大型地網(wǎng)接地電阻測試儀的測試原理及電阻異頻測量方法介紹

　　測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角線長度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），電壓引線長度為電流引線長度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

　　電位降法測試接地裝置的接地阻抗是按圖1布置測試回路，且符合測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—被試接地裝置大對角線長度；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—測試距離間隔；

　　流過被試接地裝置G和電流極C的電流I使地面電位變化，電位極P從G的邊緣開始沿與電流回路呈30°~45°的方向向外移動，每間隔d（50m或100m或200m）測試一次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，考慮延長電流回路；或者是地下情況復(fù)雜，考慮以其他方法來測試和校驗(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)稱為三極法中的直線法，示意圖2；dcG符合測試回路的布置的要求, dPG通常為(0.5~0.6)
dcG.電位極P應(yīng)在被測接地裝置G與電流極C連線方向移動三次，每次移動的距離為dcG的5％左右，當(dāng)三次測試的結(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，以減小互感耦合對測試結(jié)果的影響。

　　G—被試接地裝置；C—電流極；P—電位極；D—被試接地裝置大對角線長度

　　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試都采用電流——電位線夾角布置的方式。dcG符合測試回路的布置的要求,一般為4D~5D，對超大型接地裝置則盡量遠(yuǎn)；dPG的長度與dcG相近。接地阻抗可用公式

　　（2）修正式中

　　---電流線和電位線的夾角；

　　Z''--- 接地阻抗的測試值。

　　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、接地電阻測試儀法。

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

　　1、E極在使用三極法測量時(shí)必須與P1短接起來，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),為了提高測量精度,減小儀器與地網(wǎng)測量引線電阻及接觸電阻對測量結(jié)果的影響,可將E．P短路片解開；減小接觸電阻引起的誤差，需單獨(dú)引線與地網(wǎng)測試點(diǎn)相連。

　　注：

　　1、E――接被測量地網(wǎng)；

　　2、P1――接被測量地網(wǎng)；

　　3、P2――接測量電壓線（其長度取電流線長度的0.618倍）；

　　4、C――接測量電流線（其長度取地網(wǎng)對角線長度的4～5倍）；

　　三、測試注意事項(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估和驗(yàn)收測試應(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。通過實(shí)際的測量，為我們整改提供可靠的依據(jù)。對變電站接地網(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)接地電阻測試儀主要由提供測試電流的異頻電源、電流和電壓測量電路以及微電腦測控系統(tǒng)組成。儀器通過測量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來測量接地阻抗。

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

　　在對接地裝置進(jìn)行測量時(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），干擾帶來的相對誤差更大。為了降低現(xiàn)場干擾的影響，目前采用的方法主要有兩種，一種是增大測試電流，一種是使用異頻法。第一種方法是通過加大測試電流來加大信號電壓和信號電流，從而提高信噪比，減小測量誤差。這種方法由于采用了很大的測試電流（DL/T475-2006標(biāo)準(zhǔn)推薦不宜小于50A），使得設(shè)備非常笨重，且布線勞動強(qiáng)度很大，耗時(shí)耗力。

　　介紹一種地網(wǎng)接地電阻異頻測量方法，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)定可信的測量結(jié)果。分析了外界干擾的來源及特點(diǎn)，結(jié)合模擬試驗(yàn)和現(xiàn)場實(shí)測結(jié)果，研究討論試驗(yàn)電流頻率以及測量引線的布置方式對測試結(jié)果的Z,R和X的影響。

　　測量地網(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。近十年來應(yīng)用的異頻測量法試驗(yàn)電流的頻率范圍約在40-250Hz。因試驗(yàn)頻率越近工頻，測量儀器在硬、軟件上的技術(shù)難度越大，故多數(shù)異頻測試儀器的試驗(yàn)頻率遠(yuǎn)離50Hz，異頻測試結(jié)果與工頻測試結(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)定可信的測量結(jié)果。

　　操作步驟和方法

　　1.儀器通過測量接地裝置的電位升高與流入接地裝置的電流之比來測量接地阻抗。

　　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的正弦波測試電流，輸出頻率受微電腦系統(tǒng)控制。其輸出經(jīng)過隔離后通過儀器面板上的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進(jìn)行放大后送給濾波器。濾波器用于濾除干擾信號，只允許45Hz和55Hz信號通過。A/D轉(zhuǎn)換器用于將電壓和電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號以便微電腦系統(tǒng)進(jìn)行分析處理。

　　3.用戶啟動接地阻抗測量后，儀器首先開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，通過液晶屏顯示測量結(jié)果。因此阻抗測量時(shí)，儀器測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。