基于兩次直線異頻法的接地電阻測量法

武俊江 王嬌

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

關(guān)鍵詞：接地電阻;兩次直線異頻法;消除互感

接地電阻值的大小是判斷接地系統(tǒng)能否滿足安全運行的重要指標，接地電阻值為短路情況下相對于無窮遠處接地系統(tǒng)的電勢與流經(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量接地網(wǎng)的接地電阻大小時，測量引線往往長達數(shù)千米且在地形結(jié)構(gòu)復雜的山區(qū)以及高樓林立的城區(qū)，受地形限制，電壓引線和電流引線往往采用平行布線的方式，此時引線間將存在較大感應電壓，如不消除將給測量結(jié)果帶來很大影響。隨著社會的進步，對接地系統(tǒng)的要求較高，地網(wǎng)將會做的越來越大，接地電阻也將會隨之減小。但是大的接地系統(tǒng)必須要足夠長的引線來測量接地電阻，引線間的互感也必然將變大，如果不考慮消除互感，將會降低測量結(jié)果的準確性。測試的結(jié)果偏大的時候會浪費人力物力，測試結(jié)果如果比實際值小將會使電力系統(tǒng)存在安全隱患。因此在準確分析引線間互感影響因素的基礎(chǔ)上找到一種能夠有效消除引線間互感的方法，對于接地電阻的測量工作具有一定工程實際意義。

1 兩次直線異頻法的原理

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

實際測量時，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 實際接地網(wǎng)測量案例

考慮實際運行條件，電流極C1、C2選取的位置距該接地網(wǎng)的邊緣直線距離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電流極對應的電壓極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%距離布置一個電壓極來進行測量。測量結(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的距離為5%時，測量接地阻抗時的相對誤差較小，均不超過2%，有著較高的一致性，接地阻抗的測量值隨著與該接地網(wǎng)的邊緣距離的增大呈現(xiàn)出增長的趨勢。基于直線電位降理論，可以將電流極長度的60%處，作為直線法測量接地阻抗時的零電位點。

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

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

3 結(jié)論

通過對實際獨立接地網(wǎng)的仿真計算，驗證了兩次直線異頻法的有效性及其可靠性，兩次直線異頻法電流和電壓測量引線采用同方向的布線方法，改變電極的位置，通過改變注入電流的頻率，測出相應的電壓和電流，通過聯(lián)立方程的方法來消除互感。，提高接地電阻測量結(jié)果的準確性，對于接地電阻的測量工作具有一定工程實際意義。

參考文獻：

[1]馬御棠，張博成，周仿榮，翟兵，張凱軍，汪祥，胡志堅.消除引線互感影響的地網(wǎng)接地阻抗測量方法[J].電瓷避雷器，2017（04）：73-77.

[2]李小威.異頻法測量接地電阻在工程中的應用[J].電氣技術(shù)，2012（02）：74-76+85.