基于两次直线异频法的接地电阻测量法

武俊江 王娇

摘 要：接地系统是保障变电站能够稳定运行的重要设备，接地电阻的大小是判断接地网是否满足安全性要求的重要参数之一。如果不考虑消除引线间互感的影响将会降低接地电阻测量结果的准确性。因此提出一种新型的接地电阻的测量方法——两次直线异频法，该方法电流和电压测量引线采用同方向的布线方法，改变电极的位置，通过改变注入电流的频率，测出相应的电压和电流，通过联立方程的方法来消除互感。

关键词：接地电阻;两次直线异频法;消除互感

接地电阻值的大小是判断接地系统能否满足安全运行的重要指标，接地电阻值为短路情况下相对于无穷远处接地系统的电势与流经接地网入地电流的比值。在大型发电厂或者变电站中测量接地网的接地电阻大小时，测量引线往往长达数千米且在地形结构复杂的山区以及高楼林立的城区，受地形限制，电压引线和电流引线往往采用平行布线的方式，此时引线间将存在较大感应电压，如不消除将给测量结果带来很大影响。随着社会的进步，对接地系统的要求较高，地网将会做的越来越大，接地电阻也将会随之减小。但是大的接地系统必须要足够长的引线来测量接地电阻，引线间的互感也必然将变大，如果不考虑消除互感，将会降低测量结果的准确性。测试的结果偏大的时候会浪费人力物力，测试结果如果比实际值小将会使电力系统存在安全隐患。因此在准确分析引线间互感影响因素的基础上找到一种能够有效消除引线间互感的方法，对于接地电阻的测量工作具有一定工程实际意义。

1 两次直线异频法的原理

在实际测量接地阻抗的过程中，电压极测得的电压由两部分组成：测量电流流过接地阻抗产生的压降U*g;由于电流极引线与电压极引线之间的电磁耦合，当测量电流电压极引线上产生感应电压U*m。测量电压为上述两者之和。为了得到测量引线之间的互感大小，在电流极两次注入不同频率的测量电流I*1、I*2，对电压极的电压进行同步测量得到相应的测量电压U*1、U*2，在此基础上，可得到接地阻抗及测量引线间单位长度互电抗的大小，如公式1所示。

实际测量时，采用两种不同频率的电流f+△f、f-△f，同步采集数据，即可得到不同频率、布线方式下的电流、电压相量，然后根据公式1即可得出Zgf-△f、Zgf+△f，最后根据公式2即可得出工频50Hz下的接地阻抗Zgf。

2 实际接地网测量案例

考虑实际运行条件，电流极C1、C2选取的位置距该接地网的边缘直线距离Li1为80m，大约为4.29D;Li2等于100m，约为5.36D。为了分别找出与两个电流极对应的电压极P1和P2的位置，分别在电流极与地网的边缘距离约50%到70%的区间内，每隔5%距离布置一个电压极来进行测量。测量结果可以得到，两种电流极C1、C2的位置下，电压极的位置每次移动的距离为5%时，测量接地阻抗时的相对误差较小，均不超过2%，有着较高的一致性，接地阻抗的测量值随着与该接地网的边缘距离的增大呈现出增长的趋势。基于直线电位降理论，可以将电流极长度的60%处，作为直线法测量接地阻抗时的零电位点。

從测量结果的分析中，可以得到两种直线布线的方式：首先，测量时，电流极为C1的位置距接地网边缘的直线距离Li1约为80米，电压极为P1的位置距离接地网边缘的直线距离Lv1约为48米;再次测量时，电流极C2的位置距离接地网边缘直线距离Li2约为100米，电压极P2距离接地网边缘的直线距离Lv2约为60米。当测量引线之间的距离为5米时，测量计算的结果代入式（2），即得到传统直线法和课题介绍的新方法测得的工频接地阻抗分别为6.216+j0.809（Ω）和6.277+j0.701（Ω）。通过研究分析测试结果，能够得出传统的直线测量法和两次直线异频法均能够有效的将接地阻抗电阻值，其误差均在1%以内，因此能够得出这是由于一些偶然因素而并不是测量方法造成的的影响，也即是通常所说的偶然误差。

在传统的直线测量法，其接地阻抗的电抗部分相对偏高，其误差值已远远超出10%，而采用的基于两次直线异频法的接地电阻测量法其误差约为1%，明细低于传统的直线测量法误差值，体现出其该方法的有效性及其可靠性。根据以上分析，能够得出两次直线异频法相对于传统的直线测量法具有更好的优越性，能够很好的消除虑消除引线间互感，提高接地电阻测量结果的准确性。

3 结论

通过对实际独立接地网的仿真计算，验证了两次直线异频法的有效性及其可靠性，两次直线异频法电流和电压测量引线采用同方向的布线方法，改变电极的位置，通过改变注入电流的频率，测出相应的电压和电流，通过联立方程的方法来消除互感。，提高接地电阻测量结果的准确性，对于接地电阻的测量工作具有一定工程实际意义。

参考文献：

[1]马御棠，张博成，周仿荣，翟兵，张凯军，汪祥，胡志坚.消除引线互感影响的地网接地阻抗测量方法[J].电瓷避雷器，2017（04）：73-77.

[2]李小威.异频法测量接地电阻在工程中的应用[J].电气技术，2012（02）：74-76+85.