變電站的接地網(wǎng)連接著全站高低壓電氣設(shè)備的接地線，低壓用電系統(tǒng)接地、電纜屏蔽接地、監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備接地、變電站維護(hù)檢修時(shí)的一些臨時(shí)接地，接地網(wǎng)的工作狀況直接關(guān)系到人身安全、電力設(shè)備和電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行?？茖W(xué)合理地測(cè)試接地網(wǎng)的各種特性參數(shù)、準(zhǔn)確評(píng)估接地網(wǎng)的安全狀態(tài)對(duì)確保電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行和變電站工作人員的人身安全十分重要。
電力系統(tǒng)中大型接地網(wǎng)面積大，存在較大的不平衡電流、工頻零序電流和諧波電流干擾，通常采用工頻大電流法、直流注入法等檢測(cè)方法測(cè)量，但均未從根本上解決大地網(wǎng)干擾電流等問(wèn)題［1］。
我站開(kāi)展了大地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試技術(shù)研究，使用多種不同檢測(cè)儀器、方法對(duì)河南油田魏崗變電站大地網(wǎng)接地阻抗進(jìn)行了對(duì)比檢測(cè)試驗(yàn)，獲取了大量檢測(cè)數(shù)據(jù)。
1 標(biāo)準(zhǔn)要求
DL /T 475—2006 《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》和 GB /T 17949． 1—2000 《接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測(cè)量導(dǎo)則》對(duì)測(cè)量接地阻抗有以下要求。
1． 1 測(cè)試回路布置要求
測(cè)試接地網(wǎng)接地阻抗時(shí)，測(cè)試回路應(yīng)盡量避開(kāi)河流、湖泊，盡量遠(yuǎn)離地下金屬管路和運(yùn)行中的輸電線路，避免與之長(zhǎng)段并行，與之交叉時(shí)垂直跨越。電流極應(yīng)布置得盡量遠(yuǎn)。通常電流極與被測(cè)接地裝置邊緣的距離 dcG應(yīng)為被測(cè)接地裝置*大對(duì)角線長(zhǎng)度 D 的 4 ～ 5 倍; 對(duì)超大型的接地裝置，可利用架空線路做電流線和電位測(cè)試線; 當(dāng)遠(yuǎn)距離放線有困難時(shí)，在土壤電阻率均勻地區(qū) dcG可取 2D，在土壤電阻率不均勻地區(qū)可取 3D。
1． 2 電流極和電位極布置要求
( 1) 電流極的電阻值應(yīng)盡量小，以保證整個(gè)電流回路阻抗足夠小，設(shè)備輸出的試驗(yàn)電流足夠大。
( 2) 可采用人工接地極或利用高壓輸電線路的鐵塔作為電流極，應(yīng)注意避雷線分流的影響。
( 3) 如電流極電阻偏高，可嘗試采用多個(gè)電流極并聯(lián)或向其周?chē)鷿娝姆绞浇底琛?
( 4) 電位極應(yīng)緊密而不松動(dòng)地插入土壤中 20 cm 以上 。
1． 3 試驗(yàn)電流的注入
大型接地裝置特性參數(shù)測(cè)試時(shí)，試驗(yàn)電流的注入點(diǎn)宜選擇單相接地短路電流大的場(chǎng)區(qū)里，電氣導(dǎo)通測(cè)試中結(jié)果良好的設(shè)備接地引下線處。小型接地裝置的測(cè)試可根據(jù)具體情況參照進(jìn)行。
2 變電站接地阻抗現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)我們選擇的檢測(cè)設(shè)備包括 1 臺(tái) DF901K 大型地網(wǎng)變頻大電流接地阻抗測(cè)試儀、1 臺(tái) FET－ 6A 型變頻抗干擾接地阻抗測(cè)量?jī)x、1 臺(tái)GDCＲ3200T 型雙鉗口多功能精密接地電阻測(cè)試儀、1 臺(tái) MI2127 型接地電阻測(cè)試儀，以及 1臺(tái) SD － 301D 型接地裝置特性參數(shù)測(cè)試儀。應(yīng)用上述 5 臺(tái)電阻檢測(cè)儀器對(duì)工作原理相似的變電站大地網(wǎng)接地阻抗進(jìn)行檢測(cè)，并記錄數(shù)據(jù)。除了基本檢測(cè)試驗(yàn)內(nèi)容外，還進(jìn)行了不同固定頻率、不同工作電流和自動(dòng)變頻試驗(yàn)，以提高試驗(yàn)的可靠性和準(zhǔn)確性。檢測(cè)過(guò)程及數(shù)據(jù)分析如下。
2． 1 三角法布置電流極檢測(cè)接地阻抗
電流極的布置方式是影響接地阻抗測(cè)試值的主要因素，檢測(cè)過(guò)程中主要進(jìn)行了兩組對(duì)比試驗(yàn)，分別采用一根金屬探針布置的電流極和三根金屬探針布置的三角形電流極。采用相同的電阻檢測(cè)儀器，即 MI2127 型接地電阻測(cè)試儀，金屬探針的長(zhǎng)度和打入地中深度均相同，檢測(cè)過(guò)程如下。
( 1) 用 1 根 1． 2 m 長(zhǎng)金屬探針打入緊密土壤中作為被測(cè)試電流極，入地深度為 1． 0m，利用 MI2127 型接地電阻測(cè)試儀測(cè)試被測(cè)試極接地阻抗值，檢測(cè)結(jié)果如表 1 所示。
( 2) 將 3 根 1． 2 m 長(zhǎng)的探針呈等腰三角形布置，每根探針之間間隔 1． 0 m，打入地中深度為1． 0 m。將 3 根探針用銅芯線連接成相互之間電氣導(dǎo)通、形成測(cè)試回路的電流極作為被測(cè)試極，并用水將 3 根探針?biāo)谔幫寥罎矟?。利?MI2127 型接地電阻測(cè)試儀測(cè)試被測(cè)試極接地阻抗值，檢測(cè)結(jié)果如表 2 所示。
可以發(fā)現(xiàn)，采用 3 根金屬探針布置的電流極使接地阻抗測(cè)試值降低到 1． 36 Ω。這種三角式的電流極布置方式之所以可以起到降低電阻的效果，主要是因?yàn)?3 根金屬探針呈等腰三角形布置，增大了電流極與土壤的接觸面積。
2． 2 三極法檢測(cè)大地網(wǎng)接地阻抗
工程上檢測(cè)大地網(wǎng)接地阻抗，無(wú)論是工頻法還是異頻法，測(cè)量電極 ( 電流極和電位極)布置方式和要**一樣的，應(yīng)用*多的是三極法［2］。三極指的是接地極 ( 即接地網(wǎng)) 、電流極和電位極。常用的電極布置方式有電位降法、補(bǔ)償法和遠(yuǎn)離法。補(bǔ)償法又包括直線法和夾角 30°法。
為了比較三極直線法和三極夾角法的測(cè)試穩(wěn)定性，對(duì)魏崗變電站進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，將 1 號(hào)主變測(cè)試點(diǎn)作為三極直線法和三極夾角法的基準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)，通過(guò)三極直線法和 GDCＲ3200T 型雙鉗口多功能精密接地電阻測(cè)試儀對(duì)主測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行 5 次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表 3 所示。采用相同的測(cè)試設(shè)備，通過(guò)三極夾角法對(duì)主測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表 4 所示。
可以發(fā)現(xiàn)，三極夾角法 5 組檢測(cè)結(jié)果間的差距較小。三極夾角法比三極直線法檢測(cè)值更穩(wěn)定，變化幅度更小，說(shuō)明采用三極夾角法檢測(cè)接地阻抗可以有效減小兩極引線間互感耦合對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。但這種檢測(cè)方法很容易受到地形條件的影響，與三極直線法相比，操作起來(lái)相對(duì)復(fù)雜。
2． 3 工頻大電流法檢測(cè)接地阻抗
以魏崗變電站主控室測(cè)試點(diǎn)作為 45 Hz 和50 Hz 兩種頻率測(cè)試的基準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)，對(duì)魏崗變電站進(jìn)行大地網(wǎng)接地阻抗檢測(cè)，布線方式為三極夾角法，測(cè)試波形為正弦波。
( 1) 采用 FET － 6A 型變頻抗干擾接地阻抗測(cè)量?jī)x，選用 45 Hz 固定頻率對(duì)主控室測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行 5 次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表 5 所示。
( 2) 采用同樣的設(shè)備，選用 50 Hz 固定頻率對(duì)主控室測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行 5 次檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表 6 所示。
可以發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)對(duì)工頻電流的干擾過(guò)程中，50 Hz 固定頻率的測(cè)試電源可以在一定程度上降低工頻電流對(duì)測(cè)試結(jié)果的干擾，但數(shù)據(jù)的波動(dòng)性仍然較大，說(shuō)明工頻大電流檢測(cè)方法的穩(wěn)定性不佳。
2． 4 異頻法檢測(cè)接地阻抗
在魏崗變電站再次開(kāi)展不同檢測(cè)設(shè)備、不同工作電流、不同固定頻率和自動(dòng)變頻的大地網(wǎng)接地阻抗檢測(cè)工作。
( 1) 檢測(cè)設(shè)備: DF901K 型大型地網(wǎng)變頻大電流接地阻抗測(cè)試儀、FET － 6A 型變頻抗干擾接地阻抗測(cè)量?jī)x、SD － 301D 型接地裝置特性參數(shù)測(cè)試儀。
( 2) 自動(dòng)變頻范圍: 45 ～ 65 Hz 和 45 ～ 55Hz。
( 3) 測(cè)試電流變化值: 1 ～ 3 A 和3 ～ 5 A。
( 4) 檢測(cè)數(shù)據(jù): 3 組，檢測(cè)結(jié)果如表 7所示。
通過(guò)表 7 的檢測(cè)結(jié)果可以發(fā)現(xiàn):
( 1) 采取固定頻率檢測(cè)法，檢測(cè)數(shù)據(jù)波動(dòng)大，*大誤差可達(dá) 7． 0 % ，檢測(cè)結(jié)果不夠穩(wěn)定;
( 2) 采用異頻法檢測(cè)，數(shù)據(jù)波動(dòng)范圍較小，誤差范圍在 ± 2． 0 % 以?xún)?nèi)，檢測(cè)結(jié)果比較穩(wěn)定、可靠;
( 3) 同樣是異頻法，檢測(cè)設(shè)備電流不同，檢測(cè)效果有所不同，檢測(cè)電流大的呈現(xiàn)出正偏差，電流小的呈現(xiàn)出負(fù)偏差。
3 結(jié)論
一系列大地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試研究獲得了大量寶貴的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)比分析得出的結(jié)論如下。
( 1) 三極夾角法檢測(cè)的穩(wěn)定性較好，但是操作較為復(fù)雜。
( 2) 三角法布置電流極可降低測(cè)試電流極接地電阻。
( 3) 采用異頻法檢測(cè)能有效消除大地網(wǎng)中工頻電流、不平衡電流和地中雜散信號(hào)的干擾，相對(duì)工頻大電流法具有偏差范圍小、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。
( 4) 采用異頻法檢測(cè)能有效解決測(cè)試過(guò)程中的抗干擾問(wèn)題，可使檢測(cè)設(shè)備變得更加輕便，簡(jiǎn)化了檢測(cè)操作方法，提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確度，能大大降低檢測(cè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度和檢測(cè)成本。
鑒于上述結(jié)論，可以選擇異頻法進(jìn)行變電站大地網(wǎng)接地阻抗的檢測(cè)。
