遠離夾角法測試高鐵牽引變電所接地阻抗方法探討

吳向陽

（中鐵電氣化局集團第一工程有限公司，北京100070）

1 引言

接地裝置的測試是整個鐵路牽引變電所交接試驗中的重要組成部分，也是判斷接地裝置是否投入運行的重要依據。隨著鐵路智能變電所的建設以及大量智能裝置的實施應用，對接地裝置的要求也越來越高，因此，正確測試、判斷并分析接地網的各項參數是否都滿足要求顯得越來越重要。本文結合高速鐵路牽引變電所的建設施工進行接地參數測試方面的測試工作，對鐵路牽引變電所的接地裝置測試工作具有很強的指導意義。

2 接地裝置測試方法

2.1 直線法測試接地電阻

直線法是補償法中的一種常用測試方法，也叫0.618 法，意思是如果電流極布置于無窮遠處，則電壓極必須放在電流極與被測接地體兩者中間，距接地體0.618d13 處，即可使得接地體的真實接地電阻值與測量值相等，也就是在接地裝置和電流極構成的直線上，尋找電位“過零點”[1]。測試原理如圖1所示。

2.2 30o 夾角法

30°夾角法是補償法的另一種形式，將電壓極與電流極呈30°夾角布置。在此不再詳細敘述。

圖1 直線法接地阻抗測試原理圖

2.3 遠離夾角法

遠離法是基于零電位參考點的物理定義，而實際測量不可能將電壓極布置到無窮遠處，只能將電壓極布置在距離接地網一定距離處，在測試中也可以接受，但是由于不是無窮遠處，測量結果將導致接地網與電壓極之間電位差變小，該值可以通過修正得到接近真實的接地電阻值。

修正公式如下：

式中：θ——電流線和電壓線夾角；Z′——接地阻抗測試值。

修正得到接地阻抗值為Z=49.53mΩ。

反向法是遠離法的特例，電壓極和電流極方向相差180o，同時，電流測試線和電流測試線之間的互感影響大大減少。

上面第一種、第二種方法是基于土壤電阻率均勻的前提下得到的方法，而遠離法是克服土壤不均勻影響的有效方法，對于大型接地裝置來說，110kV 及以上電壓等級變電站的接地裝置，裝機容量在200MW 以上的火電廠和水電廠的接地裝置，或等效面積在5000m2以上的接地裝置，根據GB 50150—2016 電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準和DL/T 475—2017 接地裝置特性參數測量導則推薦應用遠離法進行測試[2]。

3 接地阻抗測試

下面以商合杭高鐵安徽段某牽引變電所接地阻抗測試工作為例進行介紹。

采用遠離夾角法進行測試試驗的原理如圖2 所示。

圖2 遠離夾角法測試原理圖

經過測量，接地網的最大對角線D 長度為132m，現場放線和角度均采用GPS 進行測試，實測得到數據：電流極距地網邊緣d電流=270.08m≈2.05D，d電壓=279.86m≈2.12D，電壓極-地網連線與電流極-地網連線角度為84.31°。

接地阻抗測量結果如表1 所示。

表1 接地阻抗測量結果

因此，采用夾角法測量的接地阻抗值為34.60mΩ，采用電流極和電壓極對換后實際結果基本一致，結果真實可信。另外，需要將測試結果按照前述修正公式進行修正，修正得到修正阻抗值為49.53mΩ。

由于此牽引變電所外線路220kV 外線路已經帶電，高鐵此區段內接觸網已經帶電，故綜合接地系統已經帶電，所以需要測試分流相量，需要測試2 個220kV 進線門型架構以及接入牽引變電所的PW 回流、軌回流、地回流等連接高鐵的綜合接地系統。采用柔性羅格夫斯基線圈進行分流相量測試，測試結果如表2 所示。

表2 分流相量測試表

4 結論和建議

①因接地電阻是客觀存在的，應該因地制宜地合理選擇測試方法和測試設備儀器，對于高鐵牽引供電系統中由于分區所和AT 所地網面積較小，可以采用直線法和30°補償法，并考慮土壤電阻率均勻的情況下，可以采用ZC-8 等測試儀器，較為快速地得到測試結構，而對于220kV 牽引變電所以及在27.5kV 斷路器室外布置的情況下，接地網面積增大，應優先考慮采用遠離夾角法，并采用類工頻測試儀器，經過修正后可以得到接近真實的接地阻抗值。

②通過上述地網測試可以發現，接地分流相量不容忽視，尤其在高鐵開始聯調聯試以及試運行或外電源線路帶電的情況下，分流情況直接影響測試結果。此外，在接地網建施工后應盡快進行一次接地網阻抗的測試，避免日后返工造成不利影響，同時，對于臨近城區以及化工等大型工廠產業區仍需要考慮分流向量的影響，測試布線時盡量不要去地中管道，應使線路平行且要保持足夠的間距。