10kv配电变压器接地电阻测试及分析

前言在电网系统中，配电变压器是十分重要的设备，将关系到电网能否稳定运行。但就实际情况来看，由于接地电阻阻值过大，配电变压器会出现设备烧毁的情况，而人员的生命财产安全也会因此受到威胁。因此，相关人员还应加强配电变压器接地电阻测量工作的开展，从而及时发现接地电阻阻值过大的问题，并采取合理措施降低接地电阻阻值。摘要在配电变压器安装、使用的过程中，还应避免接地电阻阻值过大，以免出现设备烧毁和人员触电等事故。基于这种认识，配电变压器接地电阻对供电设备的正常使用影响巨大，若在供电设备的运行过程中，接地电阻值超过正常的范围，会烧毁供电设备及对人员的生命财产安全带来巨大的威胁，所以对于10kv配电变压器接地电阻测试是至关重要的，并且制定了相关的电变压器接地电阻测试的方案。关键词：配电变压器；接地电阻；测量；注意事项目录TOC\o"1-3"\h\u前言 1摘要 2第1章绪言 51.1背景现状 51.2设计目的 5第2章10kv配电变压器接地电阻测试任务 62.1任务描述 62.2任务要求 6第3章信息咨询 73.1接地电阻 73.2接地电阻的规范要求 83.3变压器接地电阻过大的危害 83.3.1低压相线绝缘损坏 83.3.2配电变压器的中性点发生偏移 93.3.3增大配电变压器避雷器的接地电阻阻值 93.3.4设备无法运行 93.4变压器接地电阻测试方法 93.5变压器接地电阻测试注意事项 10第4章制定10kv配电变压器接地电阻测试计划 124.1设计进度计划 124.2设计任务划分 124.3设计必备工具 124.4计划实施步骤 12第5章实施10kv配电变压器接地电阻测试计划 145.1前期准备 145.2测且设备和方法 145.3长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试实施 155.4长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试结果以及分析 165.4.1检测结果 165.4.2结果分析 17第6章过程检查与控制 186.1配电变压器接地电阻阻值过大问题 186.210kv配电变压器接地电阻测试注意事项 186.3配电变压器接地电阻过高预防措施 19第7章技术总结 20致谢 21参考文献 22第1章绪言 1.1背景现状配电变压器接地电阻是电网系统的重要组成部分，当接地电阻值超过正常范围时会对供电设备产生不利的影响，会导致供电设备的损坏以及人员生命财产的伤亡与损失，因此，加强对配电变压器接地电阻的测量，对于提高变压器系统的安全性与可靠性具有重要的意义，选择变压器中性点接地方式会牵涉到很多电力系统相关的技术性问题，当前，主要存在的变压器中性点接地方式有中性点不接地、中心点经消弧线圈接地、中性点经高电阻接地等，实际中，选择什么种类的接地方式是根据实际情况而定，目前，主要利用接地电阻测量仪(接地摇表)对接地电阻进行测量，测量过程中，为了保证测量数据的准确性，一般采用交流进行。事先预防配电变压器接地电阻带来的不利影响，需要分析导致配电变压器接地电阻值产生异常情况的原因，然后，采取适当的措施来解决问题。 1.2设计目的 配电变压器接地电阻对供电设备的正常使用影响巨大，若在供电设备的运行过程中，接地电阻值超过正常的范围，会烧毁供电设备及对人员的生命财产安全带来巨大的威胁，所以对于10kv配电变压器接地电阻测试是至关重要的，能够及时的发现问题以及进行解决问题。第2章10kv配电变压器接地电阻测试任务 2.1任务描述配电变压器接地电阻对供电设备的正常使用影响巨大，若在供电设备的运行过程中，接地电阻值超过正常的范围，会烧毁供电设备及对人员的生命财产安全带来巨大的威胁，所以对于10kv配电变压器接地电阻测试是至关重要的，并且制定了相关的电变压器接地电阻测试的方案。2.2任务要求本次设计的任务主要有以下几点：（1）对长沙西站变压器进行现场勘查解电压器的配置情况，以及周围的环境。（2）针对于长沙西站变压器电阻接地情况进行制定配电变压器接地电阻测试方案。（3）长沙西站变压器接地电阻测试方案进行实施。（4）对于长沙西站变压器接地电阻测试结果进行分析。第3章信息咨询 3.1接地电阻接地电阻概念，接地装置在输变电工程中是个特殊的项目，属隐蔽工程。对新安装的接地装置，它包括埋入地中直接与大地接触的金属导体,或称接地体,以及连接接地体与电气设备接地部分的接地线。为了确保其是否符合设计或规程要求必须经过检验才能正式投入运行。接地电阻就是当有电流由接地体流入土壤中将呈现有电阻，这就是接地电阻如图2-1所示：接地电阻本质是由土壤产生的电阻，是接地装置泄放电流时表现出来的电阻。由高斯定理知道，在全空间中，一半径为Ｒ的导体球其接地电阻为ρ地＝ρ其等效电路如下图：其中Ｕ为接地体对大地零电位参考点的电位差，Ｉ为流过接地体的电流Ｕ/Ｉ即为接地电阻。图2-1接地电阻接地电阻是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻值体现电气装置与“地”接触的良好程度和反映接地网的规模。接地电阻就是用来衡量接地状态是否良好的一个重要参数，是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻，它包括接地线和接地体本身的电阻、接地体与大地的电阻之间的接触电阻，以及两接地体之间大地的电阻或接地体到无限远处的大地电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。接地电阻的概念只适用于小型接地网；随着接地网占地面积的加大以及土壤电阻率的降低，接地阻抗中感性分量的作用越来越大，大型地网应采用接地阻抗设计。3.2接地电阻的规范要求1、独立的防雷保护接地电阻应小于等于10欧；2、独立的安全保护接地电阻应小于等于4欧；3、独立的交流工作接地电阻应小于等于4欧；4、独立的直流工作接地电阻应小于等于4欧；5、防静电接地电阻一般要求小于等于100欧。6、共用接地体（联合接地）应不大于接地电阻1欧。避雷针的地线属于防雷保护接地，如果避雷针接地电阻和防静电接地电阻都是按要求设置的，那么就可以将防静电设备的地线与避雷针地线接在一起，因为避雷针的接地电阻比静电接地电阻小10倍，因此发生雷电事故时，大部分雷电将从避雷针地泄放，经过防静电地的电流则可以忽略不计。接地分三种保护接地：电气设备的金属外壳，混凝土、电杆等，由于绝缘损坏有可能带电，为了防止这种情况危及人身安全而设的接地。1Ω以下。低压电气设备保护接地电阻不大于4Ω，小接地短路电流（500A以下）的高压保护接地电阻不大于10Ω，大接地短路电流（500A以上）的高压保护接地电阻不大于0.5Ω，变压器中性点接地电阻不大于4Ω，重复接地电阻不大于10Ω。若土壤电阻率过高，可以采用外引接地体的方法、对土壤化学处理的方法、换土质的方法、深埋法、延长接地体的方法、采用网络接地装置等方法达到降低接地电阻的目的。防静电接地：防止静电危险影响而将易燃油、天然气贮藏罐和管道、电子设备等的接地。防雷接地：为了将雷电引入地下，将防雷设备（避雷针等）的接地端与大地相连，以消除雷电过电压对电气设备、人身财产的危害的接地，也称过电压保护接地。3.3变压器接地电阻过大的危害3.3.1低压相线绝缘损坏当配电变压器接地电阻值过大时会导致低压相线绝缘损坏，若L1相接地时，这时，在配电变压器接地线中会有电流流经，然后，在接地电阻或大地上加入L1相电压，这时，当前的接地电阻阻值与接地电阻上的分压成正比，即接地电阻的分压随着接地电阻的阻值的增大而增大，若不小心触碰到配电变压器的中性线、变压器接地线以及配电变压器外壳时，接地电阻与人体会产生并联状态，这样，人体的的电压会增高，导致人体触电，给人员的生命安全带来了巨大的威胁。3.3.2配电变压器的中性点发生偏移若配电变压器的三相四线中的中性点接地出现断线或电阻值过大时，此时的三相负载具有不平衡性，导致配电变压器中性点发生了偏移，接地点电位值大于零，从而导致其它相的电压升高，最终导致一些用电设备烧毁。3.3.3增大配电变压器避雷器的接地电阻阻值当接地电阻值过大时，将导致配电变压器避雷器的接地电阻的阻值增大，当出现雷电天气时，避雷器将无法完全释放电压，进而导致避雷器或配电变压器烧毁。3.3.4设备无法运行变压器接地线接地电阻升高，同时伴有相线绝缘损坏而接地，例如，B相接地，这时变压器接地线中将有一个电流流过，B相电压加在大地和接地电阻上，当接地电阻越大，那么接地电阻上的分压就越大。这时，如果有人误触变压器接地线或中性线以及变压器外壳，人体将和接地电阻形成并联，如果接地电阻足够大，那么加在人体上的电压就会很高，导致人触电。如果人体误触A相或C相，加在人体上的电压将是线电压380V，那么对人身安全将造成更大的威胁。另外，由于有的用户将变压器中性线与用电设备外壳相连，作保护接地用，而设备又不对地绝缘。当B相接地，大地就和B相等电位，相电压就加于大地和中性线之间，这时用电设备如取用A相或C相电源，外壳对地电压将升高到220V，设备相对地电压将为380V。这时人如果接触用电设备外壳，同样会引起触电。另外，B相接地时，将有一个电流从大地流入机壳回到中性线，对于有的要求较高的用电设备将无法运行。

3.4变压器接地电阻测试方法1仪表测量法在隔离变压器B的电源两端中，分别接上电流表、电压表、开关，如图1。当开关闭合后，用电流表测出线路的电流。用高内阻电压表测出接地极E与临时接地极P之间电阻RE的电位差V。最后用RE=V/I公式计算出接地电阻值。

2摇表测量法测量前，首先将电位探测针P和电流探测针C分别插入地中，使它们与接地极E成一条直线，E、P、C三点间距离为20m。随后将E、P、C用专用导线接到摇表相应的接线柱上。测量时，以2r/s的速度摇动并对指示数逐渐进行调节，便可以直接从刻度盘上读出被测的接地电阻值。

3万用表测量法1）三角形测量法。在接地体E的3m处，分别插入临时接地极P和辅助接地极C，使它们之间的夹角为30°～60°，如图2。然后用高精确度的万用表分别测出REP、REC、RPC电阻。最后用下列公式计算出接地电阻值。

RE=1/2（REP＋REC＋RPC）。

2）直线测量法。在接地极E的3m和6m处，分别插入临时接地极P和辅助接地极C，如图3。若用万用表测得：RE＋RP=8Ω，RP＋RC=10Ω,RE＋RC=6Ω，则可以用解三元一次方程组方法，分别求出RE、RP、RC的接地电阻值。3.5变压器接地电阻测试注意事项值得注意的是，在接地电阻阻值过大的情况下，接触接地线等部位可能会发生触电事故。所以在接地电阻测量的过程中，还要做好安全措施，从而为人员的人身安全提供保障。而在测量操作的过程中，还要按照规范进行操作，以免人员发生意外。同时，如果测量线路并未闭合，还应禁止旋转仪器把手，以免仪器遭到损坏。在测量的过程中，应禁止进行测试线交叉。完成测量后，人员还应保持正确的站位，以免与断开的接地线接触。在将仪表设置为最大倍率的情况下，还要以120r/min的速度进行手把旋转，并在检流计指针偏转时进行刻度盘的旋动，以确保指针能够重新回到零位。如果仪表指针在零刻度附近摇摆，人员还应平稳的加快手把转速，并进行刻度盘转动，确保指针能够落在零刻度线上。在读数的过程中，为获得准确的接地电阻阻值，还要保证目不斜视，从而完成仪表数值的准确读取。读取数值后，还要按照要求完成数值记录。此外，在测量接地电阻阻值时，还要考虑到天气因素对测量的影响。因此，还应尽量选择在干燥的天气条件下测量，尽量避开阴雨天气候。而在天气较为干燥的条件下，土壤拥有较大的电阻率。最后，为避免仪器本身存在的误差给测量结果带来影响，还要定期到相关部门完成仪器的校验工作，进而使仪器保持较高的测量精确度。第4章制定10kv配电变压器接地电阻测试计划 4.1设计进度计划 第一步：对长沙西站变压器进行现场勘查，了解电压器的配置情况，以及周围的环境。第二步：针对于长沙西站变压器电阻接地情况进行制定配电变压器接地电阻测试方案。第三步：对于长沙西站变压器接地电阻测试方案进行研究以及对于方案进行改进。第四步：长沙西站变压器接地电阻测试方案进行实施。第五步：对于长沙西站变压器接地电阻测试结果进行分析。4.2设计任务划分 （1）对长沙西站变压器进行现场勘查解电压器的配置情况，以及周围的环境。（2）针对于长沙西站变压器电阻接地情况进行制定配电变压器接地电阻测试方案。（3）长沙西站变压器接地电阻测试方案进行实施。（4）对于长沙西站变压器接地电阻测试结果进行分析。4.3设计必备工具 1.ZC-8型接地电阻测量仪一只2.连接线3.接地棒4.手锤5.绝缘手套6.变压器接地电阻测试记录表4.4计划实施步骤 长沙西站变压器进行现场勘查解电压器的配置情况→长沙西站变压器电阻接地情况进行制定配电变压器接地电阻测试方案→方案分析→方案商讨→方案确定→方案实施→长沙西站变压器电阻接地情况进行制定配电变压器接地电阻测试结果分析→总结设计第5章实施10kv配电变压器接地电阻测试计划目前，测量人员是使用接地电阻测量仪来对配电变压器的接地电阻值进行测量，为了保证实际测量数据的真实性，测量要求在交流的条件下进行，配电变压器的接地电阻是否合格对变压器的安全稳定运行起到十分重要的作用，同时，配电变压器的接地极长期的埋在地下，容易受到土壤的侵蚀而增大或失效，实际过程中，运维人员应定期对接地电阻进行测量。5.1前期准备测量人员在对配电变压器接地电阻进行测量时，应做好测量前的各项准备工作:（1）测量需要在干燥的天气下进行；（2）测量人员在测量前穿好工作服、佩戴好工作帽、工作牌、绝缘手套，以及配齐各种测量使用的工具，例如:扳手、工具包、螺丝刀等；（3）准备好专用工具；需要搭建一根临时接地桩及配备一套接地引线，同时，配备一个接地电阻测量，首先检查测量仪是否有撞击痕迹，检验合格证是否过期，然后，进行机械与电气调零。（4）在被测变压器附近插入长度适中的两根接地针，尽量保证两根接地针与接地极在同一条直线上，然后，利用专用导线将变压器的接地极与两个接地针与绝缘电阻表的E,P,C三个端点进行连接，同时，要求P点在另一个接地针和变压器的接地极中间。5.2测且设备和方法本次测量采用性能先进的进口大功率变频型地网接地电阻测量系统,该系统主要由电流发生器和窄带低频选频电压/电流表组成,能提供40一70Hz设定频率的电流,避开供电系统的工频干扰,选频电压/电流系统具有优良的选频特性,士IHz的频差干扰衰减可达20dB。系统的抗干扰性强,勿需进行倒相操作,可节省大量的测量时间按常规方法,在接地网(G)外利用电流辅助接地极(C)和电压辅助接地极(P),向接地网注人地电流I。测量接地网内指定点A与P的电位差UAP,再根据电阻计算公式可求得汉川电厂接地网的接地电阻。按要求,电流辅助极距地网边缘约3~SD,电压辅助极距接地网边缘2一3D,D为接地网的最大对角线长度。为减少测量引线互感,两线的夹角宜大于30。现场电流测量线的走向先是由长沙西站变电站的地网到红星变电站(线路走向基本与西站变电站l公路垂直),然后沿长沙西站公路敷设到贺富变电站。电压测量线走向先是由长沙西站的地网到红星变电站,然后跨越长沙西站公路继续延伸约0.5km(一条低压线路的第30级杆塔处)GPS(全球定位系统)测量仪对三点的定位是:长沙西站变电站至电压测量极的距离为2.69km,长沙西站变电站至贺富变电站的距离为4.15km,电压测量极至贺富变电站的距离为3.38km,电压极与电流极之间的夹角为480。本方案布置两条测量线路,在电流和电压线路终端分别与电流和电压辅助极相连。在电流极与接地网之间接人变频型电流源,在电压线与接地网测点之间串人选频电压测量系统。如有已与接地网相连的避雷线,或有会产生分流地方,还需测量其分流系数。长沙西站变电站的10kV线路采用的是绝缘避雷线,测量时不会分流。5.3长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试实施在进行配电变压器接地电阻测量时，主要可以采用手摇式电阻测量表和钳形接地电阻表开展测量工作。采用前一种测量仪器，将利用三点式电压落差法进行电阻值量测。具体来讲，就是需要在接地线一侧打入一根接地桩和两根辅助测试针，并确保接地桩和接地针位于一条直线上。此外，两根接地针其中的一根需距离被测桩20m，另一根需距离被测桩40m。在测试过程中，需按照一定的转速进行摇把的转动，从而向被测桩与辅助桩间“注入”电流。利用仪表，则可以完成电流和电压值的测量，从而完成被测接地桩的地阻。采用该种传统测量方法，容易出现数据不准的问题。目前，钳形电阻表在电阻测量方面具有一定的应用优势。利用该种仪器，测试时无需进行辅助测试桩的设置，只需要在被测接地线上进行钳形电阻表的夹装，就可以对接地电阻进行测试。采用该种测量方法，无需将设备电源或地线断开，所以能够更好的完成接地电阻阻值的测量，如图5-1所示：图5-1长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试图目前，钳形电阻表尚未得到普及应用，所以很多供电企业依然需要采用手摇式电阻测量表进行配电变压器接地电阻测量。在实际进行测量操作时，测量人员还要提前穿戴好工作服、绝缘手套等服饰，并准备好扳手、螺丝刀等工具。在准备专用工具时，还要完成接地桩和接地引线的搭建，并对测量仪器进行检查，确保仪器能够正常工作。在测量前，还要对仪器进行机械调零。此外，在被测配电变压器附近插入接地针时，应确保接地针长短适中，然后利用专用导线进行接地针、接地桩和仪表的连接。在实际进行接地电阻测量时，还要在平整地面上进行仪表摆放，并进行仪表调零按钮的调整，确认表针在零刻度位置上。结合现场实际情况，操作人员可进行倍率开关的调节，使其位于适合档位上。在摇动的过程中，应在指针指零后逐渐加速，然后进行电位器旋钮的适当调整，从而使指针指向零。通过将刻度盘上的数值乘以固定倍率，则能得到接地电阻的阻值。如果测量的电阻阻值超出了测量范围，还要及时对问题出现的原因进行分析，并寻求有效的解决途径。5.4长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试结果以及分析5.4.1检测结果通过对于长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试可以得到以下结果，如表5-1所示：表5-1长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试结果表工程名称长沙西站变电站10kv配电变压器接地电阻测试测试仪器名称ZC-8型接地电阻测量仪测试仪器型号ZC-8型测试人监测人变压器编号变压器编号实测电阻（Ω）季节测试结果测试日期1号变压器158夏季过高2019年6月1日2号变压器0.3夏季正常2019年6月1日3号变压器0.6夏季正常2019年6月1日4号变压器256.5夏季过高2019年6月1日5号变压器无限大夏季过高2019年6月1日5.4.2结果分析通过表5-1可以得出1号、4号、5号变压器温度过高，主要是有由于以下原因所导致的：1号变压器接地电阻阻值过高原因：由于接地体埋设不规范，安装工艺马虎，接地体与接地线接头松动，大地过于干燥等，造成接地电阻的升高。

4号变压器接地电阻阻值过高原因：由于变压器设计安装时，对接地线的作用及重要性认识不足，中性线截面选择过小，当三相负荷不平衡时，中性线电流过大而导致烧断。另外由于外力的破坏或接地线被盗等原因导致接地线或中性线断线。

5号变压器接地电阻阻值过高原因：变压器接地的线路短路，从而导致接地电阻无限大。第6章过程检查与控制6.1配电变压器接地电阻阻值过大问题在配电变压器工作过程中，如果出现接地电阻阻值过大的问题，就会导致低压相线绝缘遭到损坏。因为在接地电阻较大的情况下，电阻上将产生较大的分压。一旦有人接触到变压器外壳或接地线等位置，就会导致触电事故的发生。其次，接地电阻阻值过大，会导致变压器三相负载不平衡，最终引起变压器中性点偏移。而由于接地点电位比零要大，所以其它相电压会有所升高，进而导致用电设备烧毁。最后，接地电阻阻值过大，将导致变压器避雷器接地电阻增大，从而导致避雷器在遭遇雷电天气时无法进行电压的完全释放，继而导致设备被烧毁。而配电变压器接地电阻阻值过大，一般与装置材料不合规、变压器安装不合理、变压器与接地网连接不良和接地装置腐蚀等问题有关。因此，通过测量配电变压器接地电阻，可以及时发现配电变压器存在的问题，进而有效预防接地电阻阻值过大问题的出现。6.210kv配电变压器接地电阻测试注意事项（1）测量前，测量人员应做好充分的安全保障措施，严格按照相应的操作规范进行操作，防止意外事故的发生；（2）在测量之前，应该水平放置测量仪表，测量时，务必进行准确的调零；（3）当线路处于开路状态时，不准摇动接地电阻测量仪的手把，否则很容易损坏测量仪表；（4）不准将三根测试线交叉，测量结束拆卸时，需要有正确的站位，人体不得与地下断开的接地引下线接触；（5）将“倍直开关”置于最大倍直，然后，逐步加快摇柄的转速，使其达到120r/min，当检流计指针向某一方向偏转时，旋动刻度盘，使检流计指针恢复到“0"点。此时刻度盘上读数乘上倍率档即为被测电阻值。（6）当测量仪表指针在零刻度线周围左右摇摆时，这时，需要平稳加快摇柄转速，同时，转动刻度盘，使得指针与零刻度线重合；（7）读数时，视线不能斜视，应该准确读取表针指示的刻度数值，然后，乘以倍率，两者之间的乘积值为被测接地电阻的阻值，最后，做好测量数据的记录；（8）为了使得测量数据更加准确，测量应该避开阴雨天气候，测量最好是选择夏季或初冬气候较为干燥的时节，因为，在这一段时间，土壤的电阻率较大；（9）为了避免由接地电阻测量仪本身带来的数据测量误差，应该定期的到相关计量部门对测量仪器进行校验，来保证仪表测量的准确性。6.3配电变压器接地电阻过高预防措施(1)严格施工工艺，规范接地体的埋设。按规程选取接地线的截面及种类，正确选取中性线截面积。

(2)在用户电能表后装设剩余电流动作保护器。当我们在用户装设了保护器后，如果用户后的导线或用电设备绝缘损坏，形成对地放电。此时如果变压器接地点接地电阻过高，大地电位将不再为零，这时将有一个电流经保护器、大地流入变压器接地点，此电流将使保护器动作，而将接地点切除，防止了大地电位的升高。另外，加装保护器后，当人接触相线时，保护器也会动作，从而保障了人员的人身安全。

(3)在变压器的中性线上选取适当的位置将变压器的中性线多点重复接地。当变压器中性线在某点断线时，由于多点接地，中性线电流仍可经大地回到变压器中性点，中性线的电位始终为零，每相负载的电压始终为正常的相电压。另一方面，当变压器接地点接地电阻升高或接地线断线相线接地，由于有了多点的重复接地，也能保证大地的电位为零，不会对人