ｇ： 地网 Ｐ： 测量用电压极 Ｃ： 测量用电流极 Ｄ： 地网最大对角线长度
距离之间有 ｒ＂ｄ 关系； （ ２） 所加的测试电流在被测接地极
与电流极之间能产生一个恒定的电流场； （ ３） 大地土壤均匀或近乎均匀， 为补
偿测量误差， 可在 ０．６１８ｄ 处设置电位极。 在测试中， 为使地网与电流极之间的
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广东科技 ２００７．０７．
图 ２ 反向电极布置与电位分布示意图 Ｇ： 地网 Ｐ： 测量用电压极 Ｃ： 测量用电流极 Ｄ： 地网最大对角线长度
性 试 检 规 程 》（ Ｑ／ＣＳＣ １ ００００７－ ２００４） 规定了对有效接地系统电力设备的接地 电阻的要求：
电 位 分 布 在 一 个 区 段 比 较 平 缓 ， ｄＧＣ 一 般取地网最大对角线长度 Ｄ 的 ４－ ５ 倍， 又称补偿法。如果电流极不置于无穷远 处， 则电压极应放在电流极与被测接地体 之间， 距被测接地体的 ０．６１８ 倍的电流极 与接地体距离的位置处， 即可测得接地体 的真实接地电阻。因此， ｄＧＰ 应为 ｄＧＣ 的 ６０％ 左右， 此时我们将电压极沿地网与电 流极的连接方向移动三次， 每次移动的距 离 为 ｄＧＣ 的 ５％ ， 三 次 测 得 的 接 地 电 阻 的差值小于 ５％ 即可。然后， 取 ３ 个数的 算术平均值， 作为地网的接地电阻。如果 ｄＧＣ 取 ４－ ５Ｄ 时 有 困 难 ， 且 地 网 周 围 的 土壤电阻率较均匀时， 可 取 ｄＧＣ＝１．２Ｄ； 土 壤 电 阻 率 不 均 匀 时 ， 可 取 ｄＧＣ＝３Ｄ， ｄＧＣ＝ １．７Ｄ。
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变电站地网接地电阻测量方法的探讨
□郑锦平
摘 要： 本文探讨了通过采用反向电极布置的方法， 测量接地网接地电阻提高测量的准 确度， 以保证变电站电气设备在正常和故障情况下都能可靠和安全地运行， 关键词： 地网； 接地电阻； 反向电极布置
１ 前言
变电站地网是保证变电站电气设备 在正常和故障情况下， 都能可靠和安全运 行的主要保护措施之一， 是变电站接地系 统的重要技术指标， 是衡量接地系统有效 性 、安 全 性 以 及 鉴 定 该 系 统 是 否 符 合 要 求 的重要参数。在每个变电站投入运行前， 都要对其进行电网测试， 以保证此地网的 接地电阻满足设计要求， 而且， 还要在其 投入运行后对其地网的接地电阻进行定 期检查。然而， 接地电阻的测量是一个相 当复杂的问题， 受到多方面因素的影响， 它 不 仅 与 接 地 体 的 大 小 、形 状 、地 电 阻 率 有 关 ， 受 到 周 围 电 磁 场 、土 壤 中 的 金 属 物 质 、地 电 阻 率 均 匀 程 度 的 影 响 ， 而 且 还 受 到测量方法和电极布置的影响。如何简 便、正确地测量变电站接地网的接地电 阻， 是长期困扰电力工作者的一个大难 题 。解 决 这 一 难 题 对 于 正 确 估 计 变 电 站 的 安 全 性 、确 保 电 力 系 统 的 安 全 可 靠 运 行 和 变电站工作人员的人身安全， 具有十分重 要 的 意 义 。目 前 广 州 从 化 供 电 局 使 用 直 线 法测量地网接地电阻， 此法存在着电压极 零 电 位 难 于 确 定 的 情 况 。在 广 东 省 中 心 试 验研究所有关专家的指导下， 该局采用了 反向电极布置可解决直线电极布置零电 位 难 于 确 定 的 难 点 。以 下 将 对 使 用 直 线 电 极布置与反向电极布置测量方法进行比 较讨论， 通过比较， 突出反向电极布置测 量的特点。而对于这些问题的探讨， 有助 于在日后的工作中加以完善。
电压极（ Ｍ） 电阻（ Ω）
３００ ４００ ５００ ６００ ７００ ８００ ９００ １０００ ０．３１ ０．４１ ０．４８ ０．４８５ ０．４８８ ０．５０１ ０．５０１ ０．５０２
（ 作者单位： 广州从化供电局）
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广东科技 ２００７．０７． 总第 １６９ 期
向电极布置测量的典型数据如表一。 在原理上讲， 反向法布线测量其零电
位应在无穷远处， 这样测量的数据就越接 近电网真实值， 但是在实际中是很难实现 的。从表 １ 数据中可以反映出电压极 （ 点） 在 ５００ 米以内电阻值越来越小， 从 图 ２ 电位示意图可见， 由于仍存在较大的 电压也就是说远离零电位， 使测量的值远 离真实值。在 ５００ 至 ８００ 米内缓慢向真实 值变化。当电压极在 ８００ 米以外就越向真 实 值（ ０．５０４Ω） 靠 拢 ， 可 见 电 压 极 在 ８００ 米以上可认为是零电位的参考点， 在这个 参考点上测量的值基本可认为是接地电 网的接地电阻。因此， 可以说电流极在 １０００ 米的情况下， 电压极在 ８００ 米以上任 意一点都对接近真实值的测量数据没有 影 响 。也 就 是 说 反 向 电 极 布 置 测 量 是 在 直 线电极布置测量的基础上去完善它的测 量不足。因此， 可以总结出反向法测量的 电极布置要求： 电流极是 Ｄ 的 ４ 至 ５ 倍， 电 压 极 取 电 流 极 的 ０．８ 倍 以 上 或 同 等 距 离。