大型变电站地网测试技术培训教材(1).ppt

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大型变电站地网测试技术（大型变电站地网测试技术

（1）广东电网公司电力科学研究院接地电阻的定义接地电阻的定义接地电阻接地电阻R=U/IU的定义的定义：

地网中注入测试电流：

地网中注入测试电流I所引起的地网电位所引起的地网电位升高，这个电位升高是相对零电位点的电位升高升高，这个电位升高是相对零电位点的电位升高。

I的定义的定义：

注入测试电流中通过地网的散流部分。

注入测试电流中通过地网的散流部分。

准确测量地网接地电阻的关键准确测量地网接地电阻的关键：

（：

（1）合理地）合理地布置测量电压极；（布置测量电压极；

（2）准确地测量通过接地网入地）准确地测量通过接地网入地散流的测试电流部分。

散流的测试电流部分。

变电站地网接地电阻测试存在的问题：

变电站地网接地电阻测试存在的问题：

分子分子U：

（1）零电位点的确定零电位点的确定

（2）测量方案）测量方案（3）地网对角线的选取和放线的长度）地网对角线的选取和放线的长度（4）工频和高频干扰）工频和高频干扰（5）电流线和电压线之间的互感影响）电流线和电压线之间的互感影响分母分母I：

（1）对测量电流的分流对测量电流的分流n三极法三极法：

n围绕地网接地电阻围绕地网接地电阻R=U/InI为注入测试电流中通过地网的散流部分，需要形成为注入测试电流中通过地网的散流部分，需要形成一个回路，测试时设置一个电流极一个回路，测试时设置一个电流极C；nU为地网中注入测试电流为地网中注入测试电流I所引起的地网电位升高，这所引起的地网电位升高，这个电位升高是相对零电位点的电位升高，为了获得零电个电位升高是相对零电位点的电位升高，为了获得零电位点，测试时设置一个电位极位点，测试时设置一个电位极C（通常称为电压极）。

通常称为电压极）。

n将电流注入接地装置，测量该电流和接地极与电压极将电流注入接地装置，测量该电流和接地极与电压极之间的电压。

之间的电压。

n接地装置接地装置G、电流极电流极C和电压极和电压极C组成的三极系统，在组成的三极系统，在一条直线上或呈一个角度排列，当成一条直线时称为直一条直线上或呈一个角度排列，当成一条直线时称为直线法，当成线法，当成30时称为时称为30夹角法，当成为一个角度时称为夹角法，当成为一个角度时称为远离夹角法（反向法是其中的一种）。

远离夹角法（反向法是其中的一种）。

n三三极极法法由由于于一一般般采采用用电电流流表表和和电电压压表表进进行行测测量量，所以又统称为所以又统称为电流电流电压表法电压表法。

n电位降法：

电位降法：

n在美国标准在美国标准ANSI/IEEE811983中，电中，电压极在接地装置和电流极之间的各点，分别测量压极在接地装置和电流极之间的各点，分别测量出不同电压极位置对应的视在接地电阻，作出视出不同电压极位置对应的视在接地电阻，作出视在接地电阻岁电压极位置改变时的变化曲线，曲在接地电阻岁电压极位置改变时的变化曲线，曲线平坦段（零电位面的特点是它附近的电场强度线平坦段（零电位面的特点是它附近的电场强度最小）对应的接地电阻即为接地装置的接地电阻。

最小）对应的接地电阻即为接地装置的接地电阻。

n0.618法：

法：

电位降法的简易应用。

电位降法的简易应用。

n1不不规规范范地地运运用用直直线线法法，导导致致大大部部分情况测量不准确分情况测量不准确nn直直线线法法（0.618法法）的的由由来来，不不得得不不花花点点时时间间从从接接地地电电阻阻测测量量的的原原理理说说起起，是是电电位位降降法法的的简简易应用。

易应用。

n电电位位降降法法测测量量接接地地电电阻阻时时，电电压压极极和和电电流流极极可可以以布布置置在在相相同同的的方方向向，这这就就是是我我们们常常用用的的直直线线法法，这这时时需需要要寻寻找找对对应应真真实实接接地地电电阻阻的的电电压压极极的的位位置置。

合合理理地地布布置置测测量量电电压压极极是是进进行行接接地地电电阻测量的关键。

阻测量的关键。

n推导：

推导：

n当当三三个个电电极极在在一一条条直直线线上上时时，以以半半径径为为r的的半球接地极来推出电压极的正确位置。

半球接地极来推出电压极的正确位置。

n假设土壤电阻率为假设土壤电阻率为且各向均匀，根且各向均匀，根据电磁场理论，某个点电流源据电磁场理论，某个点电流源I在距在距离为离为r处产生的电位（相对无穷远零处产生的电位（相对无穷远零电位点）为电位点）为。

n当向接地电阻为当向接地电阻为R、半径为半径为r的半球的半球接地极施加电流接地极施加电流I时，半球的电位为时，半球的电位为，由此很容易得到半球的电阻为，由此很容易得到半球的电阻为。

nn在在接接地地装装置置和和电电流流极极之之间间施施加加电电流流I时时，电电压压极的电位为：

极的电位为：

n显显然然，当当DGP=DCP时时，VP=0，即即在在接接地地装装置置和和电电流流极极连连线线的的中中间间的的电电位位为为零零，也也就就是是说说，由由于于电电流流极极的的引引入入，将将无无穷穷远远处处的的零零电电位位面面移移到到了了电电极极连连线线的的中中部部，直直接接测测量量接接地地装装置置和和电电压压极极之之间间的的电电位位差差即即为为接接地地装装置置对对无穷远处的零电位点的电位无穷远处的零电位点的电位。

n考虑到接地装置的尺寸（半径为考虑到接地装置的尺寸（半径为r的半球）的半球）和电流极的引入，接地装置上的电位为和电流极的引入，接地装置上的电位为n从接地装置和电压极之间实际测量从接地装置和电压极之间实际测量到的电位为到的电位为n实际测量得到的半球接地极的接地电阻实际测量得到的半球接地极的接地电阻为为n可见，有电流极存在时，由于零电位面可见，有电流极存在时，由于零电位面的移近，导致实际测量得到的结果偏小，的移近，导致实际测量得到的结果偏小，导致接地电阻减小的实质是电流极的存导致接地电阻减小的实质是电流极的存在改变了接地装置的电位分布（把电位在改变了接地装置的电位分布（把电位拉低）。

拉低）。

n有电流极存在时，由于零电位面的移近，导致有电流极存在时，由于零电位面的移近，导致实际测量得到的结果偏小，导致接地电阻减小实际测量得到的结果偏小，导致接地电阻减小的实质是电流极的存在改变了接地装置的电位的实质是电流极的存在改变了接地装置的电位分布（把电位拉低）。

分布（把电位拉低）。

n右边第一项为半球接地装置的真实接地右边第一项为半球接地装置的真实接地电阻值，第二项为接地电阻的测量误差电阻值，第二项为接地电阻的测量误差R，为了保证测量结果的准确性，必须为了保证测量结果的准确性，必须使使R=0，即即n显然，能满足上式是将三个分母趋向无显然，能满足上式是将三个分母趋向无穷大，实际上，如果取穷大，实际上，如果取DGC=10r=5D（其中其中D为地网直径，或对角线长度），为地网直径，或对角线长度），并取并取DGP=DPC=DGC/2=5r，代入上式得代入上式得到到n即测量结果比实际值偏小即测量结果比实际值偏小10%。

n“补偿法”的提出：

n既然电流从接地装置进从电流极出，零电位面必在DGP=DPC=DGC/2处，但为什么把在零电位面处的测量结果反而不正确了呢？

n因为实际零电位面应在无穷远处，现在移近了，测得的结果仍要偏小。

为了补偿因零电位面靠近地网引起的误差，需将电压极由50%DGC的零位面移到的61.8%DGC非零位面处，这样测量结果就正确了，这种方法称为“补偿法”，相应地，61.8%DGC的非零位面初称为“补偿电位点”。

n推导：

n令DGP=DGC，于是nDPC=DGC-DGP=（1-）DGC，n代入上式得nn得到=0.618或=1.618n也就是说，把电压极打在也就是说，把电压极打在0.618DGC处处，就能得到正确的结果。

，就能得到正确的结果。

n“30夹角法夹角法”：

n也是也是“补偿法补偿法”的一种，采用等腰三的一种，采用等腰三角形电极布置，此时放线比较短，只需角形电极布置，此时放线比较短，只需DGP=DGC=2D即能满足要求。

即能满足要求。

nn推导：

推导：

n从接地装置和电压极从接地装置和电压极P之间实际测量之间实际测量到的电位为到的电位为n实际测量得到半球接地极的接地电阻为实际测量得到半球接地极的接地电阻为上式右边第一项为半球接地装置的真实接地电上式右边第一项为半球接地装置的真实接地电阻值，第二项为接地电阻的测量误差阻值，第二项为接地电阻的测量误差R，为为了保证测量结果的准确性，必须使了保证测量结果的准确性，必须使R=0，即即由于由于DGP=DGC，得到得到解解以以上上方方程程得得到到=29。

从从直直观观来来看看，采采用用等等腰腰三三角角形形电电极极布布置置时时，零零电电位位面面应应该该在在夹夹角角=60的的地地方方，但但同同样样由由于于本本应应在在无无穷穷远远处处的的零零电电位位面面移移近近了了，同同样样会会造造成成测测量量误误差差，如如果果将将电电压压极极移移至至夹夹角角为为29，补补偿偿一一些些电电压压值值，则则能能消消除除测测量量误误差差，使使测测量量结结果果正正确确，因因此此这这种种测测量量方方法法也称为也称为“夹角补偿法夹角补偿法”。

需要强调的是，这种方法也是基于均需要强调的是，这种方法也是基于均匀土壤模型推导出来的，因此，如果土壤匀土壤模型推导出来的，因此，如果土壤电阻率不均匀，测试结果误差也会很大。

电阻率不均匀，测试结果误差也会很大。

n直线法可能带来很大的误差：

直线法可能带来很大的误差：

n

（1）零电位点找不准（电压极布置不合）零电位点找不准（电压极布置不合理）；理）；n

（2）电流线和电压线之间互感的影响；）电流线和电压线之间互感的影响；n（3）地网附近土壤结构呈现水平分层或）地网附近土壤结构呈现水平分层或垂直分层的不均匀性，导致不符合理论垂直分层的不均匀性，导致不符合理论模型，存在原理性误差，广东的情况比模型，存在原理性误差，广东的情况比较典型。

如果土壤电阻率不均匀，零电较典型。

如果土壤电阻率不均匀，零电位面就不一定在接地装置和电流极的中位面就不一定在接地装置和电流极的中央，此时需要通过实测找到零电位面的央，此时需要通过实测找到零电位面的所在地。

所在地。

n零零电电位位面面的的特特点点是是它它附附近近的的电电场场强强度度最最小小，所所以以可可以以将将电电压压极极前前后后移移动动，找找出出电电压压值值变变化化最最小小的的区区域域，例例如如每每次次移移动动约找出电压值变化最小的区域就可以了。

约找出电压值变化最小的区域就可以了。

n但但这这种种方方法法也也可可能能造造成成更更大大的的误误差差，因因为为低低土土壤壤电电阻阻率率地地带带的的电电场场强强度度也也很很小小，找找到到的的可可能能根根本本不不是是零零等等位位面面，而而是是低低土壤电阻率地带。

土壤电阻率地带。

n因因此此，补补偿偿法法不不能能根根本本解解决决土土壤壤不不均均匀匀的的影影响响的的原原理理性性突突出出缺缺点点，在在条条件件允允许许时尽量采用远离法。

时尽量采用远离法。

n2远离法远离法n基于零电位点在无穷远处，除了接地装基于零电位点在无穷远处，除了接地装置和电流极之间存在零电位面，在接地置和电流极之间存在零电位面，在接地装置左边无穷远处也是零位面，因此可装置左边无穷远处也是零位面，因此可以把电压极放在接地网左方很远处，这以把电压极放在接地网左方很远处，这时的存在偏小的测量误差，需要修正。

时的存在偏小的测量误差，需要修正。

远离法可以比较有效地消除土壤不均匀远离法可以比较有效地消除土壤不均匀性的影响，而且避免了电流线对电压线性的影响，而且避免了电流线对电压线之间互感的感应干扰。

之间互感的感应干扰。

n反向法：

反向法：

n电压极和电流极可以在相反的方向布置，这就电压极和电流极可以在相反的方向布置，这就是常用的反向法，这时可以直接得到地网的接是常用的反向法，这时可以直接得到地网的接地电阻值。

地电阻值。

n由于电压极不是零电位，电压表测量的电位差由于电压极不是零电位，电压表测量的电位差较实际值小而导致接地电阻测量结果比真实值较实际值小而导致接地电阻测量结果比真实值偏小，实际应用时，需要对测量值进行修正而偏小，