輸電線路接地電阻的測量過程中應注意的事項分析

方慶海 滕裕濤 劉曉璐

摘要：在輸電線路中，接地電阻測量工作的好壞將會嚴重影響到輸電線路的運行效率和供電質量，接地電阻測量不完善和不合理將會導致整個系統運行安全問題的出現。因此，在實際測量過程中，必須高度重視測量問題，及時采取措施將其解決。文章分析了輸電線路接地電阻測量的原理，然后分析了輸電線路接地電阻測量過程中需要注意的事項。

關鍵詞：輸電線路；接地電阻；測量工作；注意事項；供電質量；電力系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM826 文章編號：1009-2374（2016）05-0125-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.05.063

接地電阻是輸電網系統中十分重要的保護裝置，保證其能夠高效安全運行十分重要，在很多架空輸電線路中，接地電阻直接關系到線路防雷水平和雷擊事故發生后的跳閘頻率的高低，定期對接地電阻的各項性能進行校對，查看其是否達到合理運行要求的重要途徑之一。在輸電線路中接地裝置通常為小型接地裝置，其伸展的范圍一般在10～150m之間，因此準確測量好接地電阻的范圍，對不合格的接地裝置進行有效的改造，是降低輸電線路安全事故發生、提高供電質量的重要手段。

1 接地電阻測量的原理分析

1.1 接地電阻組成部分分析

通常情況下，可以將接地電阻進行如下的定義，當一方的接地電極流入接地電流之后，接地電極的電位就會顯著高于電流流入之前，也就在兩個電極之間存在著一個電壓降E，那么該接地電極的電阻就是R=E/I。接地裝置通常是由三個主要部分構成，也就是接地電極，連接各個導體的導線和接地線中的三個部分。其中電極和導體成為接地體，兩者之間無明顯區別。在整個接地裝置中，接地電阻主要由四部分構成：一是接地體和其他設備之間的連接電阻也就是接地線的電阻；二是接地體自身存在的電阻；三是接地體和大地土壤接觸之后存在的電阻；四是天空中雷電電流進入接地裝置流入土壤中分散時的電阻。這四部分電阻中，前兩個部分在輸電線路正常運行過程中不處于主要地位，通常都會忽略不計，接地裝置的接地電阻主要是由后兩個部分決定。當接地體中流入電流后，會向著土壤各個方向擴散，因此，距離接地體的電流密度越大，電壓降趨勢也就會越大，當電流距離接地體最遠位置時，由于這些部位的電流密度最小，所以可以將這部分的電壓降忽略不計。當電路密度不變時，土壤的電阻率就越大，電壓降也就會越大，這兩者之間是成正比例關系。

1.2 測量方法分析

傳統的接地電阻測量儀器采用的測量手段是現階段應用比較廣泛的電位降方法。根據歐姆定律中，選擇使用4102型電阻測試儀器。如圖1所示，測試時儀器會經直流電源通過開關轉化之后，產生一個恒定的電流，并將其輸出于E端，經過大地一級電流C端，形成一個完整的通路。通過測量電極P和接地電阻E之間的電壓，因為電流是恒定的，運用歐姆定律就可以計算出被測量帶接地電阻的阻值大小。

在實際測量工作開展過程中，打入地下的電極C端本身也存在著的電阻Rc，在測量中如果忽略導線的電阻，那么測量電源的電壓降會全部接在接地電阻R和電流輔助接地電阻的Rc上，這個過程的電壓分布如圖2所示：

通過電壓分布圖可以看出，在接地電極E和電流極C附近電位降低得比較顯著。而距離這兩個電極的距離越遠，電位降低得越緩慢，當距離這兩個電極一定程度之后，電壓降幾乎趨于0，可以忽略不計，這就是電壓將電位分布曲線上的零電位區域。在接地裝置和零電壓降區域之間，電壓降U就消耗在接地裝置的接地電阻上，而電壓降Uc就消耗在電流極C的接地電阻之上，總電壓就等于上述兩個電壓之和，因此在測量過程中，測量出上述兩個電壓之后，就能夠比較準確地得到系統電壓的數值。這時將U總和電力I相比較，就能夠得出所測地區裝置之間的接地電阻。因此，在測量過程中如何準確地確定這個零電壓降區域，測量準確這個區域的電壓，是準確測量接地電阻的關鍵工作。零電位區域的位置不僅取決于電極到接地裝置的位置，而且與地區所在的地質地貌特點，土壤的電阻率及土壤分布的均勻性等因素有著密切的關系，在測量和確定過程中應該綜合將這些因素考慮進去，全面保證測量的準確性。

2 輸電線路接地電阻測量過程中的注意事項

2.1 接地電阻隨季節變化測量問題

接地電阻的測量方法就是及時借助相應設備，用兩個輔助性的接地電極測量。當電流流入接地電阻時，土壤呈現出電阻的大小會直接影響到檢測結果。接地電阻和土壤的電阻率成正比，而在同一個地區土壤的電阻率會隨著季節的變化和土壤中潮濕環境的變化而出現不同程度的差異性。當土壤中水分含量較大時土壤的電阻率就會降低，如果處于干燥季節，土壤中的電阻率就會升高，因此在進行接地電阻測量過程中，在雨天或雨后是不適宜進行接地電阻測量的，因為這個時期測量出來的結果會因為雨水的影響而導致測量的結果和實際結果相差甚遠，通常情況下，南方地區2～5月是梅雨季節，土壤濕度比較大，而北方是干燥的春季，土壤濕度較小，而6～8月夏季的濕度較小，北方因為是雨季土壤濕度較大，這就導致了南北兩個區域在兩個不同時期測量出來的電阻存在巨大的差異性。在實際對接地電阻進行測量的過程中，也經常會遇到這樣的問題。3月測量的電阻為0.7歐姆，8月測量接地電阻的阻值就超過了1.3歐姆。而接地電阻在測量過程中都有一個合理的阻值變化范圍，絕對不能超過這個范圍，如果項目工程的工作人員只在一個季節測量接地電阻的范圍，當測量的接地電阻阻值小于規定范圍之后就認為這個地區的接地電阻已經達到了相應設計的要求，很容易出現認知方面的偏差。事實上，在實際測量過程中，應該以年度土壤中水分含量最少的季節測量的電阻值小于或等于設計數值時，才能認為這樣已經達到了設計的要求。通常情況下，對于跨年度的電力工程，應該在第二年最干旱的季節再測量一次接地電阻，通過比較查看是否達到了設計要求。這種做法并不是無意義的消費和嘗試，通過對兩次測試結果進行比較和分析，能夠顯著體現出阻值的變化范圍和科學性，同時也為每個系統測試省去了巨大的成本支出和其他費用等，以減少企業費用開支情況，而這樣做還能夠切實減少接地電阻因為季節、年度的變化而超過實際數值的可能性。

2.2 接地電阻的測量問題

目前，接地電阻測量一般采用的是ZC-8型或者ZC-9型接地電阻測量儀，其測量的方法通常采用20～40m測量。在對接地電阻測量過程中，測量方法的正確性將直接影響到被測量接地電阻阻值的精確度。在實際測量中，應該保證從接地電阻測量儀器出來的三根導線是完全絕緣的導線或者完整的電纜，分別與被測接地體、接地棒以及輔助接地電極完好地連接在一起，降低因為接觸電阻對測量結果所造成的影響。在實際測量中，測量儀器的導線連接之前，應該使用紗布、小刀或者鋸片等工具將被測接地體的表面的腐蝕的金屬氧化物完全清理干凈，接地棒和輔助電極不應該直接插入建筑物的回填土中，更不能將其放置于化糞池的周圍。此外，在測量過程中，應該科學地選擇合適的導向橫截面積，根據電阻計算公式，電阻等于電阻率和導線長度的乘積比上橫截面積，如果電纜使用二號銅線，其電阻率是0.018×10-6Ω·m，而銅線橫截面積分別是1.5mm2、2.5mm2、4.0mm2、6.0mm2的銅線每百米的電阻率分別為1.22歐姆、0.74歐姆、0.46歐姆和0.31歐姆。而在接地電阻小于等于以一歐姆的接地體實際測量過程中，導線本身的電阻會附加到電阻測量儀器的讀數中，導致測量結果偏大，在實際測量過程中，應該選擇銅線橫截面積較大的銅線導線，并盡量縮短與被測接地體的相互連接的余量。筆者在實際工作中，經常遇到測量中的各種問題，采用20～40m的測量方法測量接地電阻，在接地電阻和輔助電極連接正確的情況下，分別選擇使用50m橫截面積為1.5mm2的銅線和6mm2的銅線，連接到被測接地體中，測量同一個接地網中的同一個位置的接地電阻，測量的讀數分別是0.8歐姆和0.3歐姆，兩者之間存在0.5歐姆的差距。可以看出，如果導線的橫截面積越小，導致我們實際的測量數值變大。因此，在進行接地電阻測量過程中，選擇較大橫截面積的導線，能夠保證導線電阻不會對測量結果造成影響。

2.3 接地電阻測量儀器的維修和保養問題

在搬運和使用接地電阻測量儀器過程中，應該保證輕拿輕放，防止對儀器造成震動和撞擊，避免對儀器的表軸或和軸承造成損害。測量儀器在不使用時，應該將其放在干燥的箱柜內保存，不能將儀表放置在溫度較低、濕度較大以及存在霉變的地方，避免儀表內部線圈、表計指針以及相敏放大器等電子元件受潮和發霉，從而影響到儀器使用的準確度，并要定期將其送到相關檢測部門進行檢測和校對。在儀器使用的過程中，一定要科學規范地使用，并做好登記記錄工作。值得注意的是，目前接地電阻測量儀器一般每年都需要進行一次年檢，但是在這一年中的使用過程中，經常會出現因為使用和維護不當，影響了儀表使用的準確性。而儀表受損后存在較大的隱蔽性，當這個存在故障的檢測設備使用時，經常會造成接地電阻測量誤差。我們在實際工作中，經常會遇到這樣的情況，有些輸電線路設計的要求應該小于1歐姆，但是因為設備存在故障導致測量的結果遠遠大于實際數值。因此對于這些問題，我們建議增加對儀器檢驗校對次數，在測量過程中應該選擇使用兩只以上的測量儀器，對測量結果進行比較，當測量結果比較相近時，才能確定測量的結果是正確的。

3 結語

在輸電線路電阻測量過程中，接地電阻質量的好壞直接影響到線路防雷的水平，接地電阻測量是校對接地電阻是否達到相關要求的重要手段。在接地電阻實際使用過程中，其會隨著氣候的變化和使用年限的增加，使得電阻率出現一些動態的變化，再加上人為因素，導致了接地電阻不符合設計的要求，這時就需要我們科學做好測量工作，注意其中各項問題，保證測量的科學性和準確性。

參考文獻

[1]魯志偉，常樹生，張久祿.水平雙層土壤中電壓極位置偏差對接地電阻測量值的影響[J].電力建設，2014，（4）.

作者簡介：方慶海（1966-），男，山東聊城人，國網山東東阿縣供電公司技師，研究方向：輸電運維；滕裕濤（1989-），男，山東萊州人，供職于國網山東東阿縣供電公司，研究方向：輸電線路運維管理及新型技術應用；劉曉璐（1986-），女，山東聊城人，供職于國網山東東阿縣供電公司，研究方向：輸電線路運維。

（責任編輯：蔣建華）