（1国网安徽省电力公司电力科学研究院 230061; 2国网安徽省电力公司物资公司 230061）
摘要：大型接地网接地阻抗测量是一个十分复杂的问题，不仅与接地体的大小、形状、土壤电阻率有关，受到周围电磁场、土壤中的金属物质、土壤电阻率均匀程度的影响，而且受测量方法和电极布置等影响。我省某500kV变电站接地网交接验收时，在相同的试验条件下，采取DL/T475《接地装置特性参数的测量导则》中不同的测试方法，测试结果相差较大，存在不满足设计要求的试验值，该地网是够通过验收成为一道难题。本文通过理论分析和现场查勘，验证各种试验方法及其测试准确度，最终确定试验方法，顺利完成该变电站接地阻抗的交接验收。
关键词：接地网 接地阻抗 直线法 角度法 反向法 误差
概述
变电站的地网可以有效降低设备的接地阻抗，使设备接地点在流经接地短路电流或雷电流时仍然保持较低的电位，防止反击过电压击穿设备或导致设备误动作，是维护电力系统安全可靠运行、保障电气设备和运行人员安全的重要措施。接地阻抗的测量是一个十分复杂的问题，因其会受到多方面因素的影响，它不仅与接地体的大小、形状、土壤电阻率有关，受到周围电磁场、土壤中的金属物质、土壤电阻率均匀程度的影响，而且受到测量方法和电极布置的影响；并且随着变电站面积的增大，系统短路电流的日益增加，变电站地网接地阻抗设计值也愈来愈低，在进行接地网验收以及参数测试时会偶尔出现不规范操作的现象，这给实际接地阻抗测试带来困难。
1 我省某500kV变变电站地网接地阻抗实际测试中出现的问题
1.1 测试情况概述
我省某500kV变电站，位于土壤电阻率均匀的平地上，设计阻抗为0.05Ω，开展接地阻抗验收试验中，测试仪器相同，仪器及放线长度、电极等均满足DL/T475《接地装置特性参数的测量导则》要求，第一次采用直线，测试结果为0.18Ω；第二次采用30°放线法测试结果为0.066Ω,第三次采用90°放线法测试结果为0.036Ω。
1.2 对测试结果的疑问
以上方法均满足DL/T475的要求，但测试结果差距较大，按照直线法和三角法测试结果，需要对地网进行重新施工，耗费大量的人力物力，造成项目延期；90°放线法虽满足设计要求，但考虑测量结果差别较大，运行中是否存在风险仍需确认，是否通过验收成为一道难题。
2 接地阻抗测试要求
在大、中型接地网的工频接地阻抗的试验中，由于地网中有杂散电流的干扰，在测量时又有测量引线互感的影响，为了提高测量的信噪比，提高测试准确度，根据DL/T475《接地装置特性参数的测量导则》要求：
2.1 试验电源要求
推荐采用工频大电流或异频电流法测试大型接地装置的工频特性参数，目前多采用异频电流法，其试验电流宜在3A-20A,频率宜在40Hz-6OHz范围，异于工频又尽量接近工频。
2.2 测试回路要求
为消除测量引线的互感影响，测试接地装置工频特性参数的电流极应布置得尽量远,通常电流极与被试接地装置边缘的距离应为被试接地装置最大对角线长度的4～5倍，当远距离放线有困难时，在土壤电阻率均匀地区可取2倍最大对角线长度，在土壤电阻率不均匀地区可取3倍对角线长度。
2.3 测试电极要求
电位极应紧密而不松动地插入土壤中20cm以上，电流极的电阻值应尽量小以减少回路阻抗，如电流极电阻偏高，可尝试采用多个电流极并联或向其周围泼水的方式降阻。
2.4 测试电流注入点要求
试验电流的注入点宜选择单相接地短路电流大的场区里导通良好的设备接地引下线处。
3 测试原理分析
目前我省主要采取电流-电压表的三极法进行工频接地阻抗的测试，该方法包含直线法和夹角法两种方法。
3.1 直线法测试原理
假设地网相对于无穷远的地可以看作一球面（极距d13足够大），示意图如图1，其中2为电压极，3为电流极。
图1 接地网接地阻抗直线法测试示意图
距离球心X处的球面上电流密度为：
电场强度：
电场中任意两点间的电位差等于电场强度在两点之间的线积分，距接地体球心为x处所具有的电压为：
电极1、2之间的电位差为： 
电极3使1、2之间出现的电位差为： 
1、2电极之间的总电位差为：
1、2电极间的接地阻抗值为：
接地体的实际电阻值：
要使测量的接地阻抗值Rg等于实际接地阻抗R，
则
，取
，得 
，解得：a=0.618 。因此在测量过程中，电压极选取在接近a 值的位置，这样实际测试值接近于实际的接地阻抗，同时。电压极应在被测接地装置与电流极连线方向移动三次，每次移动的
距离为电流极放线长度的5%左右，当三次测试的结果误差在5%以内。
3.2 角度法测试原理
图2 接地网接地阻抗角度法测试示意图
与直线法原理相同，测试电流I从地网G流入，C为电流极，P为电压极，GP两极间的点位为
测量电阻为
（式1）
其中
（式2）
实际电阻值 
，要使R=R0，则
取DGP=DGC,θ≈30°时，可准确测试接地网接地阻抗值。
当电流极和电压极采用任意角度放线时，通过式1，式2，可以计算出采用以下公式：
对实际测试值进行修正，得到实测接地阻抗值。
4 某500kV变电站接地网接地阻抗实际测试中的误差分析
为解决该变电站接地阻抗测试中出现的问题，专业人员对该变电站进行现场查勘，并详细了解其试验状况，得到：
1）通过以上对地网接地阻抗测试原理的分析可知，我省该变电站接地阻抗测试的各种方法均符合DL/T475《接地装置特性参数的测量导则》要求，不存在原理上的错误。
2）对于大型地网，由于直线法放线电流线电压线间的互感耦合对测试结果影响较大，本次测试电流极直线放线距离达到1.5km，线见互感大，造成测试结果远大于实际值，不推荐使用此方法。
3）采用角度法测试时，根据角度法原理，假设土壤的电阻率是均匀的，但是地下的实际情况无法了解，可能存在土壤断层的情况，造成接地阻抗测试的等电位面发生变化，包括任意角放线时接地阻抗修正公式发生变化，而使测试结果出现误差。
4）在现场查勘中，我们发现变电站接地网位于大片农田中央，角度法测量中，电流极下方，平行于电流线为农田灌溉的地下水渠，造成注入的试验电流的分流，实际测试时试验电流主要流过地线水渠，经过地网和土壤的电流减少，因此电压极上的电压偏低，造成实际接地网阻抗偏大。
5）在试验人员全面考察该变电站位置，结合现场实际，最终选择180°反向放线，避开水渠和平行线路，选择4倍地网最大对角线长度施放电压电流线，最终测试结果为0.049Ω，满足变电站接地阻抗设计要求，变电站顺利通过交接验收。
5 总结
对大型地网接地装置特性参数测量过程中，应加强试人员对测量原理和细节的把握，加强测试人员的理论学习，并对现场的一些细节注意事项进行规范，还应加强对现场的调研，避开河流、湖泊，远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行等，以提高接地阻抗测试的准确度。
作者简介
1、刘静（1981-），女，安徽巢湖人，西安交通大学电气工程及其自动化专业毕业，高级工程师，现任国网安徽省电力科学研究院线路专工，从事输电运检及过电压专业管理工作。
2、张道荣(1973-)，男，安徽淮北人，上海电力学院电力系统及其自动化专业本科毕业，合肥工业大学电气工程硕士，高级工程师，现在国网安徽省电力公司物资公司副总经理兼安徽皖电招标公司副总经理，从事电气工程技术及物资管理等工作。
论文作者:刘静, 张道荣
论文发表刊物:《电力设备》2016年第4期
论文发表时间:2016/6/6
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