輸電線路接地電阻的測量過程中應(yīng)注意的事項分析

方慶海 滕裕濤 劉曉璐

摘要：在輸電線路中，接地電阻測量工作的好壞將會嚴(yán)重影響到輸電線路的運(yùn)行效率和供電質(zhì)量，接地電阻測量不完善和不合理將會導(dǎo)致整個系統(tǒng)運(yùn)行安全問題的出現(xiàn)。因此，在實際測量過程中，必須高度重視測量問題，及時采取措施將其解決。文章分析了輸電線路接地電阻測量的原理，然后分析了輸電線路接地電阻測量過程中需要注意的事項。

關(guān)鍵詞：輸電線路；接地電阻；測量工作；注意事項；供電質(zhì)量；電力系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM826 文章編號：1009-2374（2016）05-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.063

接地電阻是輸電網(wǎng)系統(tǒng)中十分重要的保護(hù)裝置，保證其能夠高效安全運(yùn)行十分重要，在很多架空輸電線路中，接地電阻直接關(guān)系到線路防雷水平和雷擊事故發(fā)生后的跳閘頻率的高低，定期對接地電阻的各項性能進(jìn)行校對，查看其是否達(dá)到合理運(yùn)行要求的重要途徑之一。在輸電線路中接地裝置通常為小型接地裝置，其伸展的范圍一般在10～150m之間，因此準(zhǔn)確測量好接地電阻的范圍，對不合格的接地裝置進(jìn)行有效的改造，是降低輸電線路安全事故發(fā)生、提高供電質(zhì)量的重要手段。

1 接地電阻測量的原理分析

1.1 接地電阻組成部分分析

通常情況下，可以將接地電阻進(jìn)行如下的定義，當(dāng)一方的接地電極流入接地電流之后，接地電極的電位就會顯著高于電流流入之前，也就在兩個電極之間存在著一個電壓降E，那么該接地電極的電阻就是R=E/I。接地裝置通常是由三個主要部分構(gòu)成，也就是接地電極，連接各個導(dǎo)體的導(dǎo)線和接地線中的三個部分。其中電極和導(dǎo)體成為接地體，兩者之間無明顯區(qū)別。在整個接地裝置中，接地電阻主要由四部分構(gòu)成：一是接地體和其他設(shè)備之間的連接電阻也就是接地線的電阻；二是接地體自身存在的電阻；三是接地體和大地土壤接觸之后存在的電阻；四是天空中雷電電流進(jìn)入接地裝置流入土壤中分散時的電阻。這四部分電阻中，前兩個部分在輸電線路正常運(yùn)行過程中不處于主要地位，通常都會忽略不計，接地裝置的接地電阻主要是由后兩個部分決定。當(dāng)接地體中流入電流后，會向著土壤各個方向擴(kuò)散，因此，距離接地體的電流密度越大，電壓降趨勢也就會越大，當(dāng)電流距離接地體最遠(yuǎn)位置時，由于這些部位的電流密度最小，所以可以將這部分的電壓降忽略不計。當(dāng)電路密度不變時，土壤的電阻率就越大，電壓降也就會越大，這兩者之間是成正比例關(guān)系。

1.2 測量方法分析

傳統(tǒng)的接地電阻測量儀器采用的測量手段是現(xiàn)階段應(yīng)用比較廣泛的電位降方法。根據(jù)歐姆定律中，選擇使用4102型電阻測試儀器。如圖1所示，測試時儀器會經(jīng)直流電源通過開關(guān)轉(zhuǎn)化之后，產(chǎn)生一個恒定的電流，并將其輸出于E端，經(jīng)過大地一級電流C端，形成一個完整的通路。通過測量電極P和接地電阻E之間的電壓，因為電流是恒定的，運(yùn)用歐姆定律就可以計算出被測量帶接地電阻的阻值大小。

在實際測量工作開展過程中，打入地下的電極C端本身也存在著的電阻Rc，在測量中如果忽略導(dǎo)線的電阻，那么測量電源的電壓降會全部接在接地電阻R和電流輔助接地電阻的Rc上，這個過程的電壓分布如圖2所示：

通過電壓分布圖可以看出，在接地電極E和電流極C附近電位降低得比較顯著。而距離這兩個電極的距離越遠(yuǎn)，電位降低得越緩慢，當(dāng)距離這兩個電極一定程度之后，電壓降幾乎趨于0，可以忽略不計，這就是電壓將電位分布曲線上的零電位區(qū)域。在接地裝置和零電壓降區(qū)域之間，電壓降U就消耗在接地裝置的接地電阻上，而電壓降Uc就消耗在電流極C的接地電阻之上，總電壓就等于上述兩個電壓之和，因此在測量過程中，測量出上述兩個電壓之后，就能夠比較準(zhǔn)確地得到系統(tǒng)電壓的數(shù)值。這時將U總和電力I相比較，就能夠得出所測地區(qū)裝置之間的接地電阻。因此，在測量過程中如何準(zhǔn)確地確定這個零電壓降區(qū)域，測量準(zhǔn)確這個區(qū)域的電壓，是準(zhǔn)確測量接地電阻的關(guān)鍵工作。零電位區(qū)域的位置不僅取決于電極到接地裝置的位置，而且與地區(qū)所在的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，土壤的電阻率及土壤分布的均勻性等因素有著密切的關(guān)系，在測量和確定過程中應(yīng)該綜合將這些因素考慮進(jìn)去，全面保證測量的準(zhǔn)確性。

2 輸電線路接地電阻測量過程中的注意事項

2.1 接地電阻隨季節(jié)變化測量問題

接地電阻的測量方法就是及時借助相應(yīng)設(shè)備，用兩個輔助性的接地電極測量。當(dāng)電流流入接地電阻時，土壤呈現(xiàn)出電阻的大小會直接影響到檢測結(jié)果。接地電阻和土壤的電阻率成正比，而在同一個地區(qū)土壤的電阻率會隨著季節(jié)的變化和土壤中潮濕環(huán)境的變化而出現(xiàn)不同程度的差異性。當(dāng)土壤中水分含量較大時土壤的電阻率就會降低，如果處于干燥季節(jié)，土壤中的電阻率就會升高，因此在進(jìn)行接地電阻測量過程中，在雨天或雨后是不適宜進(jìn)行接地電阻測量的，因為這個時期測量出來的結(jié)果會因為雨水的影響而導(dǎo)致測量的結(jié)果和實際結(jié)果相差甚遠(yuǎn)，通常情況下，南方地區(qū)2～5月是梅雨季節(jié)，土壤濕度比較大，而北方是干燥的春季，土壤濕度較小，而6～8月夏季的濕度較小，北方因為是雨季土壤濕度較大，這就導(dǎo)致了南北兩個區(qū)域在兩個不同時期測量出來的電阻存在巨大的差異性。在實際對接地電阻進(jìn)行測量的過程中，也經(jīng)常會遇到這樣的問題。3月測量的電阻為0.7歐姆，8月測量接地電阻的阻值就超過了1.3歐姆。而接地電阻在測量過程中都有一個合理的阻值變化范圍，絕對不能超過這個范圍，如果項目工程的工作人員只在一個季節(jié)測量接地電阻的范圍，當(dāng)測量的接地電阻阻值小于規(guī)定范圍之后就認(rèn)為這個地區(qū)的接地電阻已經(jīng)達(dá)到了相應(yīng)設(shè)計的要求，很容易出現(xiàn)認(rèn)知方面的偏差。事實上，在實際測量過程中，應(yīng)該以年度土壤中水分含量最少的季節(jié)測量的電阻值小于或等于設(shè)計數(shù)值時，才能認(rèn)為這樣已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計的要求。通常情況下，對于跨年度的電力工程，應(yīng)該在第二年最干旱的季節(jié)再測量一次接地電阻，通過比較查看是否達(dá)到了設(shè)計要求。這種做法并不是無意義的消費(fèi)和嘗試，通過對兩次測試結(jié)果進(jìn)行比較和分析，能夠顯著體現(xiàn)出阻值的變化范圍和科學(xué)性，同時也為每個系統(tǒng)測試省去了巨大的成本支出和其他費(fèi)用等，以減少企業(yè)費(fèi)用開支情況，而這樣做還能夠切實減少接地電阻因為季節(jié)、年度的變化而超過實際數(shù)值的可能性。

2.2 接地電阻的測量問題

目前，接地電阻測量一般采用的是ZC-8型或者ZC-9型接地電阻測量儀，其測量的方法通常采用20～40m測量。在對接地電阻測量過程中，測量方法的正確性將直接影響到被測量接地電阻阻值的精確度。在實際測量中，應(yīng)該保證從接地電阻測量儀器出來的三根導(dǎo)線是完全絕緣的導(dǎo)線或者完整的電纜，分別與被測接地體、接地棒以及輔助接地電極完好地連接在一起，降低因為接觸電阻對測量結(jié)果所造成的影響。在實際測量中，測量儀器的導(dǎo)線連接之前，應(yīng)該使用紗布、小刀或者鋸片等工具將被測接地體的表面的腐蝕的金屬氧化物完全清理干凈，接地棒和輔助電極不應(yīng)該直接插入建筑物的回填土中，更不能將其放置于化糞池的周圍。此外，在測量過程中，應(yīng)該科學(xué)地選擇合適的導(dǎo)向橫截面積，根據(jù)電阻計算公式，電阻等于電阻率和導(dǎo)線長度的乘積比上橫截面積，如果電纜使用二號銅線，其電阻率是0.018×10-6Ω·m，而銅線橫截面積分別是1.5mm2、2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2的銅線每百米的電阻率分別為1.22歐姆、0.74歐姆、0.46歐姆和0.31歐姆。而在接地電阻小于等于以一歐姆的接地體實際測量過程中，導(dǎo)線本身的電阻會附加到電阻測量儀器的讀數(shù)中，導(dǎo)致測量結(jié)果偏大，在實際測量過程中，應(yīng)該選擇銅線橫截面積較大的銅線導(dǎo)線，并盡量縮短與被測接地體的相互連接的余量。筆者在實際工作中，經(jīng)常遇到測量中的各種問題，采用20～40m的測量方法測量接地電阻，在接地電阻和輔助電極連接正確的情況下，分別選擇使用50m橫截面積為1.5mm2的銅線和6mm2的銅線，連接到被測接地體中，測量同一個接地網(wǎng)中的同一個位置的接地電阻，測量的讀數(shù)分別是0.8歐姆和0.3歐姆，兩者之間存在0.5歐姆的差距?？梢钥闯?，如果導(dǎo)線的橫截面積越小，導(dǎo)致我們實際的測量數(shù)值變大。因此，在進(jìn)行接地電阻測量過程中，選擇較大橫截面積的導(dǎo)線，能夠保證導(dǎo)線電阻不會對測量結(jié)果造成影響。

2.3 接地電阻測量儀器的維修和保養(yǎng)問題

在搬運(yùn)和使用接地電阻測量儀器過程中，應(yīng)該保證輕拿輕放，防止對儀器造成震動和撞擊，避免對儀器的表軸或和軸承造成損害。測量儀器在不使用時，應(yīng)該將其放在干燥的箱柜內(nèi)保存，不能將儀表放置在溫度較低、濕度較大以及存在霉變的地方，避免儀表內(nèi)部線圈、表計指針以及相敏放大器等電子元件受潮和發(fā)霉，從而影響到儀器使用的準(zhǔn)確度，并要定期將其送到相關(guān)檢測部門進(jìn)行檢測和校對。在儀器使用的過程中，一定要科學(xué)規(guī)范地使用，并做好登記記錄工作。值得注意的是，目前接地電阻測量儀器一般每年都需要進(jìn)行一次年檢，但是在這一年中的使用過程中，經(jīng)常會出現(xiàn)因為使用和維護(hù)不當(dāng)，影響了儀表使用的準(zhǔn)確性。而儀表受損后存在較大的隱蔽性，當(dāng)這個存在故障的檢測設(shè)備使用時，經(jīng)常會造成接地電阻測量誤差。我們在實際工作中，經(jīng)常會遇到這樣的情況，有些輸電線路設(shè)計的要求應(yīng)該小于1歐姆，但是因為設(shè)備存在故障導(dǎo)致測量的結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實際數(shù)值。因此對于這些問題，我們建議增加對儀器檢驗校對次數(shù)，在測量過程中應(yīng)該選擇使用兩只以上的測量儀器，對測量結(jié)果進(jìn)行比較，當(dāng)測量結(jié)果比較相近時，才能確定測量的結(jié)果是正確的。

3 結(jié)語

在輸電線路電阻測量過程中，接地電阻質(zhì)量的好壞直接影響到線路防雷的水平，接地電阻測量是校對接地電阻是否達(dá)到相關(guān)要求的重要手段。在接地電阻實際使用過程中，其會隨著氣候的變化和使用年限的增加，使得電阻率出現(xiàn)一些動態(tài)的變化，再加上人為因素，導(dǎo)致了接地電阻不符合設(shè)計的要求，這時就需要我們科學(xué)做好測量工作，注意其中各項問題，保證測量的科學(xué)性和準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1]魯志偉，常樹生，張久祿.水平雙層土壤中電壓極位置偏差對接地電阻測量值的影響[J].電力建設(shè)，2014，（4）.

作者簡介：方慶海（1966-），男，山東聊城人，國網(wǎng)山東東阿縣供電公司技師，研究方向：輸電運(yùn)維；滕裕濤（1989-），男，山東萊州人，供職于國網(wǎng)山東東阿縣供電公司，研究方向：輸電線路運(yùn)維管理及新型技術(shù)應(yīng)用；劉曉璐（1986-），女，山東聊城人，供職于國網(wǎng)山東東阿縣供電公司，研究方向：輸電線路運(yùn)維。

（責(zé)任編輯：蔣建華）