关于输电线路接地装置测试技术的浅谈

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输电线路接地装置是输电线路防雷的一个重要设施，接地电阻值的大小反映输电线路防雷击杆塔和避雷线时反击的耐雷水平。杆塔接地电阻值小，能十分有效地提高杆塔在遭受雷击时杆塔反击的耐雷水平，从而减少线路的雷击跳闸率。近些年，我局的多条山区输电线路通过线路杆塔接地装置的改造，有效降低输电线路杆塔接地电阻，在减少输电线路跳闸方面取得显著的成效。

1．关于接地装置的等值电路的认识

进行线路杆塔接电阻测试时，一般从直观上认为其测试结果就是人工铺设的接地装置对地的一个单一电阻值，对杆塔基础本身的电阻及其与接地装置电阻之间互阻的影响是没有进行考虑分析。通过反复的试验数据对比与实测分析，结果表明，线路接地装置的等值电路参数并不是以往人们想象的那么简单。从结构上看，它包括人工接地装置和杆塔基础接地两个独立部分，从电工理论的电流场分析，由于土壤中两部分接地装置的电流线相互重叠，故必然存在互电阻参数。实测表明，互电阻参数是影响测量准确度的关键。这是以往的实际工作中很少关注的一个重要参数。输电线路杆塔的接地电阻其等值电路如图1所示。

图1输电线路接地装置等值电路

其中：RE是人工接地射线的自电阻

RJ是杆塔基础接地的自电阻

RH是基础接地与人工接地间的互电阻

雷电流是一个高频电流，电流入地后由于屏蔽作用，电流的扩散主要是通过人工敷设的接地装置。因此，人工接地装置的电阻值才是我们需要了解掌握和用于计算的电阻值。输电线路人工接地装置的电阻才是应检测的实际电阻值。

2．几种常用输电线路杆塔接地测试方法的比较

2．1常规补偿法

这是我国有关规程推荐的常规方法。其接线方式如图2。

图中：RJ-杆塔基础接地的自电阻

RE-人工接地射线的自电阻

RH-基础接地与人工接地间的互电阻

RT-塔身与避雷线的接触电阻

2．2回路法

回路法主要适用于带避雷线的110千伏及以上输电线路。其最大的特点是：在测试过程中不用放设测量用的电流线、电压线，大大减少工作量。引进初期得到很快的推广。但大量的现场实践表明，该表的抗干扰能力十分有限。因此，在实际的工作中，工程技术人员采用ZC-8型接地摇表对回路测量法进行改进，改进后采用ZC-8型接地摇表的回路法测试接线如图3所示。

2．3带外置电压极的回路法

带外置电压极的回路法，从原理上看，是综合了常规补偿法与回路法的特点而提出的。主要考虑到在山区输电线路的杆塔接地电阻都较大，测量回路中，其它杆塔接地电阻并联值较大，对被测量的杆塔电阻值的影响，使得测试数据不能准确反映被测试杆塔接地电阻的真实值，而增加一电压测量极（即P极），用于测量被测电阻的电压数据，排除或减少其他杆塔接地电阻影响。如图4所示。但是，由于未考虑到互电阻的存在，在实践中却出现了很大的问题，甚至导致更大的数据错误和技术性误导（下面具体分析）。

3．杆塔基础接地电阻和互阻验证分析

为了验证的存在和影响，以我省两条位于不同地区的220千伏A线路的#171号和B线#11号铁塔的接地装置进行细致的检测和数据分析。

具体测方法是：将220千伏A线路用的#171号和B线#11号铁塔在避雷线与杆塔完全导通和实现完全绝缘隔离的情况下，使用同一个ZC-8型接地摇表采用常规补偿法、回路法和带外置电压极的回路法对的工接地装置和杆塔基础进行接地电阻测试。测试结果见表1

表1不同测量方法的接地电阻测量结果比较（单位：欧姆）

从表1可以分明显地发现，测试数据相差大，无法从中判断出哪个测试数据是接地装置的真实的数据。

考虑到A线#171号塔测试数据完整，为了进一步验证数据真实性情况，以图1的接地装置模型基础，对表1中A线#171杆的数据计算分析。

计算条件：在杆塔与避雷线绝缘隔离（表中地线不通的数据），即图2、图3、图4中的RT为无穷大的情况下：

①当采用常规补偿法测试人工接地装置时（见图2的B点引入），其值为15.11欧，根据图2的接线，故可列出方程式⑴。

⑴

②当采用回路法测试时（见图3的A、B点串接进去），其值为25.7欧，故可列出方程式⑵。

⑵

③当采用带外置电压极的回路法测试时（将仪表的电压回路的一极引到接地装置，另一极单独引到远处，见图（4），其值为4.19欧，故可列出方程式⑶。

⑶

④当采用常规补偿法测试塔基接地电阻时（从图1的A点引入），其值为32.5欧，故可列出方程式⑷。

⑷

可将以上任意三个方程式组成联立方程组进行求解。为简化起见，这里取方程式⑴、⑵、⑶为例，求解方程组可得：

RJ =88.53欧

RH =33.92欧

RE =17.26欧

将计算所得结果代入第4式左边进行验算，计算的值为32.4欧，与常规补偿法测出的铁塔基础的接电阻数值32.5欧基本吻合。

通过以上的计算和验算，可以得出：

①A线#171号塔的接地装置实际电阻值应为17.26欧。

②图1所示输电线路杆塔接地装置的等值电路是正确的，互电阻RH是真实存在的。

③实际电阻值17.26欧与测试表1中的接地电阻值数据相差较大，误差从-76.8%～+48.9%。

从上组数据的比较结果可以知道：在实际工程中，由于互电阻的影响，造成测试数据产生较大的偏差，偏差之大是根本无法满足工程需求的。由于测试原因，将不合格的杆塔接地电阻值误判断为合格，造成线路中高接地电阻值的杆塔存在，会使得输电线路的实际耐雷水平降低。

4．一种新改进型的测试方法――选择性补偿法

如何消除互阻的影响，对准确反映输电线路杆塔的接地电阻具有十分重大的意义。通过对多种接地电阻测试仪表功能分析，我们选择奥地利生产的GEOX型测试仪所具一种特殊功能应用，使用其用于测量无法解除连接关系并联接地体的测试功能，用以排除互阻影响。其接线图如图5。该方法将保留一根人工接地装置与杆塔基础的连接线将RH短接，借助于钳式感应传感器的应用。在测量接线中，使用该仪器配置的感应钳――它是选择性测量原理中的关键，其作用是感应被选回路的电流，即通过该仪器钳式感应传感器采样流过RE的电流，排除分流到杆塔基础的电流和避雷线的电流影响。在使用该方法时，其感应钳必须钳于电流注入点的下方，其它接线及其原因与常规补偿法相同。

以220千伏A线#171号铁塔为例，在架空地线与铁塔分别处于隔离、部分接通或完全导通时，其值分别为17.5欧、17.70欧和18.30欧，与上面通过计算得到的接地电阻实际值17.26欧相比较，误差在1.39～6.03%之间，完全能够满足实际工程应用的要求。实践表明，选择性补偿法测试是目前最理想的测试方式。该方法能够针对人工接地装置进行准确的测试。通过测量数据比较表明，这种方法对人工接地装置的测量精度可达到2～10%。

5．选择性补偿法与回路法测实数据的比较

选择性补偿法测量输电线路接地电阻推广应用后，我省做了大量比对工作，对全省的输电线路接地电阻进行了全面的普查。现例出4条500千伏输电线路雷击易击段线路的42基杆塔接地电阻测试比对情况如表2。

表2后厦I回等四条500千伏线路接地电阻测试比对值（单位：欧姆）

注：*为接地电阻值超过规程要求。

**回路法测试数据大于选择性补偿法测出的数据。

从这42基塔的接地电阻采用选择性补偿法测试的数据，普遍比比回路法测试数据大。采用回路法测试数据均在20欧姆以下的合格值，而通过选择性补偿法测试的数值有50%的超过25欧姆，有多基铁塔接地电阻值超过100欧姆，如后泉线的#104塔数值相差最的大，采用选择性补偿法测试的数据和回路法测试数据分别是359欧姆和12欧姆，相差达近30倍。当然，出现两基铁塔即后厦Ⅱ回#11和#146号，回路法测试数据大于选择性补偿法测出的数据，这主要该两塔实际的接地电阻值小，回路法测试数据包含了回路中避雷线和铁塔的接触电阻，因此，这是与避雷线和铁塔的接触电阻有关。

6．结 论

6．1互电阻是真实存在的

由于接地装置的物理结构因素，不可避免地存在互电阻参数，杆塔接地装置的电阻与杆塔基础电阻之间的互电阻是真实存在的。互电阻的影响，决定了采用一般方法不可能达到准确测量杆塔实际接地电阻值的目的。近年来采用的回路法及其方法的改进等试验手段，虽然一定程度上降低了测试工作量，但带来测量数据的偏差和不确定性则更大了，影响整个线路维护、检修决策的正确性。

6．2 选择性补偿法能准确测试输电线路杆塔的接地电阻

通过在现场所作的有关测试技术方法对比试验结果和原因分析表明，选择性补偿法通过仪器钳式感应传感器的应用，排除了互电阻和杆塔基电阻的影响，能更为准确地测量出输电线路杆塔的接地电阻值，是输电线路接地电阻测试中较为准确可靠的测试方法。该方法几乎不受架空线接触情况和互电阻的困扰，通过测量数据比较表明，这种方法对人工接地装置的误差可控制在2～10%。

参考文献

[1] 武汉水利电力学院 解广润编 电力系统接地技术 水力电力出版社

[2] 罗真海 陈雄一 萧定辉 杆塔接地电阻测量新技术 中国电力 1997年10期（第30卷）

[3] DL/T621-1997 交流电气装置的接地

[4] DL/T620-1997 交流电气装置过电压保护和绝缘配合

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。