李小威

（中國核工業(yè)第二四建設有限公司，福建 福清 350318）

目前國內接地的測試工作比較薄弱，一些關鍵的技術觀念比較模糊，技術手段落后。目前采用的方法主要有兩種，一種是傳統(tǒng)工頻測量方法，另一種是異頻法。

1 傳統(tǒng)工頻測量方法與異頻法分析比較

1.1 傳統(tǒng)工頻測量地網的方法

三極法、四極法、瓦特法、雙電位極法。一般采用《接地裝置特性參數測量導則》（DL/T 475—2006）中推薦的“三極法”。 這種方法需要采用很大的測試電流（導則標準推薦不宜小于50A），設備非常笨重且布線勞動強度很大，浪費材力人力。傳統(tǒng)工頻測量地網的方法主要存在以下問題。

1）設備非常笨重，且布線勞動強度很大，耗時耗力。無法從根本消除干擾信號的影響。

2）需要隔離變壓器及其他輔助器材多，由于主要干擾與信號同頻，無法從根本上消除干擾的影響。

1.2 異頻法

異頻法是通過改變測試電流的頻率來避開工頻干擾，由于信號頻率與干擾頻率不同，通過濾波器來濾除干擾的影響，從而提高測量精度。異頻法測量的工頻等效性好，根據國家標準（GB/T17949.1-2000）要求測試電流頻率應該盡量接近工頻，行業(yè)標準（DL/T475-2006）規(guī)定了測試電流頻率宜在 40～60Hz之間。測試電流波形為正弦波，為了保證測試的準確性，測試頻率與工頻不能相差太遠，且測試電流的波形應為正弦波（其他波形如方波含有豐富的諧波頻率）。我們一般使用45Hz和55Hz兩種頻率進行測量。配合現(xiàn)代軟硬件濾波技術，增強抗地電壓干擾能力強，測試數據穩(wěn)定可靠。30V工頻干擾電壓帶來的誤差不大于0.002Ω。異頻法由于采用的測試電流較小，因此設備小巧，布線勞動強度也大大減輕。由于具有測試結果穩(wěn)定可靠和節(jié)約資源、效率高的優(yōu)點。

1.3 異頻法測量原理

接地電阻的數值等于接地裝置的對地電壓與通過接地裝置流入地中的電流的比值。接地裝置的對地電壓是指接地裝置與地中電流場的實際零位區(qū)之間的電位差。地網接地電阻異頻測量原理如圖1所示。電流、電壓極引線按接地裝置特性參數測量導則（DL/T475—2006）布置.儀器向電流極注入2～5 A的異頻電流,設電流Iy，該電流與地網中的工頻電流相疊加在輔助電壓極上產生壓降Uy+Ug（包括工頻及高頻分量），由測量系統(tǒng)濾除Ug，再由數字濾波方法得到 Uy、ly，經計算得到地網接地阻抗 Z，電阻分量R，電抗分量X。原理圖如圖1所示。

圖1 測量原理圖

“異頻法”測量的關鍵是通過硬件和軟件措施，從地網中的全電流i和電壓極壓降u中無幅值和相位畸變，提取異頻電流電壓，并計算出接地電阻和電抗，異頻功率源的頻率異于工頻，儀器在硬件和軟件兩方面保證了對異頻信號具有靈敏度極高的選擇性，因而即使地網中工頻和其他干擾電流大于測量電流數十倍，儀器能準確地將異頻電流在地網接地電阻上產生的壓降提取出來，從而準確測出接地電阻。

2 工程應用

2.1 地網平面圖

福清核電廠廠區(qū)接地裝置由核島、常規(guī)島、TC控制樓、TD輔助開關站及JX輔助變壓器平臺5個子項接地裝置并聯(lián)后構成，具體布置如圖2所示。

圖2 地網平面圖

2.2 地網尺寸

核島、常規(guī)島、TC開工控制樓、TD輔助開關站及JX輔助變壓器平臺5個子項接地裝置并聯(lián)后構成該地網建立在半島上，三面環(huán)海，有一部分回填，土壤電阻率較大。地網的平面尺寸圖如圖2所示。

2.3 測試條件與環(huán)境

地網施工完成后于2011年9月13日進行測量，天氣晴，環(huán)境溫度30℃，濕度60%。按接地試驗規(guī)程所指的接地電阻是在冬季長期無雨，土壤很干燥的狀態(tài)下的測量值。假如不滿足上述的條件，要用季節(jié)系數Ψ修正，即R干＝ΨR濕，規(guī)程建議Ψ取1.4～1.8，福建省由于缺乏 Ψ修正值，所以一般不進行季節(jié)系數修正。

2.4 布置測試回路

1）按照接地網接地電阻測量導則（DL/T475-2006）的規(guī)定，根據現(xiàn)場的實際情況選擇合適的測試回路布置。一般有兩種方法，一是采用夾角法，二是直線法。夾角法是電壓線和電流線之間的夾角不為零。直線法是電壓線和電流線之間的夾角為零?？梢暈閵A角法的特例。

2）根據接地導則（DL/T475-2006）規(guī)定輔助電流極應盡量遠離被測接地裝置，通常電流極與被測接地裝置的距離應為被測接地裝置最大對角線長度D的4倍以上。而現(xiàn)場通常測試回路應盡量避開河流、湖泊；盡量遠離地下金屬管路和運行中的輸電線路；注意減小電流線和電位線之間的互感影響，當采用直線法時，應注意使電壓線和電流線保持盡量遠的距離?，F(xiàn)場條件允許時，大型地網接地阻抗的測試最好采用夾角法。一般情況下，可按下面的修正公式計算出接地裝置的接地阻抗Z。

式中，Z′=V/I為儀器測量值，D為被測接地裝置最大對角線長度，dCG為電流極與接地裝置邊緣的距離，dPG為電位極與接地裝置邊緣的距離，θ為電流線與電位線的夾角。設θ＝0時的特例。由上式可看出，若滿足條件

則Z= Z′，也就是說，無需對儀器測量結果進行修正。當θ＝0時，dPG=0.618dCG。這是直線法中著名的0.618法則，即電位極位于0.618dCG處即可測得真值。

3）核島、常規(guī)島、TC控制樓、TD輔助開關站及JX輔助變壓器平臺5個子項接地裝置并聯(lián)后構成的地網，電流極C、電壓極P按直線計算取得，地網的最大對角線長度為 D，整個地網中心與地網邊緣之間的距離為 d，單位為 m。已知接地網對角線D=300m，d=102m。

dCG=4D－d dPG=4D×0.618－d則dCG=1098m，dPG＝640m，輔助電極布線沿變電所大門方向。電流極、電壓極分別采用φ114mm2鍍鋅鋼棒各3根，長1.2m打入地中，布置成地網，并用裸銅線并聯(lián)纏繞。確定了電流極和電位極位置后，將作為電流極和電位極的地樁分別打入地下，應使其與土壤緊密接觸。線路布置如圖4所示。

圖3 接地阻抗測試儀測試接線圖

圖4 地網平面圖

2.5 接線

按照圖3、圖4進行接線。關于導線的選擇。測量時，電流線中將流過最大 5A的電流，因此電流線應具有通 5A電流的能力，選用銅芯截面積大于1.5mm2的導線即可。但是當電流線布得很長時，電流線的電阻會增加回路電阻，為了降低電流線的電阻，應該選用較粗的電流線。電壓線中只流過微安級電流，因此不用考慮其通流能力。導線應具有良好的絕緣，增接導線時，應用連接牢固并做好導線的絕緣。我們選擇2.5mm2導線連接電壓極，選擇4 mm2連接電流極，選擇一個可接觸良好的待測接地裝置的接地引下線（如鍍鋅扁鋼、接地檢查井中的銅排），為電流注入點和電壓測量點。用一根導線將儀器面板的 C1端子與電流注入點可靠連接，再用一根導線將儀器面板的P1端子與電壓測量點可靠連接。用電流線將電流極與儀器的 C2端子可靠連接。用電位線將電位極與儀器的 P2端子可靠連接。連接時注意首先去除接觸處的銹蝕層。檢查接線無誤后，可進行下一步操作。

2.6 測試

我們選用的測試儀器是武漢國電西高電氣有限公司生產的GDWR-5A大型地網接地電阻測試儀，接通儀器電源后，按照儀器使用說明起動“接地阻抗測量”功能。儀器開始自動測試，測試完畢，屏幕顯示測量結果，如圖5所示。

圖5 測量結果

屏幕第一行顯示的是接地阻抗；第一行顯示測試頻率；第三行顯示的是測試電流的有效值，前面的數值為45Hz下的電流值，后面的數值為55Hz下的電流值。其他參數，包括45Hz、55Hz下的阻抗Z、電阻分量 R、電抗分量 X。測試完成后再分別改變電壓極位置重復測試，改變電壓極位置 1，使dGP=(4D×0.618 一 d) ×0.95(km)；改變電壓極位置 2，使 dGP＝(4D×0.618 一 d)×1.05 測試。

3 影響接地測試的因素及注意事項

3.1 影響地網測量的因素

接地網與測試電流極的距離、接地網的形狀和尺寸、輸電線路避雷線與接地網問的隔離、零電位區(qū)域的測量驗證、測量電流的大小、外界干擾的影響以及測量設備和儀表的影響等。

3.2 注意事項

1）消除輸電線的避雷線的影響。在許多變電所中，輸電線的避雷線是與變電所的接地裝置相連，這會影響變電所接地電阻的實測值。因此，在測量前應將避雷線與變電所接地裝置的電連接斷開。

2）避免運行中的輸電線路的影響。盡可能使測量線遠離運行中的輸電線路或與其垂直，以減小干擾影響。

3）避免河流、地下管道等導電體。測量電極的布置要避開河流、水渠、地下管道等。

4）不能在雨后立即進行測試。應記錄測試時的環(huán)境溫度。

5）電壓極分別在3個不同位置時測得的視在電阻變化情況應與電壓極引線距離變化趨勢保持一致。

6）若儀器顯示屏上顯示“測試電流偏小”或者“電位極接地電阻偏大或電壓線斷線”。若顯示“測試電流偏小”，則說明 C1、C2間開路或阻抗過大,超出了異頻電源的負載能力，致使異頻電源輸出電流過小。當出現(xiàn)這種情況時，首先應檢查接線是否牢靠，若還不能解決問題，則可嘗試采用多個電流極并聯(lián)或者向其周圍潑水的方式降阻。若顯示的電流值較小，未達到預期的數值，則同樣可采用上述的方法進行降阻。較大的測試電流利于抑制現(xiàn)場干擾。若顯示“電位極接地電阻偏大或電壓線斷線”， 則說明接至儀器電壓輸入端子P1、P2的電壓線有斷線處或者電位極未良好接地。出現(xiàn)這種情況時，首先應檢查電壓輸入線有無斷線處，若無，則可嘗試加深輔助電位極接地樁或向其周圍潑鹽水來降低其接地電阻。

4 結論

傳統(tǒng)的測量方法均無法解決地網中的干擾及測量引線互感的干擾問題。異頻法能有效地消除地網中的各種干擾分量，從而較準確地測出地網的接地電阻尺 及地網接地電抗。運用接地電阻測試儀器，精度高，操作簡單方便，布線勞動量小，無需大電流，可保存50組測量數據，且自帶微型打印機可現(xiàn)場打印測量結果，可用來測量接地阻抗很小的大型地網。隨著科學技術的發(fā)展異頻法測試大型接地電阻技術將日趨成熟，將被廣泛的運用到工程中。

[1]李澍森高.異頻法測量大型地網接地電阻的研究[M].北京:中國電力出版社,2000.3.

[2]陳啟運等.接地網接地阻抗異頻測試裝置研制[J].華北電力技術, 2010(7).

[3]李秋明,張衛(wèi).實用電氣試驗技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2011.6.

[4]接地裝置特性參數測量導則.（DL/T 475—2006）.

[5]福清核電防雷接地圖冊.

[6]GDWR-5A大型地網接地電阻測試儀使用說明書.