大型变电站地网测试技术

1、广东电网公司电力科学研究院广东电网公司电力科学研究院 受中电联和电力行业高电压标委会委托，由受中电联和电力行业高电压标委会委托，由东北电力科学研究院高压所和广东电力科学研究东北电力科学研究院高压所和广东电力科学研究院所作为主要修编单位，于院所作为主要修编单位，于2003年年10月月20日启动。日启动。由国家发展和改革委员会于由国家发展和改革委员会于20062006年年5 5月月6 6日发布，日发布，实施时间为实施时间为20062006年年1010月月1 1日。日。 参编单位中国电力科学研究院、厦门红相电参编单位中国电力科学研究院、厦门红相电力设备公司、西安四方机电有限责任公司、苏州力设备公司、

2、西安四方机电有限责任公司、苏州工业园海沃科技有限公司、黑龙江电力试验研究工业园海沃科技有限公司、黑龙江电力试验研究所、天津电力科学研究院、江苏电力科学研究院、所、天津电力科学研究院、江苏电力科学研究院、华东电力试验研究院、广西电力试验研究院、浙华东电力试验研究院、广西电力试验研究院、浙江电力试验研究所以及清华大学、武汉大学和重江电力试验研究所以及清华大学、武汉大学和重庆大学等院校。庆大学等院校。（1）测试内容不仅仅是接地阻抗一项指标，增加了电气）测试内容不仅仅是接地阻抗一项指标，增加了电气完整性、场区地表电位梯度测试等重要内容，给出了各完整性、场区地表电位梯度测试等重要内容，给出了各项测试结果

3、的参考界定值；在技术观念上强调对接地装项测试结果的参考界定值；在技术观念上强调对接地装置的各项参数全面考核，综合判断，而不是片面强调某置的各项参数全面考核，综合判断，而不是片面强调某一项指标。一项指标。（2）取消了）取消了“原导则原导则”中接地电阻四极法测试以及一些中接地电阻四极法测试以及一些在实际中较难把握、很难实现的规定。在实际中较难把握、很难实现的规定。（3）从结构上对）从结构上对“原导则原导则”进行了调整，增加了术语和进行了调整，增加了术语和定义、安全注意事项、评判的参考标准等，充实丰富了定义、安全注意事项、评判的参考标准等，充实丰富了各项细节内容。各项细节内容。（4）线路杆塔接地阻抗

4、测试中严格规范了钳表法的使用。）线路杆塔接地阻抗测试中严格规范了钳表法的使用。（5）土壤电阻率测试增加四极非等距法的内容。）土壤电阻率测试增加四极非等距法的内容。我院高压室自从我院高压室自从2006年年7月装备澳大利亚红相公月装备澳大利亚红相公司的司的8000型变电站接地参数测试系统后，已采用型变电站接地参数测试系统后，已采用该测试系统的类工频小电流法完成将近该测试系统的类工频小电流法完成将近30个运行个运行和基建变电站和发电厂接地网接地电阻测量，同和基建变电站和发电厂接地网接地电阻测量，同时与传统的工频大电流法测试进行比对分析，积时与传统的工频大电流法测试进行比对分析，积累了一定的测试数据和

5、经验，论证了采用类工频累了一定的测试数据和经验，论证了采用类工频小电流法代替传统工频大电流法的等效性和优势。小电流法代替传统工频大电流法的等效性和优势。也初步论证了对于运行的无法拆除避也初步论证了对于运行的无法拆除避雷线的变电站，采用类工频小电流法雷线的变电站，采用类工频小电流法并结合避雷线分流的测量以剔除避雷并结合避雷线分流的测量以剔除避雷线分流的影响，获得较为真实的变电线分流的影响，获得较为真实的变电站接地电阻，解决一直以来运行变电站接地电阻，解决一直以来运行变电站由于带着避雷线而导致接地电阻测站由于带着避雷线而导致接地电阻测量不准确的难题的可行性，为运行变量不准确的难题的可行性，为运行变

6、电站接地网状态评估提供正确的依据。电站接地网状态评估提供正确的依据。 （1 1）接地装置的电气完整性测试是本导则）接地装置的电气完整性测试是本导则重点推荐的内容，它是测试设备之间的直重点推荐的内容，它是测试设备之间的直流电阻值。实际对比试验证明直流电阻测流电阻值。实际对比试验证明直流电阻测试对发现设备接地缺陷效率更高，受现场试对发现设备接地缺陷效率更高，受现场干扰影响小。南网预试规程要求有条件的干扰影响小。南网预试规程要求有条件的单位采用直流单位采用直流5A进行测试。进行测试。（2 2）导则推荐采用异频法解决抗干扰问题。）导则推荐采用异频法解决抗干扰问题。12接地装置的电气完整性接地装置的电气

7、完整性接地阻抗接地阻抗场区地表电位梯度场区地表电位梯度跨步电位差、接触电位差跨步电位差、接触电位差44.1内容内容4.2测试时间测试时间4.3测试周期测试周期4.4测试结果的评估测试结果的评估55.1方法方法5.2测试的范围测试的范围5.3测试中应注意的问题测试中应注意的问题5.4测试仪器测试仪器5.5测试结果的判断和处理测试结果的判断和处理66.1 基本要求6.1.1 试验电源的选择a) 推荐采用类工频小电流法测试大型接地装置的工频特性参数，试验电流宜在310A，频率在4060Hz范围，异于工频又尽量接近工频，且仪器设备符合6.5的要求。LEM、AVO的DET 2/2型接地摇表，使用型接地摇

8、表，使用100128Hz的频率也是采用异频法的测试原理，的频率也是采用异频法的测试原理，但由于输出的测试电流太小（几十但由于输出的测试电流太小（几十mA的量级），的量级），对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能很好地解决抗干扰问题。（很好地解决抗干扰问题。（1）干扰大时出现）干扰大时出现“高噪声高噪声”；（；（2）部分测量不准。）部分测量不准。 b) 如果采用工频电流测试大型接地装置的工频特性参数，则应采用独立电源或经隔离变压器供电，并尽可能加大试验电流，试验电流不宜小于50A，测量仪器符合6.5的要求，并要特别注意试验的安全问题，如电流极和试验回

9、路的看护。与原导则的修改之处是，对工频大电流法与原导则的修改之处是，对工频大电流法测试电流的要求从至少测试电流的要求从至少30A30A提高到至少提高到至少50A50A，一方，一方面是与国标对应，即行业标准要高于国标，另一面是与国标对应，即行业标准要高于国标，另一方面，从我们的测量实践也发现，即使施加方面，从我们的测量实践也发现，即使施加30A30A，获得的信噪比仍太低，测试结果不可信，如沙角、获得的信噪比仍太低，测试结果不可信，如沙角、珠江珠江LNGLNG、景湖站，即使加到、景湖站，即使加到90A90A仍不理想，此外仍不理想，此外变电站的检修电源容量太小提出了问题，解决办变电站的检修电源容量太

10、小提出了问题，解决办法仍然是采用异频小电流法。法仍然是采用异频小电流法。 6.1.2测量回路的布置测量回路的布置6.1.3电流极和电位极电流极和电位极6.1.3电流极和电位极电流极和电位极6.1.4试验电流的注入试验电流的注入6.1.5试验的安全试验的安全6.26.2.1测试方法测试方法6.2.1.16.2.1.2电流电压表三极法电流电压表三极法a)直线法直线法电位极电位极P应在被测接地装置应在被测接地装置G与电流极与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的的5左右，如三次测量的结果误差在左右，如三次测量的结果误差在5以内即可。以内即可。大型接地装置

11、一般不宜采用直线法测量。大型接地装置一般不宜采用直线法测量。如果条件所限而必须采用时，应注意使电如果条件所限而必须采用时，应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测量结果的影响。互感耦合对测量结果的影响。b)夹角法夹角法只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流电位线夹角布置的方式。都采用电流电位线夹角布置的方式。dCG如如6.1.2的要求，即的要求，即35D，对超大型接地装置则尽，对超大型接地装置则尽量远；量远；dPG的长度与的长度与dCG相近。接地阻抗可用公相近。接地阻抗可用公式（式（2）修

12、正。）修正。 如果土壤电阻率均匀，可采用如果土壤电阻率均匀，可采用dCG和和dPG相等的等相等的等腰三角形布线，此时使腰三角形布线，此时使约为约为30，dCGdPG=2D。 cos21112122CGPGCGPGCGPGddddddDZZ原导则中有四极法，与会代表都反映实际原导则中有四极法，与会代表都反映实际应用中很难把握，测试误差很大，一致意应用中很难把握，测试误差很大，一致意见是不再推荐这种方法。见是不再推荐这种方法。6.2.1.3接地阻抗测试仪法接地阻抗测试仪法接地装置较小时，可采用接地阻抗测试仪（接地接地装置较小时，可采用接地阻抗测试仪（接地摇表）测接地阻抗，接线图见图摇表）测接地阻抗

13、，接线图见图3。图图3中的仪表是四端子式，有些仪表是三端子式，中的仪表是四端子式，有些仪表是三端子式，即即C2和和P2合并为一，测试原理和方法均相同，与合并为一，测试原理和方法均相同，与三极法类似，布线的要求也参照三极法执行。三极法类似，布线的要求也参照三极法执行。6.2.2干扰的消除干扰的消除a)通常接地装置中有不平衡零序电流，为消除其通常接地装置中有不平衡零序电流，为消除其对三极法测试接地阻抗的影响，除了增大测试电对三极法测试接地阻抗的影响，除了增大测试电流，还可采用倒相法。流，还可采用倒相法。6.2.3接地阻抗的理解和判断接地阻抗的理解和判断接地阻抗是接地装置的一个重要参数，但并不接地阻

14、抗是接地装置的一个重要参数，但并不是唯一的、绝对的参数指标，它概要性地反映了是唯一的、绝对的参数指标，它概要性地反映了接地装置的状况，而且与接地装置的面积和所在接地装置的状况，而且与接地装置的面积和所在地的地质情况有密切的关系。因此判断接地阻抗地的地质情况有密切的关系。因此判断接地阻抗的是否合格，首先要参照的是否合格，首先要参照DL/T6211997中的有中的有关规定，但同时也要根据实际情况，包括地形、关规定，但同时也要根据实际情况，包括地形、地质和接地装置的大小，综合判断。地质和接地装置的大小，综合判断。6.3场区地表电位梯度测试场区地表电位梯度测试本导则推荐的场区地表电位梯度测试是一项本导

15、则推荐的场区地表电位梯度测试是一项区别于传统概念的测试项目，实践证明又是一项区别于传统概念的测试项目，实践证明又是一项能够直观有效地判断地网状况的测试，也是本导能够直观有效地判断地网状况的测试，也是本导则的重要修订内容。当然这项试验对仪器的要求则的重要修订内容。当然这项试验对仪器的要求较高，试验人员的工作强度较大，但只要有关厂较高，试验人员的工作强度较大，但只要有关厂家仪器开发的方向正确，试验人员方法得当，都家仪器开发的方向正确，试验人员方法得当，都不是什么问题。这项测试已在东北电网几乎所有不是什么问题。这项测试已在东北电网几乎所有大型接地装置的测试中广泛应用，取得了丰富成大型接地装置的测试中

16、广泛应用，取得了丰富成熟的测试经验和大量有价值的测试结果，有效地熟的测试经验和大量有价值的测试结果，有效地指导接地装置的改造工程，值得在全国范围内大指导接地装置的改造工程，值得在全国范围内大力推广，进一步取得不同地区、不同类型接地装力推广，进一步取得不同地区、不同类型接地装置的测试经验，修订完善相关的标准和规程。置的测试经验，修订完善相关的标准和规程。6.4跨步电位差（压）、接触电位差（压）和转跨步电位差（压）、接触电位差（压）和转移电位测试及结果判断移电位测试及结果判断跨步电位差和接触电位差的安全界定值参见跨步电位差和接触电位差的安全界定值参见DL/T621-1997。跨步电位差一般不宜大于

17、。跨步电位差一般不宜大于80V；一个设备的接触电位差不宜明显大于其它设备，一个设备的接触电位差不宜明显大于其它设备，一般不宜超过一般不宜超过85V；转移电位一般不宜超过；转移电位一般不宜超过100V。原导则中提到跨步电势测量时，原导则中提到跨步电势测量时，“测试电流应在测试电流应在接地短路电流可能注入的地方注入接地短路电流可能注入的地方注入”，而实际上，而实际上谁也无法预知系统短路将在哪个设备上发生，对谁也无法预知系统短路将在哪个设备上发生，对所有设备依次注入电流地测试又不现实；同样接所有设备依次注入电流地测试又不现实；同样接触电势测试时，也不可能带按原导则要求。触电势测试时，也不可能带按原导

18、则要求。8.土壤电阻率的测量土壤电阻率的测量8.1一般要求一般要求8.2单极法单极法8.3四极法四极法8.3.1测量方法测量方法单极法和四极等距法或称温纳法均沿用单极法和四极等距法或称温纳法均沿用原导则的写法，结构上做些微调。增加了四原导则的写法，结构上做些微调。增加了四极非等距法，也称施伦贝格巴莫法，以增极非等距法，也称施伦贝格巴莫法，以增加本导则的适用性。四极非等距法在理论和加本导则的适用性。四极非等距法在理论和实践上都是较成熟的方法，在实践上都是较成熟的方法，在GB/T17949.12000中也被引用。中也被引用。8.3.2测量要求及结果处理测量要求及结果处理被测场地土壤中的电流场的深度

19、，即被测土壤的被测场地土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与极间距离深度，与极间距离a有密切关系。当被测场地的面有密切关系。当被测场地的面积较大时，极间距离积较大时，极间距离a也相应地增大。也相应地增大。土壤电阻率测量注意事项土壤电阻率测量注意事项(a)尽量减小地下金属管道的影响。尽量减小地下金属管道的影响。(b)尽量减小土壤结构不均匀性的影响。尽量减小土壤结构不均匀性的影响。测量信号干扰问题测量过程复杂, 工作量过大避雷线和电缆出线外皮分流测量大电流法的缺点大电流法的缺点：不安全、测分流不行、运行站测跨步电压不安全、测分流不行、运行站测跨步电压尤其是接触电压不理想，电压和电流极放线受限尤

20、其是接触电压不理想，电压和电流极放线受限制制。 随着试验技术和仪器设备水平的提高，目随着试验技术和仪器设备水平的提高，目前类工频小电流法的测试仪器精度很高，前类工频小电流法的测试仪器精度很高，分辨率可达分辨率可达0.1mV，带宽非常窄，可达，带宽非常窄，可达1Hz，使得接地装置的测试电流能够控制在使得接地装置的测试电流能够控制在10A以下，安全简便，对电力系统正常运行没以下，安全简便，对电力系统正常运行没有干扰，是今后接地测试技术发展的方向，有干扰，是今后接地测试技术发展的方向，本导则鼓励采用这种方法。本导则鼓励采用这种方法。 大地中可能存在较大的零序电流，尤其是运大地中可能存在较大的零序电流

21、，尤其是运行中且出线较多的变电站，基建的变电站情况稍行中且出线较多的变电站，基建的变电站情况稍好，它不仅流入测量电流回路，影响电流读数，好，它不仅流入测量电流回路，影响电流读数，还在电压回路上形成压降，影响电压读数。如在还在电压回路上形成压降，影响电压读数。如在测量某测量某500kV变电站接地阻抗时发现，干扰电流变电站接地阻抗时发现，干扰电流有时大于有时大于2A，干扰电压有时大于，干扰电压有时大于3V。 通常可用两种方法来减小地中零序电流的影通常可用两种方法来减小地中零序电流的影响，一是增大工频试验电流，二是采用倒相法。响，一是增大工频试验电流，二是采用倒相法。增大工频试验电流即为增大信噪比，

22、但即使将测增大工频试验电流即为增大信噪比，但即使将测试电流提高到试电流提高到50A100A，在某些情况下电压与，在某些情况下电压与干扰电压处于同一数量级。更何况在某些情况下，干扰电压处于同一数量级。更何况在某些情况下，如土壤电阻率高的岩石地区无法找到合适的电流如土壤电阻率高的岩石地区无法找到合适的电流极，将测试电流升到极，将测试电流升到10A也很困难。也很困难。 为了有效地解决零序电流对接地阻抗测量的影响，美国国家标准ANSI/IEEE 81:1983中较早提出了异频法，即注入频率不同于电网频率的测试电流，我国在2000年发布的国标中引用了该标准，新修编的电力行业标准中也推荐采用异频法测量接地

23、装置的接地阻抗。 采用异频法，不仅解决了地中零序电流的干扰，而且高频干扰和带电运行的线路干扰问题也迎刃而解。另外，异频法还可在变电站不停电的情况下使用。 新国标中提到了频率在新国标中提到了频率在50Hz到到100Hz的仪器，的仪器，但频率较大会导致以下问题：（但频率较大会导致以下问题：（a）电流的集肤）电流的集肤效应导致测量结果偏大；（效应导致测量结果偏大；（b）接地阻抗中电感）接地阻抗中电感分量可能起到决定作用，与实际情况不符；（分量可能起到决定作用，与实际情况不符；（c）接地阻抗测量值与工频接地阻抗的等效性问题等。接地阻抗测量值与工频接地阻抗的等效性问题等。因此，适合的测量电流频率为工频因

24、此，适合的测量电流频率为工频10Hz，在我国即为在我国即为404060Hz，该频率距工频太近，因此要求电压和电流测该频率距工频太近，因此要求电压和电流测量设备的通频带不仅可变，而且很窄，技术要求量设备的通频带不仅可变，而且很窄，技术要求很高。直到上世纪很高。直到上世纪90年代澳大利亚红相公司研制年代澳大利亚红相公司研制了了8000型地网参数测量装置，异频法才逐渐普及型地网参数测量装置，异频法才逐渐普及。 采用异频法测试存在一个接地阻抗测量值与采用异频法测试存在一个接地阻抗测量值与工频接地阻抗的等效性问题，毕竟工频接地阻抗的等效性问题，毕竟404060Hz的频的频率距离工频还是比较远。率距离工频

25、还是比较远。 我们处理等效性的办法。我们处理等效性的办法。 类工频好处：类工频好处：（1 1）放线电压极不受）放线电压极不受1010kVkV、110kV110kV以上线路影响。以上线路影响。（2 2）关于跨步电压，运行的变电站工频测量跳）关于跨步电压，运行的变电站工频测量跳动很大，类工频稳定。动很大，类工频稳定。（3 3）测量分流提供了可能，尤其是电缆沟。）测量分流提供了可能，尤其是电缆沟。（4 4）配变中性点可以用了。）配变中性点可以用了。（5 5）干扰电压。（景湖站、台山电厂、龙中站）干扰电压。（景湖站、台山电厂、龙中站） 测量避雷线（包括测量避雷线（包括OPGW光纤地线）、光纤地线）、1

26、0kV电电缆出线的接地外皮和接地的变压器中性点的分流缆出线的接地外皮和接地的变压器中性点的分流也是异频法的优点之一，因为地中零序电流同样也是异频法的优点之一，因为地中零序电流同样可以流经避雷线，倘若在工频下测量将很难区分可以流经避雷线，倘若在工频下测量将很难区分零序电流和测量电流。零序电流和测量电流。工频无法测分流，构架存在环流，工频无法测分流，构架存在环流，110kV、10kV电缆不平衡时也可能把工频电流测量进去。电缆不平衡时也可能把工频电流测量进去。使用使用8000型设备配套的罗哥夫斯基线圈，可以测型设备配套的罗哥夫斯基线圈，可以测得每条线路避雷线和电缆出线外皮中流入的异频得每条线路避雷线

27、和电缆出线外皮中流入的异频测量电流，将这些电流相加即得到避雷线和电缆测量电流，将这些电流相加即得到避雷线和电缆出线外皮对测试电流的总分流值。出线外皮对测试电流的总分流值。为解决异频法。为解决异频法的抗干扰问题：新规程要求电流的抗干扰问题：新规程要求电流320A。LEM、AVO的的DET2/2型接地摇表，使用型接地摇表，使用100128Hz的频率也是采用异频法的测试原理，的频率也是采用异频法的测试原理，但由于输出的测试电流太小（几十但由于输出的测试电流太小（几十mA的量级），的量级），对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能很好地解决抗干扰问题。很好地

28、解决抗干扰问题。尽管很多情况下是接近的，但也有差别比较尽管很多情况下是接近的，但也有差别比较大的，没有规律，因地网而异。大的，没有规律，因地网而异。摇表不能用于交接，只能用于粗测和施工阶段摇表不能用于交接，只能用于粗测和施工阶段测量测量。（。（1）干扰大时出现）干扰大时出现“高噪声高噪声”；（；（2）部分测量不准。部分测量不准。（我院高压我院高压室装备了类工频测量系统并在实践中取得室装备了类工频测量系统并在实践中取得较好的应用效果）较好的应用效果）澳大利亚红相澳大利亚红相80008000型大型接地网测量型大型接地网测量系统，系统，（1 1）其施加类工频正弦电流入地网，其施加类工频正弦电流入地网

29、，消除工频干扰，可较准确得测得地网接地消除工频干扰，可较准确得测得地网接地电阻等参数；电阻等参数；（2 2）可利用柔性罗哥夫斯基可利用柔性罗哥夫斯基线圈测量分流系数，进一步修正测量结果，线圈测量分流系数，进一步修正测量结果，使其更接近地网接地电阻值真实值。使其更接近地网接地电阻值真实值。 初步证明在变电站无法解开出线避初步证明在变电站无法解开出线避雷线、雷线、OPGW光纤地线无法隔离、光纤地线无法隔离、10kV电缆外皮与地网连接，而导致对电缆外皮与地网连接，而导致对测试电流的分流条件下，进行相关分测试电流的分流条件下，进行相关分流测量，计算分流系数来修正接地电流测量，计算分流系数来修正接地电阻

30、测量值的方法是可行的。阻测量值的方法是可行的。 通过剔除分流因素的影响，达到提通过剔除分流因素的影响，达到提高测试结果的准确度，使测试结果比高测试结果的准确度，使测试结果比带避雷线的测量结果更接近真实值的带避雷线的测量结果更接近真实值的目的。目的。通过对接地网注入一个类工频小电流信号，既能通过对接地网注入一个类工频小电流信号，既能有效地避免工频干扰信号的影响，又能确保测量有效地避免工频干扰信号的影响，又能确保测量结果等效或接近接地网的工频特性参数（接地阻结果等效或接近接地网的工频特性参数（接地阻抗、电势分布、电流分布、接触电势、跨步电抗、电势分布、电流分布、接触电势、跨步电势），为地网状态评估

31、提供有效的依据。势），为地网状态评估提供有效的依据。该测试系统符合新修编的该测试系统符合新修编的测量导则测量导则的技术要的技术要求，经过整流和变频后输出的类工频信号为正弦求，经过整流和变频后输出的类工频信号为正弦波，调频电压表和电流表采用高精度选频技术，波，调频电压表和电流表采用高精度选频技术，具有滤波性能好，带宽窄，选频性能好，确保测具有滤波性能好，带宽窄，选频性能好，确保测量准确。量准确。克服传统工频大电流法劳动强度大，安全问题突克服传统工频大电流法劳动强度大，安全问题突出，以及抗干扰不够强，不能很好地解决测量准出，以及抗干扰不够强，不能很好地解决测量准确性等问题。确性等问题。 （a）49

32、Hz（b）51Hz8000型类工频接地网测试系统输出的型类工频接地网测试系统输出的49Hz和和51Hz类工频信号波形类工频信号波形典型干扰电压信号波形（万用表测量有效值典型干扰电压信号波形（万用表测量有效值1.075V）典型典型测试电流和地网电压波形（频率测试电流和地网电压波形（频率48Hz，反相），反相）（上为测试电流（上为测试电流9.52A，下为地网电压升高，下为地网电压升高3.54V；仪器输；仪器输出电压和电流相角出电压和电流相角1011）4024B，大功率变频信号源4023，多抽头升压变压器4025B，频率可调万用表电流极电压极地网罗哥夫斯基线圈+ U -I变频信号源变频信号源4024

33、B的最大输出功率为的最大输出功率为1500VA，满，满足工程需要（能够输出足工程需要（能够输出320A的测试电流）。的测试电流）。4023给电流回路注入电流给电流回路注入电流I，在电压回路上产生，在电压回路上产生压降压降U，则接地阻抗，则接地阻抗为为Z=U/I。频率可调万用表。频率可调万用表4025B，该万用表具有优异的选频特性。，该万用表具有优异的选频特性。 在在f010Hz频率范围内，接地阻抗中频率范围内，接地阻抗中的电阻分量变化很小，而电抗与频率成正的电阻分量变化很小，而电抗与频率成正比关系。对于比关系。对于50Hz工频来说，测量的频率工频来说，测量的频率分别为分别为40Hz和和60Hz

34、（测量频率偏差（测量频率偏差f/f0=0.2），当地网面积很小（），当地网面积很小（X X0/R0=0.1）时，测量接地阻抗的相对误差为时，测量接地阻抗的相对误差为0.020%，当地网面积很大（当地网面积很大（X X0/R0=0.7）时，测量接）时，测量接地阻抗的相对误差为地阻抗的相对误差为0.44%。因此，用在。因此，用在f0-f和和f0+f两个频率下测得的阻抗的平两个频率下测得的阻抗的平均值近似地网的工频接地阻抗，误差很小。均值近似地网的工频接地阻抗，误差很小。 结论：（结论：（1 1）利用异频法测量变电站工频接）利用异频法测量变电站工频接地参数能够有效地消除工频和高频干扰，地参数能够有效

35、地消除工频和高频干扰，应大力普及。（应大力普及。（2 2）在与工频）在与工频f f0 0对称的两个对称的两个频率频率f f0 0-f f和和f f0 0+f f下分别测量地网阻抗下分别测量地网阻抗值，取其平均值为工频值，取其平均值为工频f f0 0下的接地阻抗，下的接地阻抗，理论上分析表明误差很小。理论上分析表明误差很小。 前段时间在广东电网内多个新建站和运前段时间在广东电网内多个新建站和运行站的地网接地电阻测试中均很成功。行站的地网接地电阻测试中均很成功。 为运行站地网状态评估找到一个可靠的为运行站地网状态评估找到一个可靠的手段。手段。广州供电局500kV广南变电站主地网接地电阻测量结果频率

36、(Hz)电流(A)电 压(V)干扰电压接地电阻计算值()接地电阻修正值()506330.00（正）3.19 V0.3840.44617.05（反）486.42.450 mV0.3830.445526.42.460 mV0.3840.44648Hz和52Hz测试电流频率测量结果的算术平均值0.3840.445496.22.397.5 mV0.3860.448516.32.4010.0 mV0.3810.44249Hz和51Hz测试电流频率测量结果的算术平均值0.3830.445 广州供电局广州供电局500kV广南变电站主地网接地电阻测量结果（基建）广南变电站主地网接地电阻测量结果（基建）频率(H

37、z)电流(A)电 压(V)干扰电压接地电阻计算值()5033.06.25（正）2.30 V0.24910.30（反）488.51.93500.235528.41.96800.24248Hz和52Hz测试电流频率测量结果的算术平均值0.384498.41.9408.8 mV0.238518.41.9409.0 mV0.23849Hz和51Hz测试电流频率测量结果的算术平均值0.238 东莞供电局东莞供电局220kV立新变电站主地网接地电阻测量结果（运行）立新变电站主地网接地电阻测量结果（运行）在实测接地阻抗时必须考虑架空线路避雷线、电在实测接地阻抗时必须考虑架空线路避雷线、电缆出线的接地外皮以及

38、接地的变压器中性点的影缆出线的接地外皮以及接地的变压器中性点的影响，将对测试电流进行分流，导致不解开避雷线响，将对测试电流进行分流，导致不解开避雷线的接地电阻测量结果偏小。的接地电阻测量结果偏小。测量避雷线（包括测量避雷线（包括OPGW光纤地线）、光纤地线）、10kV电电缆出线的接地外皮和接地的变压器中性点的分流缆出线的接地外皮和接地的变压器中性点的分流是异频法的优点之一，因为地中零序电流同样可是异频法的优点之一，因为地中零序电流同样可以流经避雷线，倘若在工频下测量将很难区分零以流经避雷线，倘若在工频下测量将很难区分零序电流和测量电流。（工频无法测分流，构架存序电流和测量电流。（工频无法测分流

39、，构架存在环流，如立新站，在环流，如立新站，110kV、10kV电缆不平衡时电缆不平衡时也可能把工频电流测量进去）也可能把工频电流测量进去）220kV220kV立新变电站施加工频测试电流时出线构架和立新变电站施加工频测试电流时出线构架和10kV10kV出线电缆外皮分流测量结果出线电缆外皮分流测量结果总测试总测试电流电流(A)分流测试分流测试场地场地出线构架分流（出线构架分流（A）序序号号电流值电流值序序号号电流值电流值序序号号电流电流值值0220kV出线构架出线构架17.77613.90111.6229.35710.44121.96110kV出线构架出线构架144.69203.79263.44

40、152.38211.71272.3333220kV出线构架出线构架613.44（正（正极性）极性）94.22（正（正极性）极性）14.43（反（反极性）极性）5.62（反（反极性）极性）10kV出线电缆室、出线电缆室、电缆沟电缆沟无法进行工频分流测量无法进行工频分流测量由于变电站处于运行状态，工频干扰电流流向复杂，由于变电站处于运行状态，工频干扰电流流向复杂，在未施加工频测试电流入地网时，运行变电站在未施加工频测试电流入地网时，运行变电站220kV、110kV各出线构架已有较大的工频环流（干扰电流），各出线构架已有较大的工频环流（干扰电流），在施加正、反极性在施加正、反极性33A的工频电流入地

41、时，选取工频环的工频电流入地时，选取工频环流比较大的流比较大的220kV场地两根出线构架测量工频分流，由场地两根出线构架测量工频分流，由于工频干扰电流基础值较高，而测试电流太小（于工频干扰电流基础值较高，而测试电流太小（30A水水平），难以获得足够的信噪比，因此无法对测量数据平），难以获得足够的信噪比，因此无法对测量数据进行处理而得到相对可信的工频分流数值。进行处理而得到相对可信的工频分流数值。对对10kV出线电缆，由于运行管理要求，无法在出线电缆，由于运行管理要求，无法在10kV高高压室开关柜下逐个钳电缆外皮的电流，而在出线电缆压室开关柜下逐个钳电缆外皮的电流，而在出线电缆沟里整个钳出线电缆

42、，将把负载电流（三相不平衡电沟里整个钳出线电缆，将把负载电流（三相不平衡电流）也测进去。流）也测进去。 总电总电流流(A)场地场地分流值（分流值（A）分流分流系数系数序序号号电流电流值值序序号号电流电流值值序序号号电流电流值值总电流总电流值值10220kV出线出线构架构架10.13060.009110.0856.29362.93%20.14070.170120.058110kV出线出线构架构架140.135200.107260.120150.068210.180270.12510kV出线出线电缆电缆10.96530.46020.93740.738220kV立新变电站施加立新变电站施加48Hz小

43、电流时出线构架和小电流时出线构架和10kV出线电缆外皮分流测量结果出线电缆外皮分流测量结果（未施加测试电流时测量未施加测试电流时测量48Hz频率下干扰电流均为频率下干扰电流均为0，基本上是避雷线和基本上是避雷线和10kV电缆外皮对分流各贡献一半。电缆外皮对分流各贡献一半。）一般认为当避雷线分流不多，如果无法断开避雷一般认为当避雷线分流不多，如果无法断开避雷线与地网的连接，则可以从总注入地网的测试电线与地网的连接，则可以从总注入地网的测试电流流I中减去避雷线和电缆外皮的分流中减去避雷线和电缆外皮的分流Ie可得到地网可得到地网散流散流Ig1，地网阻抗为，地网阻抗为Z=U/ Ig1，其中，其中U为电

44、压回路为电压回路压降。以上为避雷线分流不多的情形的处理方法。压降。以上为避雷线分流不多的情形的处理方法。但实际测量中发现避雷线分流的比例可能很大，但实际测量中发现避雷线分流的比例可能很大，比以前认为的值大得多，比如地网接地阻抗本身比以前认为的值大得多，比如地网接地阻抗本身很高，或者出线避雷线（或电缆）很多且方向各很高，或者出线避雷线（或电缆）很多且方向各异（不只是从单一方向分流）等，例如立新、景异（不只是从单一方向分流）等，例如立新、景湖、大岭站，大约湖、大岭站，大约70%的注入电流进入了避雷线的注入电流进入了避雷线和和10kV电缆外皮。电缆外皮。 注入测试电流注入测试电流I I先流入地网，然

45、后分成两部分，先流入地网，然后分成两部分，Ig1直接进直接进入大地，入大地，Ie首先进入避雷线，经出线杆塔地网接地阻抗分首先进入避雷线，经出线杆塔地网接地阻抗分流为流为Ig2、Ig3、，在进入大地，按照电流连续性原理，在进入大地，按照电流连续性原理，注入电流注入电流I I等于从不同路径进入大地的电流的总和等于从不同路径进入大地的电流的总和Igi = =Ig1+ + Ig2+ + Ig3+ +。ZeRtZ.IeIIg1Ig2Ig3Ig4Ig5较大的避雷线和电缆外皮的分流较大的避雷线和电缆外皮的分流Ig大大影响了地大大影响了地表电势分布。表电势分布。每一个进入大地的电流都产生一个每一个进入大地的电

46、流都产生一个电势分布。电势分布。下图为电势沿着线路方向分布，图中没有绘出从下图为电势沿着线路方向分布，图中没有绘出从电流极返回电流产生的电势分布，其中，电流极返回电流产生的电势分布，其中，1 1地地网散流的电势分布，网散流的电势分布， 2 2、3 3、4 4、5 5杆塔分流的杆塔分流的电势分布，电势分布，6 6进入地网所有电流的电势分布进入地网所有电流的电势分布。- 4 0- 3 0- 2 0- 1 001 02 00 .00 .10 .20 .30 .40 .50 .60 .70 .80 .9U265U14321Y Axis TitleX A x is T itle典型例子：典型例子：电流回

47、路总电流：电流回路总电流：I I33 I Ig1g1，地网散流：地网散流：I Ig1g1，第一基杆塔散流第一基杆塔散流0.30.3 I Ig1g1，第二基杆塔散流第二基杆塔散流0.250.25 I Ig1g1 ，第三基杆塔散流第三基杆塔散流0.20.2 I Ig1g1，第四基杆塔散流第四基杆塔散流0.10.1 I Ig1g1 其它杆塔散流：其它杆塔散流：0.50.5 I Ig1g1，其，其电势数值小且分散分布。电势数值小且分散分布。通常认为测试电流通常认为测试电流I I的电势分布沿着离开地网的方向逐的电势分布沿着离开地网的方向逐渐下降，如曲线渐下降，如曲线1 1所示，但由于通过避雷线的电流所示

48、，但由于通过避雷线的电流I Ie e将将经出线杆塔返回大地，实际经出线杆塔返回大地，实际电势分布如曲线电势分布如曲线6 6所示。因所示。因I Ie e经多个杆塔返回（理论上讲，沿线路每一个避雷线与经多个杆塔返回（理论上讲，沿线路每一个避雷线与杆塔直接连接处都有电流流入大地，但实际上，只是离杆塔直接连接处都有电流流入大地，但实际上，只是离变电站最近的数基杆塔对分流作贡献，离变电站越远的变电站最近的数基杆塔对分流作贡献，离变电站越远的杆塔贡献越小，如上表所示），曲线杆塔贡献越小，如上表所示），曲线6 6呈现波浪型，电呈现波浪型，电势分布起伏很大。势分布起伏很大。 测量回路（电流极和电压极）、架空线

49、路与地网测量回路（电流极和电压极）、架空线路与地网的相对位置对测量结果有重大影响。的相对位置对测量结果有重大影响。如果它们位于地网的同侧，总注入电流如果它们位于地网的同侧，总注入电流I在电压在电压回路压降为图中回路压降为图中U U1；如它们位于地网的两侧，；如它们位于地网的两侧，I在在电压回路压降为电压回路压降为U U2；如果在其它位置，；如果在其它位置，I在电压回在电压回路压降介于路压降介于U U1和和U U2之间。当避雷线分流较大时，之间。当避雷线分流较大时，U U1和和U U2差别也大。差别也大。电压回路还包括地回路返回电流电压回路还包括地回路返回电流I产生的压降产生的压降U3，因此在上

50、面两种电极布置情况下电压回路压降分因此在上面两种电极布置情况下电压回路压降分别为别为U2U3和和U1+U3。实际上，变电站出线往往。实际上，变电站出线往往不在一个方向，因此情况更加复杂。不在一个方向，因此情况更加复杂。 为了防止避雷线分流，有关标准建议测量中断开为了防止避雷线分流，有关标准建议测量中断开避雷线（新修编的导则不提，实际中尤其是运行避雷线（新修编的导则不提，实际中尤其是运行变电站不可行，目前变电站不可行，目前OPGW带来了新问题，包括带来了新问题，包括新建的变电站）。新建的变电站）。即便如此，避雷线中的电流仍不可忽视。例如，即便如此，避雷线中的电流仍不可忽视。例如，在辽宁的在辽宁的

51、60kV南彰党变电站，避雷线在站内没南彰党变电站，避雷线在站内没有接地，而是在站外第一基杆塔接地，在测量该有接地，而是在站外第一基杆塔接地，在测量该站接地阻抗时发现，流入避雷线的电流占注入电站接地阻抗时发现，流入避雷线的电流占注入电流的流的16%。（因为第一基杆塔地网可能与变电站。（因为第一基杆塔地网可能与变电站地网连）。地网连）。 架空地线分流的影响时的接地阻抗和接地电阻为：架空地线分流的影响时的接地阻抗和接地电阻为：接地阻抗接地阻抗Z=0.3872；接地电阻；接地电阻R=0.3705；相角相角=16.9o。接地阻抗接地阻抗Z=0.4534；接地电阻；接地电阻R=0.4505；相角；相角=6

52、.5o。14条架空地线对注入条架空地线对注入地网的测量电流的分流作用大约地网的测量电流的分流作用大约14.6%。 在测量变电站接地阻抗时避雷线的分流问题有待在测量变电站接地阻抗时避雷线的分流问题有待于继续深入研究，这就是新导则不特别强调解开于继续深入研究，这就是新导则不特别强调解开避雷线的原因，南网预试规程不再要求避雷线的原因，南网预试规程不再要求6 6年年1 1次次（改为必要时），从另一个侧面，强调了交接验（改为必要时），从另一个侧面，强调了交接验收（省公司文）。收（省公司文）。但对部分已连接的新站和运行的变电站的状态评但对部分已连接的新站和运行的变电站的状态评估，必须需要了解分流（郭塘站例

53、子）。估，必须需要了解分流（郭塘站例子）。目前可采取的措施有：（目前可采取的措施有：（1）测量避雷线中的电）测量避雷线中的电流值，断开分流较大的避雷线与地网的连接；流值，断开分流较大的避雷线与地网的连接；（2）电压极和电流极应远离有避雷线的杆塔，）电压极和电流极应远离有避雷线的杆塔，不论线路是否带电。不论线路是否带电。珠海供电局对珠海供电局对110kV110kV电缆外护套的分流系数进行电缆外护套的分流系数进行了测量，并对市区电缆了测量，并对市区电缆GISGIS结线的变电所地网结线的变电所地网接地电阻取值作了初步探讨。接地电阻取值作了初步探讨。由于电缆金属外护套对零序电流有相当高的分流由于电缆金

54、属外护套对零序电流有相当高的分流作用。作用。110kV110kV电缆敷设路径有许多不定因素，用电缆敷设路径有许多不定因素，用公式计算分流系数将十分繁琐，在电缆投运前测公式计算分流系数将十分繁琐，在电缆投运前测量线路工频参数时，可以方便地测出电缆外护套量线路工频参数时，可以方便地测出电缆外护套的分流系数。的分流系数。表表1（断开甲、丙线电缆金属外护套与地网的连接点）（断开甲、丙线电缆金属外护套与地网的连接点）乙线LP站侧注入电流（A）乙线A相护层电流（A）乙线B相护层电流（A）乙线C相护层电流（A）总电流(A)分流系数Ke1299.639.468.9828.070.9676 表表2（接通甲、丙线

55、电缆金属外护套与地网的连接点）（接通甲、丙线电缆金属外护套与地网的连接点）乙线LP站侧注 入 电 流（A）相序甲线护层电流（A）乙线护层电流（A）丙线护层电流（A）总电流(A)分流系数Ke1 29A0.628.750.5928.98 0.9993B0.637.810.61C0.618.760.60 由表由表1 1、2 2可以看出，电缆外护套对故障电流有较可以看出，电缆外护套对故障电流有较大的分流作用，使入地的短路电流明显减小，非大的分流作用，使入地的短路电流明显减小，非故障相电缆故障相电缆( (甲、丙线甲、丙线) )外护套也具有一定的分流外护套也具有一定的分流作用，约分走了作用，约分走了12%

56、12%左右的短路电流。可见电缆左右的短路电流。可见电缆外护套的分流系数远比架空避雷线的分流系数外护套的分流系数远比架空避雷线的分流系数（Ke1=0.5Ke1=0.5）大得多。实际上变电所投运后地网）大得多。实际上变电所投运后地网还通过几十条还通过几十条10kV10kV电缆出线外护层向四周分流，电缆出线外护层向四周分流，一般试验很难测出，再加上市区内繁多的管道效一般试验很难测出，再加上市区内繁多的管道效应，真正流入接地装置的入地短路电流值很小。应，真正流入接地装置的入地短路电流值很小。 我们这半年用红相这种手段进行了尝试，取得初我们这半年用红相这种手段进行了尝试，取得初步进展。步进展。结论是：简

57、单的分流情形可以相减，结论是：简单的分流情形可以相减，误差不大，可以等效和接受（后面专门介绍误差不大，可以等效和接受（后面专门介绍分流分流修正比较接近的几个例子修正比较接近的几个例子），我们比以前前进了，我们比以前前进了一步，以前是带避雷线测一步，以前是带避雷线测“供参考供参考”，现在更接，现在更接近真实值，再推到立新站。近真实值，再推到立新站。讨论（讨论（1）测量构架电流能否等同于爬上去直接测量构架电流能否等同于爬上去直接测避雷线的电流？（测避雷线的电流？（2）用用20602060不同波形频率的不同波形频率的功率表判断电流方向。功率表判断电流方向。结论结论：（1）如避雷线分流过大，地表电势分

58、布被大大）如避雷线分流过大，地表电势分布被大大改变，测量回路（电压极和电流极）、架空线路改变，测量回路（电压极和电流极）、架空线路与地网的相对位置对测量结果有很大影响。与地网的相对位置对测量结果有很大影响。（2）建议继续深入研究解决避雷线的分流问题，）建议继续深入研究解决避雷线的分流问题，以实现在变电站运行状态下对地网接地阻抗的准以实现在变电站运行状态下对地网接地阻抗的准确测量。确测量。使用使用8000型设备中的频率可调万用表型设备中的频率可调万用表4025B和配和配套的罗哥夫斯基线圈，可以测得每条线路避雷线套的罗哥夫斯基线圈，可以测得每条线路避雷线和电缆出线外皮中流入的异频测量电流，将这些和

59、电缆出线外皮中流入的异频测量电流，将这些电流相加即得到避雷线和电缆出线外皮对测试电电流相加即得到避雷线和电缆出线外皮对测试电流的总分流值。流的总分流值。我们试验尝试分别在注入电流频率为工频和我们试验尝试分别在注入电流频率为工频和49Hz的测试方式下，采用柔性罗哥夫斯基线圈对与出的测试方式下，采用柔性罗哥夫斯基线圈对与出线构架相连通的金属构架进行往避雷线的分流测线构架相连通的金属构架进行往避雷线的分流测量，得到分流系数后，对带避雷线的测试结果进量，得到分流系数后，对带避雷线的测试结果进行修正，结果与解开避雷线的测试结果进行比较，行修正，结果与解开避雷线的测试结果进行比较，以验证采用分流测量来修正

60、测量结果的有效性。以验证采用分流测量来修正测量结果的有效性。去电流极电流源I电流注入点入地电流IgI1I2I iIk电压表去电压极VI=Ig+Ii=Ig+Ik 例一例一110kV大岭变电站分流测量和修正结果大岭变电站分流测量和修正结果基本情况基本情况运行的韶关局运行的韶关局110kV大岭变电站有大岭变电站有3回回110kV出线，出线，没有没有10kV电缆出线，终端塔为电缆出线，终端塔为2基水泥杆和基水泥杆和1基铁塔，基铁塔，站内地网没有与终端塔相连，站内出线构架上有站内地网没有与终端塔相连，站内出线构架上有4根根普通避雷线和普通避雷线和3条条OPGW光纤地线，测量时拆除出光纤地线，测量时拆除出