架空輸電線路接地電阻測量研究

方波力

摘 要 傳統的架空輸電線路接地電阻在實際的測量工作中，由于存在比較大的離散性和不準確性，因此直接影響著線路的防雷水平和雷擊跳閘率的高低。針對上述問題，介紹架空輸電線路接地電阻的測量方法以及測量誤差產生的原因，從多個方面對接地電阻的測量技術進行分析研究，并針對減小測量誤差、提高測量效率提出了相關改進措施。

關鍵詞 架空輸電線路 接地電阻 測量方法

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A

1 架空輸電線路接地電阻的測量方法

在目前的架空輸電線路接地電阻的測量中，通常采用的是交流電，使用ZC-8型接地電阻測量儀進行測量。

當電流經過接地體流入大地時，接地體兩端的電壓U和電流的比值就是接地電阻的值。接地體不一定完全規則的，這里為了計算簡單，不妨假設接地體為半球形，則與球心距離為的球面上的電流密度： =

其中：為流經接地體的電流大小；為球面到球心的距離；為與球心距離為的球面上的電流密度。

則電場強度 = .，其中：為土壤的電阻率，因為電場中兩點之間的電勢差等于場強在這兩點的線積分，因此，如果規定無窮遠處為電勢0點，則與球心距離為處與地之間的電壓： = = = 。結合上面二式可得電極1和電極2之間的電勢差： = （）。由電極3作用而產生的電極1與電極2之間的電勢差： = （）。由疊加原理可知實際電極1和電極2之間的電勢差： = + = （） + （）。所以，電極1和電極2之間的接地電阻值： = = （） + （）。接地體的實際電阻： = 。由上面的分析過程可知，要使接地電阻的測量值與理論值 相等，須使= ，也就是說，如果不把電流極放在無窮遠處，則必須把電壓極置于電流極和接地體之間并且距離接地體0.618處。因此，這種方法測量方法叫作0.618法或者補償法。

2 測量誤差

2.1 土壤分布不均勻

一般電位降法更為常用，就是讓電位極從接地體處開始向外移動，記錄下每一處的阻抗值，然后畫出隨電位極間距變化的曲線。由于電壓極的電勢0點等諸多指標受土壤情況的變化的影響，因此，土壤分布不均會對這種方法的測量結果產生影響，會增大測量誤差。

2.1.1 電壓極的位置與土壤結構的影響

為了方便分析，不妨假設有上下兩層土壤分布，電阻率分別為和，這里定義衡量土壤均勻度的量=（）/（+），=0時表示土壤均勻。當=0并且電壓極和接地體之間的距離為電流極和接地體之間距離的0.618倍時，就能準確測量出接地電阻的值。在這種上下兩層分布的土壤中，如果上層土壤的厚度和電流極的長度相當，電壓極的位置就會受K值的影響，而不一定就是0.618處了；如果上層的電阻率小于下層，那么電壓極和接地體之間的距離就會在0.618的基礎上增大。所以，如果土壤具有上述分布，按照0.618法的原則來確定電極的位置就會使接地電阻的測量值與實際值偏差增大。

2.1.2 土壤橫向分層的影響

設為地網等值半徑，則電壓極與地網之間的距離為6.18，電流極與地網之間的距離為10。如果土壤均勻或者土壤的水平分界面與地網之間的距離很大，那么用0.618法測出的接地電阻值等于實際值。而實際上，當電流極所處位置的土壤電阻率較大時，測量值大于實際值；當電流極所處位置的土壤電阻率較小時，測量值小于實際值。當值從-0.95變化到0.95時，相對誤差從0.9變化到-0.1。

2.1.3 土壤縱向分層的影響

電壓極與地網之間的距離為6.18，電流極與地網之間的距離為10。測量誤差受值的影響，當上層土壤的電阻率大于下層時，測量值大于實際值，當值從-0.95變化到0.95，相對誤差從0.07變化到-0.37；當上層土壤很薄或很厚，可以近似認為土壤均勻分布，此時值為0，測量值等于實際值。

2.2 設備精度和偶然因素

測量設備的精度過低會導致接地電阻的測量值與真實值偏差較大，為了盡量減小誤差，在測量時應盡量選用精度較高的測量設備，測量前對設備進行校準。測量時外界的干擾也是使測量值與真實值之間偏差增大的因素之一，因此，要采用多次測量求平均值的方法來降低偶然因素對測量誤差的影響。

2.3 土壤濕度

接地電阻的測量值規定為土壤干燥條件下所測得的值，而土壤濕度受季節、氣候、地形等自然因素的影響，不同土壤濕度下的測量值會有所不同，這樣土壤濕度就會增大測量誤差。因此，在得出最終的測量值時，要根據土壤濕度來進行校正。

3 改進方案

3.1 采用intelliGMS智能接地電阻測量系統

intelliGMS系統由變頻接地電阻測量系統和分析軟件兩部分組成，它能自動排除干擾并分析接地電阻的真實值，能有效地減小上述因素產生的測量誤差。該系統結合了計算機技術，在實際的測量工作中，大大減小了工作量，提高了工作效率和精確度。

3.2 減小零序電流的干擾

在實際的測量中，一般采取以下措施來減小或消除零序電流對測量結果的影響。（1）盡量增大通入接地體的電流；（2）測出源干擾后的零序干擾電壓，根據測量結果估算干擾電流；（3）兩次測量，先測出電源正向升流時的，再測出電源反向時的，設校正后的電壓為，那么零序干擾電壓為： = ；（4）使用三相電壓（電壓值分別為、、）對一個測點分別測量三次，設測得的電流分別為、、，然后算出接地電阻： = 用這種方法可以消除零序電流對測量結果的影響。

3.3 防止引線互感

在測量中，如果兩根引線距離過小，就會發生互感，產生的互感電流就會會測量產生干擾。所以在布線時通常采取以下方法：（1）用一根架空線作為電流線，電壓線直接布置在地面，距離5～10米；（2）用三角形法布置電極，這樣布置電壓線和電流線之間的距離比較大，產生的互感非常微弱，可以忽略其影響；（3）采用“四級法”進行測量。

4 總結

對于架空輸電線路來說，科學合理的設置接地電阻的阻值直接影響著線路防雷水平和雷擊跳閘率的高低。因此在實際的測量工作中，要盡力減小或消除誤差，在測量時可以采用智能接地電阻測量系統intelliGMS、并采取減小零序電流的干擾、防止引線互感等措施來進行測量，這些都是行之有效的方法。

參考文獻

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