煤發電廠大地網接地電阻測量方法及影響因素分析

史錫軍 楊清 歐林忠

摘要 接地電阻值是大型接地系統的一項重要技術指標，是衡量大地網有效性和安全性的重要參數之一。準確測量大地網接地電阻值，對大型接地網安全性評價具有非常重要的意義。論文介紹了煤發電廠大型接地網的重要性與設計方法，重點討論了接地電阻測試方法、步驟。以宿州市某煤發電廠為例進行接地電阻的測試，分析了影響大地網接地電阻測試的因素，給出了測試過程中的注意事項，其測試分析方法對煤發電廠大地網接地電阻檢測工作具有一定的技術指導作用。

關鍵詞 煤發電廠;大地網;接地電阻

隨著電力系統電壓等級的升高及容量的增加，接地不良引起的事故屢有發生。煤發電廠大地網建設具有一次性建設、維護困難等特點，其設計施工的可靠性不僅影響著整個煤發電廠各種電氣設備的安全及正常運行，還關系著站內工作人員的人身安全，在工程建設中越來越受到重視。接地電阻值是大型接地系統的一項重要技術指標，是衡量大地網有效性和安全性的重要參數之一，準確測量大地網接地電阻值，對大型接地網安全性評價具有非常重要的意義。為了保證發電站的安全和可靠運行，要求接地電阻值在規范要求范圍內，并且阻值上下波動幅度越小越好[1]。煤發電廠大地網接地電阻的測量，由于涉及范圍大，地形地貌的影響環境干擾源比較多給準確測量帶來較大的難度。筆者介紹了煤發電廠大型接地網的重要性與設計方法，重點討論了接地電阻測試方法、步驟，以及測試過程中的注意事項，最后，以宿州市某煤發電廠為例進行接地電阻的測試，分析了影響大地網接地電阻測試的因素，給出測試誤差的校正方法，其測試分析方法對煤發電廠大地網接地電阻檢測工作具有一定的技術指導作用。

1煤發電廠大型接地網的設計

煤發電廠大型接地網應滿足廠區電力系統中電氣裝置、設施的某些可導電部分、防雷設施等接地要求，即接地裝置應滿足工作（系統）接地、保護接地、雷電保護接地、防靜電接地的要求，且其接地電阻應符合其中最小值的要求（一般均指工頻接地電阻）。同時，應降低接觸電位差和跨步電位差，保證人員生命安全。

大型接地網還應進行防腐處理，在腐蝕嚴重地區，敷設在電纜溝中的接地線和敷設在屋內或地面上的接地線，宜采用熱鍍鋅，對埋入地下的接地極宜采取適合當地條件的防腐蝕措施。接地線與接地極或接地極間的焊接點，應涂防腐材料。

煤發電廠電氣裝置的接地裝置，除利用自然接地極外，應敷設以水平接地極為主的人工大型接地網。人工大型接地網的外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧的半徑不宜小于均壓帶間距的一半。大型接地網內應敷設水平均壓帶。大型接地網的埋設深度不宜小于0.6 m。

2大地網接地電阻的測試方法

接地電阻是接地裝置對遠方電位零點的電阻，數值上為接地裝置與遠方電位零點間的電位差與通過接地裝置流入地中的電流的比值[2]。按沖擊電流求得的接地電阻稱為沖擊接地電阻;按工頻電流求得的接地電阻稱為工頻接地電阻。接地電阻是接地裝置的一個重要參數，它概要性地反映了接地裝置的狀況。

大地網接地電阻常用測試方法有直線三級法測量和三角法測量2種方法[3]。

2.1三角法測量測試原理

首先應根據現場的實際情況選擇合適的測試回路布置。圖1為現場通常采用的電流-電壓表三角法的布置圖，電壓線和電流線間的夾角為30°。測試接地裝置工頻特性參數的電流極應布置得盡量遠，假定地網對角線長為D，通常電流極、電壓極與被測試接地裝置邊緣的距離d應為被測試接地裝置最大對角線長度D的2倍以上[4]。

（1）式中，Z′=V/I，為儀器測量值;D為被測接地裝置最大對角線長度;dCG為電流極與接地裝置邊緣的距離;dPG為電位極與接地裝置邊緣的距離;θ為電流線與電位線的夾角。

2.2直線三級法測量測試原理

直線法可視為三角法的特例。圖2為現場通常采用的電流-電壓表直線三極法的布置圖，電壓線和電流線間的夾角為0。測試接地裝置工頻特性參數的電流極應布置得盡量遠，假定地網對角線長為D，通常電流極與被測試接地裝置邊緣的距離dCG應為被測試接地裝置最大對角線長度D的4～5倍;當遠距離放線有困難時，在土壤電阻率均勻地區dCG可取2D，在土壤電阻率不均勻地區可取3D。

則z=z′，也就是說無需對儀器測量結果進行修正。式（2）又被稱為補償條件。

三極直線法可看作是θ =0時的特例，當θ =0時，補償條件變為：

dPG=0.618dCG （3）

此即直線法中著名的0.618法則，即電位極位于0.618 dCG處即可測得真值。選取的電位極的位置應該盡量使補償條件得到滿足。

確定了電流極和電位極位置后，將作為電流極和電位極的地樁分別打入地下，應使其與土壤緊密接觸。

3煤發電廠大地網現場測試及影響因素分析

以宿州市某煤發電廠作為試驗場地，由于煤發電廠周邊比較開闊，采用直線法與三角法測試大型接地網接地電阻，并與直線法測試結果對比。在廠區地網中選擇2處進行測試試驗，即西北角的灰庫區處A點、東區的升壓站區B點，圖3為三角法現場測試布線圖。

3.1測試參數選擇

3.1.1三角法參數由于該地土壤電阻率較均勻，選擇d=2D，θ =30°時進行測試，由于電廠主對角線D大約為740.98 m。d=1 481.96 m，取1 500 m。

3.2.2三極直線法 由于該地土壤電阻率較均勻，選擇dCG=3D，dPG=0.618dCG進行測試，由于電廠主對角線D大約為740.98 m。dCG=2 222.94 m，取2 223 m。

3.22種測試方法結果對比

將灰庫區測試點A作為三極直線法和三角法的基準測試點，測試結果如下：首先用三極直線法，選定相關參數進行設備自檢后，對灰庫區測試點B進行5次測量，測量值分別為0.896、0.618、0.942、0.439、0.391 Ω。隨后采用三角法選定夾角角度為30°;選定相關參數大型地網接地電阻測試儀儀器自檢結束后對灰庫區測試點進行5次測量，測量值分別為0.492、0.536、0.665、0.539、0.601 Ω。

通過三角法對灰庫區測試點A的5次測試值的曲線變化和直線三極法的5次測試值的曲線變化對比可以看出，三角法對灰庫區測試點A的5次測試值比三極直線法的5次測試值更穩定，變化幅度更小，大型地網接地電阻的測試最好采用三角法（圖4）。

3.32處測試點測試結果對比

采用三角法，選定相關參數大型地網接地電阻測試儀儀器自檢結束后對升壓站測試點B進行5次測量，測量值分別為0.831、0.291、0.812、0.129、0.152 Ω。

由于升壓站已經投入使用，受升壓站主變的交變電場影響，對測試儀器產生了干擾，升壓站測試點B的測試數據變化幅度很大，因此在升壓站附近測試取得的結果無法真實反映大地網的接地電阻值。實際測量時應盡量避開已投入使用的電氣系統和電氣設備。

3.4大地網測試影響因素分析及注意事項

3.4.1影響因素分析根據以上測試過程中數據的分析可以得出，實際操作中有很多因素會影響測試過程，測試過程易受到干擾而發生偏差，需要測試人員因地制宜排除干擾或選擇合適的調整因子。主要的影響因素有：大地網中存在不平衡電流、工頻電流和短路電流干擾;檢測引線間干擾、測試線上高頻電磁感應干擾等因素影響;附近的高頻電磁信號干擾;電氣系統交變電磁場干擾;大型水體、金屬構件、管道等干擾;溫濕度等氣象條件因素等。

3.4.2測試注意事項根據以上測試影響因素分析，提出以下幾點注意事項：測試回路宜布設在土壤寬闊區域，應盡量避開河流、湖泊;盡量遠離地下金屬管路、運行中的電氣系統;盡量遠離高頻電磁信號源;注意減小電流線和電位線間的互感影響，當采用直線法時，應注意使電壓線和電流線保持盡量遠的距離，現場條件允許時，盡量選擇三角法測量;選擇良好的氣象條件下進行測試等。

4結論

準確測量大地網接地電阻值，對大型接地網安全性評價具有非常重要的意義。該文介紹了煤發電廠大型接地網的重要性與設計方法，重點討論了接地電阻測試方法、步驟。以宿州市某煤發電廠為例進行接地電阻的測試，分析了影響大地網接地電阻測試的因素，給出了測試過程中的注意事項，其測試分析方法對煤發電廠大地網接地電阻檢測工作具有一定的技術指導作用。

參考文獻

[1] 黃德英，孟貴春，李黎，等.變電站接地網大電流測試試驗及分析[J].重慶電力高等?？茖W校學報，2011，16（1）：65-69.

[2] 劉玉林，許勇，王強生.池州九華發電廠大地網檢測技術探析[J].科技與創新，2017（21）：44-49.

[3] 剛波，張新軍.大地網接地電阻測試中異頻法技術探討[J].科技風，2018（23）：138.

[4] 周利軍，何智杰，陳穎，等.接地導體腐蝕對地網接地電阻的影響和改善方法[J].鐵道學報，2018，40（2）：39-44.

責任編輯：鄭丹丹