選擇性補償法在線路桿塔接地測試中的應用

于曉翔

（國網福建省電力有限公司檢修分公司，福州　350013）

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選擇性補償法在線路桿塔接地測試中的應用

于曉翔

（國網福建省電力有限公司檢修分公司，福州350013）

摘要目前國內通常采用三極法和鉗表法測試桿塔接地電阻，但所測得數據和運行中線路桿塔實際耐雷水平都存在很大差異。本文簡要分析了常規測試方法存在的問題，并通過對220kV線路桿塔測試結果同運行中實際耐雷水平的比對，驗證了選擇性補償法的測試效果；并針對對基層桿塔接地測試工作中存在的問題，提出相應的改進措施。

關鍵詞：桿塔接地；選擇性補償法；分流；三極法；互電阻

福建省地處東南沿海，屬山區丘陵地帶，雷電活動頻繁，線路因耐雷水平不足造成的反擊跳閘事件約占線路跳閘的60%左右。而受各種條件限制，輸電線路桿塔架多架設于山區，地表層多為干旱的土壤、巖石或風化石，土壤電阻率較高，輸電線路的耐雷水平在更大程度上要依賴于接地電阻的大小。因此，如何準確地測量線路桿塔的接地電阻，對山區線路的防雷設計、施工以及基建驗收和維護改造等都將產生很大的影響，也對正確認識山區線路的耐雷水平具有很大的現實意義。

目前，國內進行桿塔接地電阻的測試時，主要采用三極法和鉗表法作為主要測量方法。然而，由上述方法測量所得的接地電阻數值計算出的耐雷水平與線路實際耐雷水平往往存在偏差，因此，福建電網近年來在測試桿塔接地電阻時，推薦使用選擇性補償法對桿塔接地電阻進行診斷性測試[1-3]。

本文簡要分析了目前桿塔接地現場測試中存在的問題，并通過對福建省公司發生同塔雙回反擊跳閘或多相反擊跳閘的220kV及以上線路桿塔，和部分新建線路的桿塔的接地電阻測試結果進行分析，總結了桿塔接地電阻測試工作中存在的不足，并提出改進措施。

1　測試方法比對分析

1.1常規測試方法

受基層人員測試水平等客觀條件的影響，目前現場在進行桿塔接地測試時，鉗表法和三級法是最常使用的測試方法。

鉗表法實際上是測試桿塔接地電阻與桿塔架空避雷線和臨近桿塔的接地電阻形成的回路的電阻，只有在一定條件下才近似為所測桿塔接地裝置的電阻，使用時具有很大的局限性。

三極法是根據測試回路的電位分布，由接地裝置、電流極和電壓極組成的3個電極測量接地裝置接地電阻的方法。但在實際測試中，桿塔接地裝置實際可分為人工接地裝置RE和桿塔自然接地RJ兩個部分，這兩者之間，存在著互電阻RH，常規三級法測試時，測試信號將不同程度地受到與桿塔相連的架空避雷線分流的影響[2-4]。

圖1　常規三級法測量原理圖

1.2選擇性補償法

選擇性補償法在測試時，除了保留一根測量所需的必須引下線外，其余桿塔接地引下線都要進行拆卸或隔離處理。由于其余桿塔接地引下線已經隔離，故該支路的電流即為整個人工接地裝置的分路電流。因此，采用選擇性補償法后，可單獨獲得CT支路所對應的接地電阻值（即RE），而IJT支路的電阻則被排除在外。由圖2可知，RH兩端是等電位的，即沒有電流流經RH，故RH的存在就不會影響測試結果。

圖2　選擇性補償法測量原理圖

但該方法相當于屏蔽了桿塔自然接地電阻RJ，因此測試結果將比實際值稍有偏大。

2　測試儀器

本文中的測試所采用的測試儀器是目前各基層班組普遍采用的瑞士GEOX（P）型多功能接地測試儀，測量電壓為20/48V，儀器量程為0.01～300kΩ。

由于山區地形崎嶇，布線定位困難，因此測試時采用基于GPS和GIS的桿塔接地電阻輔助測試軟件進行布線定位，以保證測試布線準確。該軟件可在Android手機中方便操作，利用系統的GPS功能模塊選定電流極，然后根據三級法原理自動計算、提示正確的電壓極補償位置（近似圓形軌跡邊緣）[5]。

圖3　輔助測試系統界面示意圖

3　測試結果與分析

為了驗證不同測試方法的實際測試效果，選取了福建電網近年發生過多次同塔雙回反擊跳閘或多相反擊跳閘的220kV及以上線路桿塔，以及個別新建線路的桿塔接地電阻測試情況進行了分析。

3.1測試數據

抽取了部分具有代表性的數據見表1。

3.2測試結果分析

通過對實測值、歷史測試結果、接地電阻設計值、土壤電阻率及現場地質情況的綜合分析，可發現如下問題：

1）桿塔接地電阻歷史各次測量數據間普遍存在較大偏差，這是由于歷次測量中，測試布線缺乏規范引導，電極位置隨意變化所致。

2）選擇性補償法更能反映桿塔的接地狀況。對比普通三極法和選擇性補償法的測試結果發現，三極法的測試結果多在20Ω以下，且顯著低于設計值水平。這與被測桿塔實際耐雷水平明顯不符（發生多次反擊跳閘）。這主要是因為桿塔接地裝置與桿塔自然接地之間的互電阻RH多數較小，將對普通三極法產生較顯著的分流作用，導致測得的數值普遍偏低。采用選擇性補償法測得的數值普遍偏大，更符合桿塔所處地方的地質情況和接地裝置布置情況。雖然該方法也無法提供桿塔準確的接地電阻值，但相比于普通補償法，更能發現接地裝置潛在的問題。如4號桿塔，普通三級法以及選擇性補償法的測試結果分別為10.15Ω、31.3Ω，經查現場開挖查看，其接地射線受地形限制難以按正常方式布置，導致接地有效面積較少，選擇性補償法的測試結果與實際情況更為相符。

表1　部分桿塔測試數據

3）部分桿塔接地電阻值偏高是地質條件決定的。桿塔接地電阻值作為工程控制的一個數值，與接地裝置的埋深、土壤電阻率等密切相關。勘察各被測桿塔所處地質環境，發現多數桿塔位于山頂和山腰位置，所處山地表層為巖石風化土，夾雜較多的碎石，深層均為整塊巖石，土壤電阻率普遍較高，其接地電阻自然居高不下。按照接地規程要求，此種情況的接地裝置均以按照“6～8根總長不超過500m”的射線布置，已無法有效降低接地電阻。

4）部分桿塔接地設計值因土壤電阻率選取不當存在較大偏差。關于接地裝置設計時采用的土壤電阻率問題。現場測試發現，部分基建桿塔（未架線）的設計電阻與實測電阻差距較大，分析可能是設計階段采用的土壤電阻率實測值受放線長度影響，表征的為較淺層的土壤電阻率，無法表征桿塔接地電阻所需反映的深層土壤的電阻率問題。

4　存在的問題與建議

通過對測試數據的分析，可從中發現基層在測試中存在的問題主要有：

1）測試線布置不當。基層測試人員對如何布置測試線仍不明確，普遍存在布線距離不足，電壓補償點不知如何確定，測試布線對測試結果影響因素不了解。

2）選擇性補償法作為雷擊桿塔的接地電阻復測方法未被廣泛接受和采用。各基層單位雖已配備了具有選擇性補償法功能的接地電阻測試儀，但部分單位在雷擊后的接地電阻測試過程中仍采用傳統的三極法原理，導致所測結果無法反映桿塔的實際接地狀況，從而無法全面分析雷擊故障原因。

3）部分桿塔的設計值由于并未對現場實際進行完整細致的勘探，與實際值存在較大偏差。

桿塔接地電阻是線路防雷改造的重要參數和雷擊故障分析的重要依據，特別是對于山區等土壤電阻率較高的地區以及雷擊跳閘多發的地區，更應高度重視桿塔接地電阻的測試工作。基于目前桿塔接地測量方法和存在的問題，宜采取以下措施：

進行桿塔接地測試時，應保證測試布線距離滿足規程要求，并使用GPS等輔助工具，確保定位準確。

設計單位應重視土壤電阻率測試以及現場勘探工作，且桿塔接地電阻設計值不宜作為桿塔接地是否合格的評價標準。

1）新建桿塔應在架空線架設之前完成桿塔接地電阻測試，以排除架空避雷線的分流影響，獲取桿塔真實的接地電阻值。

2）應重視新建桿塔接地裝置的開挖檢查及探測工作，以了解桿塔實際接地情況。根據現有規程要求，運行維護過程中采用普通三極法進行運行桿塔接地電阻的測試，更主要的還在于進行前后數據的比對以判斷接地裝置的完好性。

3）進一步推廣選擇性補償法在診斷性測試中的應用，特別是在桿塔遭雷擊后，應嚴格按照選擇性

補償法進行測試，以便較為接近地獲得桿塔的實際接地電阻，以此作為雷擊故障分析的重要依據。

參考文獻

[1] 解廣潤. 電力系統接地技術[M]. 北京: 水利電力出版社, 1991.

[2] 廖福旺, 黃維憲, 張孔林, 等. 線路桿塔接地參數新模型及測試方法研究[J]. 電力與電工, 2009, 29(4): 1-4.

[3] 于建龍. 福建省輸電線路防雷工作存在的問題與措施[J]. 高電壓技術, 2003, 29(4): 55-56.

[4] 王東燁, 李謙, DL/T 475—2006. 接地裝置特性參數測量導則[S].

[5] 傅智為, 潘晨曦, 黃海鯤, 等. 基于GPS和GIS的桿塔接地電阻測試輔助系統的開發應用[J]. 電力與電工, 2013, 33(1): 5-8.

于曉翔（1991-），男，江蘇金湖人，學士，助理工程師，主要從事電氣試驗方面工作。

The Application of Selective Compensation Test Method in Tower Grounding Resistance Measurement

Yu Xiaoxiang (Maintenance Branch Company of Fujian Electric Power Company Limited, Fuzhou350013)

Abstract Now people usually use three electrodes method and clamp tester method to measure tower grounding resistance in domestic. But it has a great difference between the date of measured and the real lighting withstand level of tower in operation. This paper analyzes the problem in the conventional methods, also checkouts the effect of selective compensation test method by comparing the test results of 220kV tower and the real lighting withstand level of the tower in operation. And putting forward better solutions for the problem in tower grounding resistance measurement in grass-roots unit.

Keywords：tower grounding; selective compensation test method; shunt; three electrodes method; mutual resistance

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