克州气象局 新疆阿图什 845350
摘要： 在对布仑口水电站升压变电站的工频接地电阻测量，通过分别采用ZC-80、K-2127B、K-2126B、MI 2126等工频仪表测量的数据差异特别大，而采用JD-2变频仪表检测数据则比较稳定。并分别对两类仪表的测量数据进行对比分析，阐述了产生两差异的主要原因，提出了类似于变电站、风电场等场所工频接地电阻测量时应注意的问题。
关键词：电磁干扰环境；工频接地电阻；误差原因分析；检测方法
引言
日常防雷接地检测过程中，同一时段对变电站接地电阻检测时发现每次测量数据都不同，且差异非常大，10次读数中，最小值与最大值相差＞50%，大多＞100%，最大甚至＞500%，特别是采用CZ-80型机械式摇表检测时数据始终不稳定，根本得不到稳定准确的数据，只能读到一个大概数据，带着这个问题，笔者对此进行对比试验和研究，发现采用ZC-80、K-2127B、K-2126B、MI2126等工频仪表测量都会出现同样问题，而采用变频式仪表（如JD-2大地网测试仪）测量时，却与工频式的电子表或机械表的测量结果不同，同一时段多次测量的数值之间相对稳定，误差均＜5%。为此，笔者对这两种测量方法进行分析研究，找到产生这种现象的原因，与防雷接地检测工作者分享。
1高压电场电磁环境
以110kV变电站为例，110kV变电站是一个高压电场，有较强电磁场，辐射这种电磁场存在各种谐波，从工频至高频（从50Hz至几千kHz），这些谐波电磁场强度取决于升压器输入/输出电压工作频率，50Hz～60Hz是我国配电系统、大部分设备工作频率，用电设备都是基于50Hz～60Hz工作频率，所以变压器工作频率都为50Hz～60Hz。
高压电场电磁环境复杂，其频率成份是以工频为基数的谐波为主，包括一次谐波、二次谐波、三次谐波、……、N次谐波等等，其中一次谐波幅度最大，恰是一次谐波对常规检测仪表或设备影响最大。
2测量数据对比分析
2.1检测仪表
常规防雷接地检测仪表分为两类，一类是机械式摇表，如ZC-80，一类是电子式测量仪,又分为数字式和指针式，日常使用最为广泛的有K-2127B、K-2126B、MI2126等。
《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T 21431-2008中规定各类接地装置接地电阻值均为工频值，所以接地电阻测量值均为工频值，以上接地电阻测量仪表工作频率都是50Hz，输出的检测电流为工频电流。
2.2接地检测电流与工频谐波的关系
以ZC-80机械式摇表(120转/分)为例，其输出的检测电流如图1所示：
图3 10kv变压器产生三次以下谐波分量图
在没有电磁干扰情况下，被测点接地电阻值不会随测量仪表输出电流是个恒定数值。电磁干扰的一次谐波与检测电流波周期完全相同，且幅度恒定，当在这种环境下进行测量时，干扰电磁波叠加在检测仪表输出的电流上，在检测电流相位与干扰电流相位完全相同的情况下，测量结果一定比实际数值小，否则一定会比准确数值大。
2.3不同仪表检测数据对比
在试验中对阿克陶县布伦口-公格儿水电站变压器进行测量研究，先后所使用机械式摇表ZC-80、多功能土壤电阻率测试仪K-2127B、数字式接地电阻测试仪K-2126B、指针式接地电阻测量仪MI 2126、地网接地电阻测试仪JD-2，对变压器进行10次测量试验,测量数据表1：
表1：变压器测试数据表
测量说明:上述测量是在相同环境下进行的,包括辅助电极不移动，土壤电阻率无变化
测量说明:上述测量是在相同环境下进行的,包括辅助电极不移动，土壤电阻率无变化
从上述测量结果不难发现，使用同一台测量仪检测的数据不同，误差特别大，各仪表的测量数据误差值（表2）。
表2各测量仪表数据误差表
2.4数据误差分析
从测量数据误差表2可知，除JD-2数据误差值均在5%以内，其它仪表所测量数据,大部分误差值在100%以上，最大＞600%,说明测量方法或使用仪表选择不正确。
原因一：升变压器工作时，会产生50Hz及其它谐波成份电磁辐射，其强度足以干扰测量仪表，当相位完全相同的电磁波叠加在检测电流上时，使得施加在检测电流极上的测量电流增大，而在测量中，已经选定零电位参考点（辅助电压极）和电流极（辅助电流极），实际上从零电位参考点到电流极、电流极至被测量点之间（其土壤电阻率不会随测量电流的大小改变，被测量点的接地值同样也不为因为测量电流大小而改变）,另外，检测电流为一恒定值，而干扰场强又是交变的，因为叠加作用，致使测量数据时大时小，甚至出现无法读出测量数据现象（110kV变电站检时使用ZC-80型摇表测量多次出现）。
原因二：测量方法不正确，根据接地电阻测量原理，要求辅助电压极到被测量点间距应大于地网等效直径4～5倍，而辅助电流极又是电压极长度二倍（当地网周围为均匀土壤时，即线性关系）或1/0.618倍。实际上，无论是摇表ZC-80，还是多功能土壤电阻率测试仪K-2127B，或数字式接地电阻测试仪K-2126B，或指针式接地电阻测量仪MI 2126，原配置的测量用线均只有几十米（表3）。
表3各种仪表检测配置线
根据阿克陶县布伦口—公格尔水电站所的施工图纸可知，其有变压器地网的等效半径都大于50m，很显然，当使用K-2127B、K-2126B、MI 2126、ZC-80等测量仪表时，其辅助电压极、辅助电流极的长度均不过40m，这些仪表的布线都无法包围风电场变压器地网，所以，测量出的数据肯定不正确。
4测量仪表的选择
前面已经分析过使用K-2127B、K-2126B、MI 2126、ZC-80等测量仪表时，其数据不正确，且误差特别大的原因，应当选择既能抗干扰、辅助电极的长度足以包围被地网的所有接地体的仪表和测量方法。
抗干扰方法：一是大电流（降低噪声）法，二是异频法。
大电流（降低噪声）法，一般情况下，在接地电阻检测中，被测量点的电位为零电位，常规测量仪表检测时输出的电流一般为毫安级，而变电站、水电站、风电场、高压系统接地点的电位不是零电位，如风电场升变接地点电位为～5V左右、110kV变电站接地点的电位为～11V左右、而220kV变电站接地点的电位为～20V左右，为排除上述干扰，必须在测量中使这些所谓的电压视为零电压，采用40A以上的测量电流进行检测，这就是大电流（或降低背景噪声）法。
本方法工作强度大，且不经济，主要是电流大，要求辅助电极的线径要有足够粗，否则一方面会因电流过大产生漏电流引起故障，甚至产生危险；另一方面电流过大会使用测量线过热，造成测试线熔断。
异频法，常规仪表检测电流的工作频率与变电站、水电站、风电场、高压系统的工作频率相同，即50Hz，平常要检测的接地电阻也就是工频电阻值，但这些对场所进行接地电阻检测时，其产生的工频干扰会严重影响到检测仪表的正常工作，使得测量的数据不可靠，为此，为排除干扰，在检测时改变检测仪表的工作频率，或采用特殊仪表进行检测和测量，这就是异频（改变检测电流工作频率）法，是避开干扰源进行测量的方法，该方法比较经济，其输出的检测电流不足1A，所需要的测量导线相对较小，也不会产生任何危险因素，而且劳动强度相对较小。
作者简介：
阿依谢姆古丽?孜比不拉（1989-），女，维吾尔族，本科学历,助工，从事预报服务工作。
论文作者:阿依谢姆古丽?孜比不拉
论文发表刊物:《防护工程》2017年第12期
论文发表时间:2017/9/20
标签：测量论文; 电流论文; 谐波论文; 仪表论文; 数据论文; 变电站论文; 电阻论文; 《防护工程》2017年第12期论文;