基于兩次直線(xiàn)異頻法的接地電阻測(cè)量法

武俊江 王嬌

摘?要：接地系統(tǒng)是保障變電站能夠穩(wěn)定運(yùn)行的重要設(shè)備，接地電阻的大小是判斷接地網(wǎng)是否滿(mǎn)足安全性要求的重要參數(shù)之一。如果不考慮消除引線(xiàn)間互感的影響將會(huì)降低接地電阻測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此提出一種新型的接地電阻的測(cè)量方法——兩次直線(xiàn)異頻法，該方法電流和電壓測(cè)量引線(xiàn)采用同方向的布線(xiàn)方法，改變電極的位置，通過(guò)改變注入電流的頻率，測(cè)出相應(yīng)的電壓和電流，通過(guò)聯(lián)立方程的方法來(lái)消除互感。

關(guān)鍵詞：接地電阻;兩次直線(xiàn)異頻法;消除互感

接地電阻值的大小是判斷接地系統(tǒng)能否滿(mǎn)足安全運(yùn)行的重要指標(biāo)，接地電阻值為短路情況下相對(duì)于無(wú)窮遠(yuǎn)處接地系統(tǒng)的電勢(shì)與流經(jīng)接地網(wǎng)入地電流的比值。在大型發(fā)電廠或者變電站中測(cè)量接地網(wǎng)的接地電阻大小時(shí)，測(cè)量引線(xiàn)往往長(zhǎng)達(dá)數(shù)千米且在地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜的山區(qū)以及高樓林立的城區(qū)，受地形限制，電壓引線(xiàn)和電流引線(xiàn)往往采用平行布線(xiàn)的方式，此時(shí)引線(xiàn)間將存在較大感應(yīng)電壓，如不消除將給測(cè)量結(jié)果帶來(lái)很大影響。隨著社會(huì)的進(jìn)步，對(duì)接地系統(tǒng)的要求較高，地網(wǎng)將會(huì)做的越來(lái)越大，接地電阻也將會(huì)隨之減小。但是大的接地系統(tǒng)必須要足夠長(zhǎng)的引線(xiàn)來(lái)測(cè)量接地電阻，引線(xiàn)間的互感也必然將變大，如果不考慮消除互感，將會(huì)降低測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。測(cè)試的結(jié)果偏大的時(shí)候會(huì)浪費(fèi)人力物力，測(cè)試結(jié)果如果比實(shí)際值小將會(huì)使電力系統(tǒng)存在安全隱患。因此在準(zhǔn)確分析引線(xiàn)間互感影響因素的基礎(chǔ)上找到一種能夠有效消除引線(xiàn)間互感的方法，對(duì)于接地電阻的測(cè)量工作具有一定工程實(shí)際意義。

1 兩次直線(xiàn)異頻法的原理

在實(shí)際測(cè)量接地阻抗的過(guò)程中，電壓極測(cè)得的電壓由兩部分組成：測(cè)量電流流過(guò)接地阻抗產(chǎn)生的壓降U*g;由于電流極引線(xiàn)與電壓極引線(xiàn)之間的電磁耦合，當(dāng)測(cè)量電流電壓極引線(xiàn)上產(chǎn)生感應(yīng)電壓U*m。測(cè)量電壓為上述兩者之和。為了得到測(cè)量引線(xiàn)之間的互感大小，在電流極兩次注入不同頻率的測(cè)量電流I*1、I*2，對(duì)電壓極的電壓進(jìn)行同步測(cè)量得到相應(yīng)的測(cè)量電壓U*1、U*2，在此基礎(chǔ)上，可得到接地阻抗及測(cè)量引線(xiàn)間單位長(zhǎng)度互電抗的大小，如公式1所示。

實(shí)際測(cè)量時(shí)，采用兩種不同頻率的電流f+△f、f-△f，同步采集數(shù)據(jù)，即可得到不同頻率、布線(xiàn)方式下的電流、電壓相量，然后根據(jù)公式1即可得出Zgf-△f、Zgf+△f，最后根據(jù)公式2即可得出工頻50Hz下的接地阻抗Zgf。

2 實(shí)際接地網(wǎng)測(cè)量案例

考慮實(shí)際運(yùn)行條件，電流極C1、C2選取的位置距該接地網(wǎng)的邊緣直線(xiàn)距離Li1為80m，大約為4.29D;Li2等于100m，約為5.36D。為了分別找出與兩個(gè)電流極對(duì)應(yīng)的電壓極P1和P2的位置，分別在電流極與地網(wǎng)的邊緣距離約50%到70%的區(qū)間內(nèi)，每隔5%距離布置一個(gè)電壓極來(lái)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量結(jié)果可以得到，兩種電流極C1、C2的位置下，電壓極的位置每次移動(dòng)的距離為5%時(shí)，測(cè)量接地阻抗時(shí)的相對(duì)誤差較小，均不超過(guò)2%，有著較高的一致性，接地阻抗的測(cè)量值隨著與該接地網(wǎng)的邊緣距離的增大呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的趨勢(shì)。基于直線(xiàn)電位降理論，可以將電流極長(zhǎng)度的60%處，作為直線(xiàn)法測(cè)量接地阻抗時(shí)的零電位點(diǎn)。

從測(cè)量結(jié)果的分析中，可以得到兩種直線(xiàn)布線(xiàn)的方式：首先，測(cè)量時(shí)，電流極為C1的位置距接地網(wǎng)邊緣的直線(xiàn)距離Li1約為80米，電壓極為P1的位置距離接地網(wǎng)邊緣的直線(xiàn)距離Lv1約為48米;再次測(cè)量時(shí)，電流極C2的位置距離接地網(wǎng)邊緣直線(xiàn)距離Li2約為100米，電壓極P2距離接地網(wǎng)邊緣的直線(xiàn)距離Lv2約為60米。當(dāng)測(cè)量引線(xiàn)之間的距離為5米時(shí)，測(cè)量計(jì)算的結(jié)果代入式（2），即得到傳統(tǒng)直線(xiàn)法和課題介紹的新方法測(cè)得的工頻接地阻抗分別為6.216+j0.809（Ω）和6.277+j0.701（Ω）。通過(guò)研究分析測(cè)試結(jié)果，能夠得出傳統(tǒng)的直線(xiàn)測(cè)量法和兩次直線(xiàn)異頻法均能夠有效的將接地阻抗電阻值，其誤差均在1%以?xún)?nèi)，因此能夠得出這是由于一些偶然因素而并不是測(cè)量方法造成的的影響，也即是通常所說(shuō)的偶然誤差。

在傳統(tǒng)的直線(xiàn)測(cè)量法，其接地阻抗的電抗部分相對(duì)偏高，其誤差值已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出10%，而采用的基于兩次直線(xiàn)異頻法的接地電阻測(cè)量法其誤差約為1%，明細(xì)低于傳統(tǒng)的直線(xiàn)測(cè)量法誤差值，體現(xiàn)出其該方法的有效性及其可靠性。根據(jù)以上分析，能夠得出兩次直線(xiàn)異頻法相對(duì)于傳統(tǒng)的直線(xiàn)測(cè)量法具有更好的優(yōu)越性，能夠很好的消除慮消除引線(xiàn)間互感，提高接地電阻測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

通過(guò)對(duì)實(shí)際獨(dú)立接地網(wǎng)的仿真計(jì)算，驗(yàn)證了兩次直線(xiàn)異頻法的有效性及其可靠性，兩次直線(xiàn)異頻法電流和電壓測(cè)量引線(xiàn)采用同方向的布線(xiàn)方法，改變電極的位置，通過(guò)改變注入電流的頻率，測(cè)出相應(yīng)的電壓和電流，通過(guò)聯(lián)立方程的方法來(lái)消除互感。，提高接地電阻測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，對(duì)于接地電阻的測(cè)量工作具有一定工程實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

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