大型地网接地电阻测试仪的测试原理及电阻异频测量方法介绍

　　测试接地装置的接地阻抗时电流极要布置的尽量远，通常电流极与被试接地装置边缘的距离dcG应为被试接地装置大对角线长度D的4～5倍（平行布线法），在土壤电阻率均匀的地区可取2倍及以上（三角形布线法），电压引线长度为电流引线长度0.618倍（平线布线法）或等于电流线（三角形布线法）。

　　1、电位降法

　　电位降法测试接地装置的接地阻抗是按图1布置测试回路，且符合测试回路的布置的要求。

　　G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置大对角线长度；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；

　　流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化，电位极P从G的边缘开始沿与电流回路呈30°~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x的变化曲线。曲线平坦处即为电位零点，与曲线点间的电位即为在试验电流下被试接地装置的电位升高U,接地装置的接地阻抗为：

　　Z=Um/I

　　如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难，可与之同路径放设，但要保持尽量远的距离。

　　如果电位将曲线的平坦点难以确定，则可能是受被试接地装置或电流极C的影响，考虑延长电流回路；或者是地下情况复杂，考虑以其他方法来测试和校验。

　　2、电流—电压表三极法

　　a）直线法

　　电流线和电位线同方向（同路径）防设称为三极法中的直线法，示意图2；dcG符合测试回路的布置的要求, dPG通常为(0.5~0.6)
dcG.电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dcG的5％左右，当三次测试的结果误差在5％以内即可。

　　大型接地装置一般不宜采用直线法测试。如果条件所限而必须采用时，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。

　　G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置大对角线长度

　　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；

　　b)夹角法

　　只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流——电位线夹角布置的方式。dcG符合测试回路的布置的要求,一般为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

　　（2）修正式中

　　---电流线和电位线的夹角；

　　Z''--- 接地阻抗的测试值。

　　如果土壤电阻率均匀，可采用 dcG和 dpG相等的等腰三角形布线，此时使 约为30°，dcG=dpG=2D接地修正公式2。

　　3、接地电阻测试仪法。

　　图3是接地电阻测试仪测试接地网接地电阻的接线方法；测试原理、布线、要求与三极法类似。

　　1、E极在使用三极法测量时必须与P1短接起来，但当地网接地电阻很小，当地网接地电阻较小时(≤0.5Ω),为了提高测量精度,减小仪器与地网测量引线电阻及接触电阻对测量结果的影响,可将E．P短路片解开；减小接触电阻引起的误差，需单独引线与地网测试点相连。

　　注：

　　1、E――接被测量地网；

　　2、P1――接被测量地网；

　　3、P2――接测量电压线（其长度取电流线长度的0.618倍）；

　　4、C――接测量电流线（其长度取地网对角线长度的4～5倍）；

　　三、测试注意事项及意义

　　接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关，因此接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行进行，不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。通过实际的测量，为我们整改提供可靠的依据。对变电站接地网接地状况，提出整改优化方案，使接地网的接地电阻符合要求，从而有效的防止设备绝缘损坏造成的跨步电压造成人员伤害或设备的进一步损坏。起到保证电气设备的安全运行，为变电站工作人员创造一个安全可靠的工作环境的作用。

　　大型地网接地电阻测试仪主要由提供测试电流的异频电源、电流和电压测量电路以及微电脑测控系统组成。仪器通过测量接地装置的电位升高与流入接地装置的电流之比来测量接地阻抗。

　　目前国内接地装置的测试工作比较薄弱，一些关键的技术观念比较模糊，技术手段落后。针对上述现状，我国制订了最新行业标准DL/T475-2006和国家标准GB/T17949.1-2000。新标准对旧标准做了很多重要改变。

　　在对接地装置进行测量时，由于受不平衡零序电流以及射频等各种干扰，使得测试结果产生很大的误差。特别是大型接地网的接地阻抗一般很小（一般在0.5Ω以下），干扰带来的相对误差更大。为了降低现场干扰的影响，目前采用的方法主要有两种，一种是增大测试电流，一种是使用异频法。第一种方法是通过加大测试电流来加大信号电压和信号电流，从而提高信噪比，减小测量误差。这种方法由于采用了很大的测试电流（DL/T475-2006标准推荐不宜小于50A），使得设备非常笨重，且布线劳动强度很大，耗时耗力。

　　介绍一种地网接地电阻异频测量方法，该方法在试验电流频率与系统工频相当的条件下，可获得稳定可信的测量结果。分析了外界干扰的来源及特点，结合模拟试验和现场实测结果，研究讨论试验电流频率以及测量引线的布置方式对测试结果的Z,R和X的影响。

　　测量地网接地电阻有工频电流法和异频电流法。前者是传统方法，工频试验电流、试验电源容量、电流线截面都大，设备笨重。近十年来应用的异频测量法试验电流的频率范围约在40-250Hz。因试验频率越近工频，测量仪器在硬、软件上的技术难度越大，故多数异频测试仪器的试验频率远离50Hz，异频测试结果与工频测试结果的等效性令人关心。先研究出一种独特的硬、软件抗干扰方法，使试验频率与工频相当接近，可获得稳定可信的测量结果。

　　操作步骤和方法

　　1.仪器通过测量接地装置的电位升高与流入接地装置的电流之比来测量接地阻抗。

　　2.仪器内部结构如图1所示。异频恒流电源可输出频率为45Hz或55Hz的正弦波测试电流，输出频率受微电脑系统控制。其输出经过隔离后通过仪器面板上的E、C两个端子输出。电压放大器为一个高输入阻抗放大器，它将P1、P2两端的电压放大后送给滤波器。电流放大器将从电流互感器取得的电流信号进行放大后送给滤波器。滤波器用于滤除干扰信号，只允许45Hz和55Hz信号通过。A/D转换器用于将电压和电流信号转换为数字信号以便微电脑系统进行分析处理。

　　3.用户启动接地阻抗测量后，仪器首先开启异频电源使之输出频率为45Hz的电流，待电流稳定之后，微电脑系统通过A/D转换器取得电压和电流波形数据，进行数字滤波后计算出电压V45和电流I45及其相位差,再进一步计算出阻抗Z45、电阻分量R45和电抗分量X45。然后，切换异频电源的输出频率为55Hz，经过同样的步骤后可计算出阻抗Z55、电阻分量R55和电抗分量X55。取Z45
和Z55的平均值作为工频接地阻抗Z50。最后，关闭异频电源，通过液晶屏显示测量结果。因此阻抗测量时，仪器测量的是两电压输入端P1、P2之间的电压与电源输出电流之比。