赵亚仙
中国能源建设集团华东电力试验研究院有限公司 浙江杭州 310020
摘要:接地电阻是表征接地装置性能的最主要指标。本文通过理论分析，结合多项大型接地网测试工程实践经验，对工频接地电阻的测量方法，以及测量误差的主要来源和消除方法，进行了系统全面地总结。
关键:接地装置 接地电阻 测量误差 三极法 倒相法 电流电压法 零序电流 互感电压
1 接地电阻的测量原理
大型接地网的工频接地电阻测量的基本原理大致相同，均为三极法的测量原理。
测量接地电阻[3]
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2 接地电阻的测量方法
2.1远离法
要使测得的接地电阻R与接地极的实际接地电阻RG相符，必须使式（5）成立，远离法就是尽量增大dGC、dGP和dPC，使之趋于无穷大，即可满足上式的要求。
2.2补偿法
在图1中，令dGP＝αdGC，当α＝0.618，误差为零，即只要将电压极P放在dGP＝0.618dGC处，就能准确的测量接地电阻，此为补偿法。
2.3三角形方式布置电极
当接地装置周围的土壤电阻率较均匀时，也可以采用三角形方式布置电极，如图2所示。三角形方式布置电极测量接地电阻属于补偿法的一种，误差仍可按式（4）计算。当dGP＝dGC时，使误差为零的θ＝28.9°；一般取dGP≈dGC＝2D，θ≈30°[3]。
3 接地网工频接地电阻测量误差的来源及消除方法
实际接地网的形状往往不规则，土壤电阻率也并非完全均匀，使得电压极位置偏离补偿法的要求位置。根据分析，可以通过增加测试电极的距离来减小误差。增大通过接地装置的测试电流，可使各种干扰的影响相对减小，从而减小误差。零序电流的影响，可以用倒相法或三相电源法消除，具体方法在《接地装置工频特性参数的测量导则》中有详细描述。
当电流线与电压线相互平行时，通过电流线的测试电流在电压线上造成的感应电压将引起测量的误差。感应电压随电流线与电压线之间的距离减小、并行长度增加而增大。当使用停电的架空线作测量回路，电流线和电压线使用同一回架空线的不同相时，测量误差十分显著，互感电压有可能掩盖需要测量的电压。即使采用三角形方式布置电极，若电压线与电流线存在并行段，同样有互感电压造成测量误差的问题。减小引线间互感电压引起接地电阻测量误差的方法有：增加电流线与电压线之间的距离。若电流线采用停电的架空线，电压线应另外施放。
接地网的接地电阻实测值包括接地装置的对地电阻和接地连接线的电阻，大型接地网的接地连接线的电阻不容忽视，从不同的地点引入测试电流，测量的接地电阻是不相同的。引流点一般选择在发电厂和变电所在运行状态下最有可能发生最大短路电流的位置，如主变中性点和升压站接地网中心。
造成接地网工频接地电阻测量误差的因素还有以下几方面：测试时的土壤电阻率对测量结果有明显影响，应尽量在干燥季节时测量，而不应在雨后立即测量；输电线的避雷线常常与发电厂或变电所的接地装置相连接，在测量前，应断开避雷线与接地装置的电气连接；测量引线与运行中的输电线路并行时，也会造成测量误差，测量引线应尽可能远离运行中的输电线路或与之垂直，以减小干扰影响；河流、水渠、地下管道、钢筋混凝土材料的道路等导电体将改变地中电场的分布，测量电极应避开此类导电体。
此外采用异频多电源的方法来消除工频干扰的影响，也是现阶段常用的方法之一，测量电源的频率与工业频率的差值应不大于10Hz，即频率应在40～60Hz之间。
4 工程测量实例
下面以某2×300MW机组工程为例，说明接地网工频接地电阻的测量过程。该工程全厂总接地网的人工接地电阻计算值≤0.25Ω，接地网的总对角线长度为720m。
4.1确定测试方法
考虑厂区周围的土壤电阻率较均匀，为了减小引线互感对测量结果的影响，采用三角形方式布置电极。为了减小测量误差，测试电流选择30A。为了减小引线的电阻，从而达到要求的测试电流，决定使用施工电源进线的10kV架空线作电流引线，三相并联使用，架空线与测试点和电流极之间用截面积25mm2的单芯铝绞线连接。电压引线采用双股铜芯绞线沿地面施放。
测试电源采用交流电源经隔离变压器和调压器输出，由于测试当日要求全厂施工电源进线停电，因此在测试现场需另外配置三相交流电源。
4.2电流极、电压极定位
电流极选在沿10kV架空线与被测接地装置边缘的距离为1470m处，电压极离被测接地装置的距离为1430m，夹角取θ=30°。
4.3准备测试设备、材料
为了提高测量的准确性，采用0.5级电流互感器和0.2级的电流表测量电流；采用高内阻且准确度较高的数字万用表测量电压。检查电压线、电流线的绝缘和导通情况良好。
4.4电流极、电压极打桩
在电流极的位置，将3根φ50mm、长3m的热镀锌钢管，按边长5m的等边三角形排列的方式垂直打入地中，用截面积6mm2的裸铜线将其连接在一起。电流极打桩结束后，用接地电阻测试仪测量其接地电阻值为1.8Ω，满足测试要求。以定位结果为中间位置，在电压极与被测接地装置之间连接线方向上选定3个位置，相互之间距离80m。在电压极的每个位置用一根φ25mm、长2m的钢管，垂直打入地中，端部露出地面20cm，以便连接引线。
4.5测量接地电阻值
为了减小引线互感对测量结果的影响，电流线与电压线之间相距50m以上。电流线和电压线施放完毕，使用500V兆欧表进行如下检查：当电流线（电压线）与电流极（电压极）断开时，测量其绝缘电阻不小于0.5MΩ；当电流线（电压线）与电流极（电压极）连接时，兆欧表的读数为零，证明引线中间无断开点。测试时，使用钳型电流表复核流入电流极的电流，其数值与测试电流一致。分别测量电压极的3个位置与接地装置之间的电压，电压表的三次读数之间的最大相对误差为4.2%，小于规定值的5%，因此把中间位置作为测量用电压极的位置。采用倒相法消除接地网的零序电流对测量结果的影响。实测结果见表3，全厂总接地网的的接地电阻为0.19Ω，满足设计要求（小于0.25Ω）。
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5 总结
应用三极法的原理，采用电流电压法是测量接地网工频接地电阻最经典的方法。远离法和补偿法相结合能有效的控制接地电阻的测量误差，通过三角形方式布置以及增加引线见的距离来减小互感影响是测量成功的关键之一。造成接地网工频接地电阻测量误差的因素是多方面的，通常采用多种方法相结合来减小测量误差。
参考文献
[1]《测量大型接地网接地电阻的方法-瓦特表法》，文华，高电压技术，1991（1）
[2]《水力发电厂接地设计技术导则》，中华人民共和国电力行业标准DL/T5091-1999
[3]《异频法测量大型地网接地电阻的研究》，李澍森，高电压技术，2000（3）
[4]《接地电阻测量方法及使用仪器分析》，刘玄毅等，高电压技术，1992（4）