近期雷暴災(zāi)害，如何選購(gòu)接地阻抗測(cè)試儀

概述：
BYJD-5A接地阻抗的測(cè)試儀

接地阻抗測(cè)量中的下列問(wèn)題進(jìn)行探討：

相關(guān)規(guī)程

影響測(cè)量的因素及其對(duì)策

對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求

常見(jiàn)問(wèn)題及解答

常見(jiàn)各類測(cè)量?jī)x器的原理及優(yōu)缺點(diǎn)

如何檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x器

一、相關(guān)規(guī)程

   我國(guó)關(guān)于接地阻抗測(cè)試的相關(guān)規(guī)程有：國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17949.1-2000《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》，電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》。

二、影響接地阻抗測(cè)量的因素及其對(duì)策

現(xiàn)有測(cè)量方法的導(dǎo)出是基于以下兩個(gè)假設(shè)：1、土壤電阻率均勻；2、接地裝置為半球體。實(shí)際情況是這兩個(gè)條件一個(gè)也滿足不了。因此實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量向這兩個(gè)條件靠攏，這兩個(gè)條件滿足的越好則測(cè)量結(jié)果越準(zhǔn)確。掌握了這一原則，很多現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題可迎刃而解。

1、土壤電阻率不均勻的影響

    土壤電阻率的不均勻必然帶來(lái)方法誤差，且無(wú)法消除。實(shí)際測(cè)量時(shí)應(yīng)盡量朝土壤電阻率相對(duì)均勻的方向放線。由于表層土壤電阻率一般比底層高，因此輔助接地樁也要相應(yīng)埋入一定的深度。

2、地網(wǎng)形狀的影響

   實(shí)際地網(wǎng)一般不是半球體，因此也會(huì)帶來(lái)方法誤差。輔助電極地網(wǎng)的距離越遠(yuǎn)，此項(xiàng)誤差越小。因此實(shí)際測(cè)量中，電流極應(yīng)布置得盡量遠(yuǎn)，通常電流極與被試接地裝置邊緣的距離應(yīng)為被試接地裝置最大對(duì)角線長(zhǎng)度D的4倍以上。

3、電流線和電壓線互感的影響

    電壓線和電流線存在互感，測(cè)試電流在電壓回路感應(yīng)出電壓，因此測(cè)量結(jié)果包含了互感部分。減小互感影響的最好辦法是采用夾角（如3O°）布線，或者平行布線時(shí)增大電壓線與電流線間的距離，或者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布線情況估算出互感系數(shù)M，再將其影響從測(cè)量結(jié)果中扣除1。另外，采用架空線路的兩相作試驗(yàn)引線時(shí)互感很大，帶來(lái)的測(cè)量誤差也很大，故不宜采用。

    有人曾提出使用功率表法（或相位角法）來(lái)消除互感的影響。事實(shí)上，由于地網(wǎng)存在電感，接地阻抗(但習(xí)慣上仍稱之為接地電阻)是由電阻和電抗兩部分組成，因此此法在消除互感影響的同時(shí)也將地網(wǎng)電抗排除在外，使得測(cè)量結(jié)果偏小。

4、現(xiàn)場(chǎng)干擾的影響

    實(shí)際測(cè)量時(shí)會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)工頻及其諧波干擾，還有無(wú)線電射頻干擾。工頻及其諧波干擾主要是由系統(tǒng)零序電流和諧波電流在地中分布引起，另外高壓線路也可通過(guò)電容耦合到測(cè)量回路造成干擾，輸電線路中的工頻電流也可通過(guò)互感耦合到測(cè)量回路而造成工頻干擾。由于電壓測(cè)量端是高阻輸入端，更易受到干擾。一般工頻干擾電壓在10V左右，有時(shí)甚至高達(dá)30V。工頻干擾電流一般在2A以下。

    抑制現(xiàn)場(chǎng)干擾影響的方法有：大電流法、倒相法、異頻法。

大電流法通過(guò)加大測(cè)試電流來(lái)提高提高信噪比從而減小測(cè)量誤差，這種方法由于采用了很大的測(cè)試電流（一般不小于50A），使得設(shè)備非常笨重、布線勞動(dòng)量大、耗時(shí)耗力，且抑制干擾效果并不理性。例如，對(duì)于接地阻抗為0.5Ω的地網(wǎng)，采用50A電流測(cè)試時(shí)信號(hào)電壓為25V，10V工頻干擾電壓引起的最大誤差為40%

倒相法、三相電流測(cè)試法等抗干擾措施在理論上可以消除外界工頻干擾的影響，但長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，其效果并不理想。究其原因，此類抗干擾措施的假設(shè)前提條件是：外界干擾是純正的工頻正弦波，且在測(cè)試期間保持穩(wěn)定不變，顯然，實(shí)際系統(tǒng)情況并非如此�？傊�，由于工頻電流法的試驗(yàn)電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同，同頻率的外界工頻干擾信號(hào)難以被剔除，再加上干擾信號(hào)中的諧波、高頻和直流等成分的影響，必然導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)很大誤差。

為了有效解決現(xiàn)場(chǎng)干擾對(duì)接地阻抗測(cè)量的影響，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI／IEEE 81：1983中較早提出了異頻法，即注入電流的頻率不同于電網(wǎng)頻率。中國(guó)在2OOO年發(fā)行的新版國(guó)標(biāo)中引用了該標(biāo)準(zhǔn)。采用異頻法，不僅解決了地中零序電流的干擾，而且高頻干擾、帶電運(yùn)行線路的干擾也迎刃而解。異頻法是通過(guò)改變測(cè)試電流的頻率來(lái)避開(kāi)工頻干擾，由于信號(hào)頻率與干擾頻率不同，就可以通過(guò)成熟的軟硬件濾波技術(shù)來(lái)濾除干擾的影響。綜合起來(lái)，異頻法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）電流極引線采用小線徑導(dǎo)線即可。與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，極大地減少了導(dǎo)線成本，降低了布線時(shí)的勞動(dòng)強(qiáng)度；（2）測(cè)量時(shí)只向地網(wǎng)注入很小的電流（通常小于10A），對(duì)系統(tǒng)的安全運(yùn)行沒(méi)有影響，可在不停電情況下使用。（3）具有極強(qiáng)的抗干擾能力。由于具有這些優(yōu)點(diǎn)，異頻法測(cè)試已被國(guó)內(nèi)外專家廣泛接受和采用。

三、對(duì)測(cè)量?jī)x器的要求

接地阻抗測(cè)試儀是測(cè)量接地裝置的接地阻抗的專用儀器，使用它可極大地方便現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，降低人為誤差。良好的接地阻抗測(cè)試儀應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：

1、可輸出頻率為40～60Hz的正弦波測(cè)試電流，以滿足工頻等效性要求。

接地阻抗是復(fù)數(shù)阻抗，它不僅包含電阻分量，還包含與頻率有關(guān)的電抗分量。因此測(cè)試頻率對(duì)測(cè)試結(jié)果有較大影響，測(cè)試頻率與工頻（50Hz）相差愈大則測(cè)量誤差愈大。為此，我國(guó)新標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006規(guī)定了測(cè)試頻率應(yīng)在40～60Hz之間。

２、具有較高的阻抗測(cè)量精度和穩(wěn)定性。

３、具有良好的抗干擾能力，包括對(duì)工頻干擾及其諧波和射頻干擾的抑制。

四、常見(jiàn)問(wèn)題及解答

    1、針對(duì)某一具體的接地裝置（包括地網(wǎng)），應(yīng)采用什么方法并選用什么樣的儀器進(jìn)行測(cè)量？

    解答：推薦使用采用異頻法原理的接地阻抗測(cè)試儀進(jìn)行測(cè)量。應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)干擾大小和要求的測(cè)量精度來(lái)確定所需的測(cè)量?jī)x器。對(duì)于大型地網(wǎng)，規(guī)程DL/T475-2006推薦采用異頻法測(cè)試時(shí)的測(cè)試電流為3A～20A，測(cè)試頻率應(yīng)為40～60Hz.對(duì)于桿塔，可采用較小的測(cè)試電流。

    不推薦使用接地?fù)u表或者鉗形接地表進(jìn)行測(cè)試，理由請(qǐng)參見(jiàn)本文中的“常見(jiàn)的各種測(cè)量?jī)x器的優(yōu)缺點(diǎn)”。

    2、測(cè)試電流是否越大越好？

解答：測(cè)試電流并非越大越好，測(cè)試電流滿足實(shí)際抗干擾要求即可。測(cè)試電流越大，要求的測(cè)試電流線也越粗，導(dǎo)線成本也越大，同時(shí)布線更加費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且由于向地網(wǎng)注入的電流大而引起地電位升高，可能會(huì)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

3、選購(gòu)測(cè)量?jī)x器時(shí)應(yīng)該考慮儀器的哪些技術(shù)指標(biāo)？

解答：應(yīng)重點(diǎn)考慮儀器的測(cè)量精度和量程、抗干擾能力、測(cè)試頻率和輸出電流波形，其次是輸出電流大小。

4、應(yīng)如何檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x器？

解答：請(qǐng)參見(jiàn)本文中的“如何檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x器”。

    5、為何用同一臺(tái)儀器進(jìn)行多次測(cè)量，而各次結(jié)果相差很大？

    解答：主要是儀器抗干擾能力不強(qiáng)引起，現(xiàn)場(chǎng)干擾的隨機(jī)性引起儀器測(cè)量結(jié)果的不穩(wěn)定。

    6、為何同一地網(wǎng)、相同的布線，用不同型號(hào)的儀器測(cè)量結(jié)果不一樣有時(shí)甚至相差很大？到底應(yīng)該相信哪個(gè)結(jié)果？

    解答：可能原因有：

   （1）不同型號(hào)的儀器測(cè)量精度不一樣。

   （2）不同儀器采用的測(cè)試頻率不一樣。由于接地阻抗不僅有電阻分量，還含有與頻率相關(guān)的電抗分量，故不同的測(cè)試頻率可導(dǎo)致不同的結(jié)果。

   （3）有的儀器存在設(shè)計(jì)上的缺陷。如有的儀器在輔助電流極接地較大時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)確，而通常實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)儀器時(shí)并未加入電流極模擬電阻Rc。

   （4）不同儀器的抗干擾能力不一樣，有的儀器在現(xiàn)場(chǎng)干擾大時(shí)測(cè)量不準(zhǔn)確。

    遇到這種情況時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試人員往往不知道該相信哪個(gè)儀器的測(cè)量結(jié)果，有的甚至僅憑直覺(jué)來(lái)判斷，有的用少數(shù)服從多數(shù)的原則，這些都不是科學(xué)的方法。正確的方法應(yīng)該是對(duì)儀器進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗(yàn)，包括抗干擾能力試驗(yàn)、電流極電阻Rc模擬試驗(yàn)等，顯然我們應(yīng)相信在各種條件下均能準(zhǔn)確測(cè)量的儀器。

    7、為何同一接地網(wǎng)向不同的方向放測(cè)量線，其測(cè)試結(jié)果有差別，特別是在山區(qū)地形這種現(xiàn)象很突出？

    解答：出現(xiàn)這種情況的主要原因是不同方向的土壤電阻率不一樣。還有一種原因就是：由于地網(wǎng)形狀的不規(guī)則導(dǎo)致從不同方向放線時(shí)電流極至地網(wǎng)中心的距離或者電位極至地網(wǎng)邊緣的距離不一樣。

    8、為何有時(shí)發(fā)現(xiàn)輔助接地極打入地下深度不一樣時(shí)測(cè)量結(jié)果不一樣，輔助接地極到底應(yīng)該打多深？

    解答：如前述，現(xiàn)有測(cè)量接地阻抗的方法基于兩個(gè)假設(shè)，其一是土壤電阻率均勻，即處處相同。但是實(shí)際土壤往往是分層結(jié)構(gòu)，不同深度的土壤電阻率不同，特別是土壤表層由于干燥通常電阻率很大，當(dāng)接地樁打入較淺時(shí)測(cè)量結(jié)果誤差很大。推薦的輔助電極埋入地下深度應(yīng)與被測(cè)地網(wǎng)的埋深相當(dāng)。

    9、應(yīng)該如何根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)布線？如何確定電流極和電壓極位置？

解答：首先應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)確定布線方向。在現(xiàn)場(chǎng)條件允許時(shí)盡量采用30°夾角法。

再根據(jù)地網(wǎng)的最大尺寸D確定電流極C的位置，電流極C距地網(wǎng)中心的距離dCG應(yīng)大于4D，更遠(yuǎn)的距離更好。

最后根據(jù)dCG和布線角度來(lái)確定電位極的位置P。

五、常見(jiàn)的各種測(cè)量?jī)x器的優(yōu)缺點(diǎn)

目前市場(chǎng)上測(cè)量接地阻抗的儀器儀表很多，根據(jù)測(cè)量原理大致可分為三類：鉗形接地電阻測(cè)試表（以下簡(jiǎn)稱鉗形表）、接地?fù)u表、異頻接地阻抗測(cè)試儀。

1、鉗形表。

鉗形表利用互感器原理，將測(cè)試回路等效為單匝線圈，它測(cè)量的實(shí)際上是整個(gè)回路的阻抗。其優(yōu)點(diǎn)是不需布線，測(cè)試簡(jiǎn)單。

鉗形表測(cè)量的并非桿塔的接地阻抗Zg，而是整個(gè)回路阻抗Z回路，回路阻抗可近似看著由接地阻抗Zg、線路阻抗Z導(dǎo)線和其他桿塔的并聯(lián)接地阻抗Z‖組成，一般可寫成下面的近似式子：

Z回路 = Zg + Z導(dǎo)線 + Z‖

由上式可知，只有在Z導(dǎo)線 + Z‖很小時(shí)，鉗形表的測(cè)量值才近似等于被測(cè)接地阻抗值Zg。

另外，鉗形表采用的測(cè)試頻率過(guò)高，一般在100Hz以上，有的甚至達(dá)到1kHz，如此高頻率下測(cè)得的阻抗顯然與要求的50Hz下阻抗相差甚遠(yuǎn)。

鉗形表還有一個(gè)缺點(diǎn)就是測(cè)量精度差，一般只能分辨到0.1Ω，這是由于其測(cè)試電流過(guò)小所至。

鑒于這些缺點(diǎn)，鉗形表不能用于中大型地網(wǎng)的測(cè)試，最多只能用于桿塔接地阻抗的粗測(cè)。

2、接地?fù)u表。

以ZC-8型為代表的接地?fù)u表具有體積小、便于攜帶的優(yōu)點(diǎn)，然而其缺點(diǎn)也十分明顯，主要有：

（1）它是根據(jù)測(cè)量純電阻的原理設(shè)計(jì)，測(cè)量帶有電抗分量的接地阻抗時(shí)必然不準(zhǔn)確。

（2）由于靠手搖發(fā)電，輸出的測(cè)試電流頻率通常在100Hz以上且不穩(wěn)定，故無(wú)法滿足接地阻抗測(cè)量的頻率要求。

（3）接地?fù)u表無(wú)抗干擾措施，現(xiàn)場(chǎng)較小的干擾就會(huì)帶來(lái)較大的誤差。

 總之，接地?fù)u表屬于淘汰產(chǎn)品，不推薦繼續(xù)使用。

3、異頻接地阻抗測(cè)試儀。

如本文第二節(jié)所述，異頻法具有諸多優(yōu)點(diǎn)，是測(cè)量各類接地裝置（特別是大、中型地網(wǎng)）的接地阻抗的最佳方法。異頻接地阻抗測(cè)試儀利用異頻法原理，集異頻電源、輸出隔離、電流電壓信號(hào)采集與濾波電路、微電腦、數(shù)字濾波器、人機(jī)接口等于一身。

異頻接地阻抗測(cè)試儀的關(guān)鍵技術(shù)是變頻電源技術(shù)和抗干擾技術(shù)。

六、如何檢驗(yàn)測(cè)量?jī)x器

本節(jié)將討論如何檢驗(yàn)接地阻抗測(cè)試儀，由于異頻法的優(yōu)越性和廣泛使用，本文只討論異頻接地阻抗測(cè)試儀的檢驗(yàn)問(wèn)題。

選擇接地阻抗測(cè)試儀應(yīng)重點(diǎn)注意儀器的以下技術(shù)指標(biāo)：

1、儀器是否能測(cè)試儀各類接地裝置的工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、轉(zhuǎn)移電位、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度等工頻特性參數(shù)以及土壤電阻率。

2、測(cè)試電流波形和頻率、輸出電流能力、測(cè)量精度、量程、抗干擾能力等。

儀器的檢驗(yàn)應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

1、測(cè)試電流頻率和電流波形檢驗(yàn)

   將干擾電壓和干擾電流調(diào)節(jié)到零，啟動(dòng)儀器進(jìn)行測(cè)量，通過(guò)示波器觀察電流波形是否為正弦波，測(cè)量頻率是否為標(biāo)稱的輸出頻率。

2、測(cè)試電流強(qiáng)度檢驗(yàn)

   通過(guò)交流電流表A可知儀器輸出的測(cè)試電流。

3、準(zhǔn)確度檢驗(yàn)

   接好線路后，進(jìn)行多次測(cè)量，將各次測(cè)量結(jié)果Zm與標(biāo)準(zhǔn)值ZN比較，檢查各次結(jié)果是否在誤差范圍內(nèi)。

發(fā)布時(shí)間:2011-8-17 訪問(wèn)次數(shù):4335