接地电阻测试方法浅析

刘浩

【关键词】接地电阻；阻抗

一、简介

接地电阻是指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遇到的电阻，其数值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值，包括工频接地电阻和冲击接地电阻，接地电阻值体现电气装置与“地”接触的良好程度，也反映接地网的规模。接地电阻是接地网的重要技术指标，正确准确的测量接地电阻对于估计变电站的安全稳定运行具有重要的意义。接地电阻通常在投运前测量一次以及运行后每五年测量一次或者必要时测量。

二、试验前准备工作

2.1试验准备

现场试验前，应详细了解现场的运行情况，掌握地网接地运行情况，据此制定相应的技术措施。应配备与工作情况相符的上次试验记录、标准化作业指导书、合格的仪器仪表、工具和连接导线等。应选择合适的测量方法，根据测试方法选择合适的仪器和设备，做好现场安全交底工作以及人员分工。

2.2测试回路的布置

测试接地装置接地阻抗的电流极应布置得尽量远，如图1所示，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，对超大型的接地装置的测试，可利用架空线路做电流线和电位测试线。当远距离放线有困难时，在土壤电阻率均匀地区，可以使用夹角法进行测量，测量时dCG可取2D，在土壤电阻率不均匀地区可取3D。测试回路应尽量避开河流、湖泊，尽量远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行，与之交叉时垂直跨越。布置回路时，电流线和电位线之间应保持尽量远的距离，以尽量减小电流线与电位线之间互感的影响。

2.3电流极和电位极

电流极的电阻值应尽量小，以保证整个电流回路阻抗足够小，设备输出的试验电流足够大。可采用人工接地极或利用高压输电线路的铁塔作为电流极，但应注意避雷线分流的影响。如电流极电阻偏高，可尝试采用多个电流极并联或向其周围泼水的方式降阻，电位极应紧密而不松动地插入土壤20cm以上。

三、测量方法

测量接地阻抗的方法主要包括电位降法及电流-电压表三极法，其中电流-电压表三极法中又分为直线法和夹角法。大型接地装置接地阻抗的测试中主要采用电流-电压表三极法中的夹角法及电位降法，如果条件所限无法呈夹角放置时，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。电位降法主要适用于区域水平段较分明的情况。

3.1电流-电压表三极法

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1电流-电压表三极法接线示意图

3.2电位降法

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2电位降法测试接地装置的接地阻抗

四、试验步骤

4.1电流-电压表三极法

（1）直线法

根据变电站接地装置实际情况确定接地阻抗试验电压、电流测试线放设长度与位置，其中电流测试线dCG长度按照2.2的要求，电压测试线dPG长度通常为(0.5～0.6)dCG。接着，沿相同方向放设电压测试线与电流测试线，在测试线末端，将连接电极埋入被测土壤中，并对试验装置进行接线并检查确认接线正确。接通试验电源，进行接地阻抗测试，按照接地阻抗试验记录对试验信息进行记录。试验结束后，断开电源，并整理接线。

（2）夹角法

大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流一电位线夹角布置的方式。dCG距离一般取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(1)修正。

(1)

式中：θ——电流线和电位线的夹角；

——接地阻抗的测试值。

如果土壤电阻率分布均匀，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。

4.2电位降法

按照2.2中要求放设电流测试线，并在测试线末端，将连接电极埋入被测土壤中，对试验装置进行接线，检查确认接线正确后接通试验电源，向接地装置中通入试验电流。选取接地装置边缘为电位极P的移动起始点，电位极P沿与电流回路呈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与移动距离x的变化曲线，曲线平坦处即为电位零点，与曲线起点间的电位差即为在试验电流下被试接地装置的电位升高Um；接地装置的接地阻抗值

(2)

式中：K——地网分流系数，其取值根据环境不同而不同。

五、试验数据分析和处理

根据《输变电设备状态检修试验规程》（Q/GDW188-2008）的规定，一般情况下，有效接地系统和低电阻接地系统接地装置的接地电阻应符合下式要求：

(3)

式中：R——考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；

I——计算用的流经接地装置的入地短路电流，A。

当接地电阻无法满足式（3）要求时，R≤0.5Ω可以判定测得的接地电阻的数值合格。

必要时，经专门计算，且采取的措施可确保人身和设备安全可靠时，接地网地电位升高还可进一步提高；

对不接地、谐振接地、谐振-低电阻接地和高电阻接地系统，接地网的接地电阻不应大于4Ω，接地装置的接地电阻应符合下式要求：

(4)

式中：R——考虑到季节变化的最大接地电阻，Ω；

I——计算用的接地故障电流，A。

六、小结

接地电阻是接地网的一个重要参数，它概要性地反映了接地网的情况，而且与接地网的面积和所在地质情况密切相关，因此应用多种方法进行测试比较分析。如果所测结果比较接近，则说明测量较为准确，同时也要根据实际情况，包括地形、地质进行综合判断。