架空输电线路接地电阻测量研究

方波力

摘 要 传统的架空输电线路接地电阻在实际的测量工作中，由于存在比较大的离散性和不准确性，因此直接影响着线路的防雷水平和雷击跳闸率的高低。针对上述问题，介绍架空输电线路接地电阻的测量方法以及测量误差产生的原因，从多个方面对接地电阻的测量技术进行分析研究，并针对减小测量误差、提高测量效率提出了相关改进措施。

关键词 架空输电线路 接地电阻 测量方法

中图分类号：TM862 文献标识码：A

1 架空输电线路接地电阻的测量方法

在目前的架空输电线路接地电阻的测量中，通常采用的是交流电，使用ZC-8型接地电阻测量仪进行测量。

当电流经过接地体流入大地时，接地体两端的电压U和电流的比值就是接地电阻的值。接地体不一定完全规则的，这里为了计算简单，不妨假设接地体为半球形，则与球心距离为的球面上的电流密度： =

其中：为流经接地体的电流大小；为球面到球心的距离；为与球心距离为的球面上的电流密度。

则电场强度 = .，其中：为土壤的电阻率，因为电场中两点之间的电势差等于场强在这两点的线积分，因此，如果规定无穷远处为电势0点，则与球心距离为处与地之间的电压： = = = 。结合上面二式可得电极1和电极2之间的电势差： = （）。由电极3作用而产生的电极1与电极2之间的电势差： = （）。由叠加原理可知实际电极1和电极2之间的电势差： = + = （） + （）。所以，电极1和电极2之间的接地电阻值： = = （） + （）。接地体的实际电阻： = 。由上面的分析过程可知，要使接地电阻的测量值与理论值 相等，须使= ，也就是说，如果不把电流极放在无穷远处，则必须把电压极置于电流极和接地体之间并且距离接地体0.618处。因此，这种方法测量方法叫作0.618法或者补偿法。

2 测量误差

2.1 土壤分布不均匀

一般电位降法更为常用，就是让电位极从接地体处开始向外移动，记录下每一处的阻抗值，然后画出随电位极间距变化的曲线。由于电压极的电势0点等诸多指标受土壤情况的变化的影响，因此，土壤分布不均会对这种方法的测量结果产生影响，会增大测量误差。

2.1.1 电压极的位置与土壤结构的影响

为了方便分析，不妨假设有上下两层土壤分布，电阻率分别为和，这里定义衡量土壤均匀度的量=（）/（+），=0时表示土壤均匀。当=0并且电压极和接地体之间的距离为电流极和接地体之间距离的0.618倍时，就能准确测量出接地电阻的值。在这种上下两层分布的土壤中，如果上层土壤的厚度和电流极的长度相当，电压极的位置就会受K值的影响，而不一定就是0.618处了；如果上层的电阻率小于下层，那么电压极和接地体之间的距离就会在0.618的基础上增大。所以，如果土壤具有上述分布，按照0.618法的原则来确定电极的位置就会使接地电阻的测量值与实际值偏差增大。

2.1.2 土壤横向分层的影响

设为地网等值半径，则电压极与地网之间的距离为6.18，电流极与地网之间的距离为10。如果土壤均匀或者土壤的水平分界面与地网之间的距离很大，那么用0.618法测出的接地电阻值等于实际值。而实际上，当电流极所处位置的土壤电阻率较大时，测量值大于实际值；当电流极所处位置的土壤电阻率较小时，测量值小于实际值。当值从-0.95变化到0.95时，相对误差从0.9变化到-0.1。

2.1.3 土壤纵向分层的影响

电压极与地网之间的距离为6.18，电流极与地网之间的距离为10。测量误差受值的影响，当上层土壤的电阻率大于下层时，测量值大于实际值，当值从-0.95变化到0.95，相对误差从0.07变化到-0.37；当上层土壤很薄或很厚，可以近似认为土壤均匀分布，此时值为0，测量值等于实际值。

2.2 设备精度和偶然因素

测量设备的精度过低会导致接地电阻的测量值与真实值偏差较大，为了尽量减小误差，在测量时应尽量选用精度较高的测量设备，测量前对设备进行校准。测量时外界的干扰也是使测量值与真实值之间偏差增大的因素之一，因此，要采用多次测量求平均值的方法来降低偶然因素对测量误差的影响。

2.3 土壤湿度

接地电阻的测量值规定为土壤干燥条件下所测得的值，而土壤湿度受季节、气候、地形等自然因素的影响，不同土壤湿度下的测量值会有所不同，这样土壤湿度就会增大测量误差。因此，在得出最终的测量值时，要根据土壤湿度来进行校正。

3 改进方案

3.1 采用intelliGMS智能接地电阻测量系统

intelliGMS系统由变频接地电阻测量系统和分析软件两部分组成，它能自动排除干扰并分析接地电阻的真实值，能有效地减小上述因素产生的测量误差。该系统结合了计算机技术，在实际的测量工作中，大大减小了工作量，提高了工作效率和精确度。

3.2 减小零序电流的干扰

在实际的测量中，一般采取以下措施来减小或消除零序电流对测量结果的影响。（1）尽量增大通入接地体的电流；（2）测出源干扰后的零序干扰电压，根据测量结果估算干扰电流；（3）两次测量，先测出电源正向升流时的，再测出电源反向时的，设校正后的电压为，那么零序干扰电压为： = ；（4）使用三相电压（电压值分别为、、）对一个测点分别测量三次，设测得的电流分别为、、，然后算出接地电阻： = 用这种方法可以消除零序电流对测量结果的影响。

3.3 防止引线互感

在测量中，如果两根引线距离过小，就会发生互感，产生的互感电流就会会测量产生干扰。所以在布线时通常采取以下方法：（1）用一根架空线作为电流线，电压线直接布置在地面，距离5～10米；（2）用三角形法布置电极，这样布置电压线和电流线之间的距离比较大，产生的互感非常微弱，可以忽略其影响；（3）采用“四级法”进行测量。

4 总结

对于架空输电线路来说，科学合理的设置接地电阻的阻值直接影响着线路防雷水平和雷击跳闸率的高低。因此在实际的测量工作中，要尽力减小或消除误差，在测量时可以采用智能接地电阻测量系统intelliGMS、并采取减小零序电流的干扰、防止引线互感等措施来进行测量，这些都是行之有效的方法。

参考文献

[1] 尹创荣.东莞电网输电线路防雷运行分析及对策[J].广东电力，2010（4）.

[2] 何宏明，樊灵孟，钟定珠，等.分层土壤状况下地网接地电阻测量误差分析[J].广东电力，2003（1）.

[3] 陈宇民，施勇，张鹏.杆塔工频接地电阻测试与误差分析[J].云南电力技术，2008（4）.