远离夹角法测试高铁牵引变电所接地阻抗方法探讨

吴向阳

（中铁电气化局集团第一工程有限公司，北京100070）

1 引言

接地装置的测试是整个铁路牵引变电所交接试验中的重要组成部分，也是判断接地装置是否投入运行的重要依据。随着铁路智能变电所的建设以及大量智能装置的实施应用，对接地装置的要求也越来越高，因此，正确测试、判断并分析接地网的各项参数是否都满足要求显得越来越重要。本文结合高速铁路牵引变电所的建设施工进行接地参数测试方面的测试工作，对铁路牵引变电所的接地装置测试工作具有很强的指导意义。

2 接地装置测试方法

2.1 直线法测试接地电阻

直线法是补偿法中的一种常用测试方法，也叫0.618 法，意思是如果电流极布置于无穷远处，则电压极必须放在电流极与被测接地体两者中间，距接地体0.618d13 处，即可使得接地体的真实接地电阻值与测量值相等，也就是在接地装置和电流极构成的直线上，寻找电位“过零点”[1]。测试原理如图1所示。

2.2 30o 夹角法

30°夹角法是补偿法的另一种形式，将电压极与电流极呈30°夹角布置。在此不再详细叙述。

图1 直线法接地阻抗测试原理图

2.3 远离夹角法

远离法是基于零电位参考点的物理定义，而实际测量不可能将电压极布置到无穷远处，只能将电压极布置在距离接地网一定距离处，在测试中也可以接受，但是由于不是无穷远处，测量结果将导致接地网与电压极之间电位差变小，该值可以通过修正得到接近真实的接地电阻值。

修正公式如下：

式中：θ——电流线和电压线夹角；Z′——接地阻抗测试值。

修正得到接地阻抗值为Z=49.53mΩ。

反向法是远离法的特例，电压极和电流极方向相差180o，同时，电流测试线和电流测试线之间的互感影响大大减少。

上面第一种、第二种方法是基于土壤电阻率均匀的前提下得到的方法，而远离法是克服土壤不均匀影响的有效方法，对于大型接地装置来说，110kV 及以上电压等级变电站的接地装置，装机容量在200MW 以上的火电厂和水电厂的接地装置，或等效面积在5000m2以上的接地装置，根据GB 50150—2016 电气装置安装工程电气设备交接试验标准和DL/T 475—2017 接地装置特性参数测量导则推荐应用远离法进行测试[2]。

3 接地阻抗测试

下面以商合杭高铁安徽段某牵引变电所接地阻抗测试工作为例进行介绍。

采用远离夹角法进行测试试验的原理如图2 所示。

图2 远离夹角法测试原理图

经过测量，接地网的最大对角线D 长度为132m，现场放线和角度均采用GPS 进行测试，实测得到数据：电流极距地网边缘d电流=270.08m≈2.05D，d电压=279.86m≈2.12D，电压极-地网连线与电流极-地网连线角度为84.31°。

接地阻抗测量结果如表1 所示。

表1 接地阻抗测量结果

因此，采用夹角法测量的接地阻抗值为34.60mΩ，采用电流极和电压极对换后实际结果基本一致，结果真实可信。另外，需要将测试结果按照前述修正公式进行修正，修正得到修正阻抗值为49.53mΩ。

由于此牵引变电所外线路220kV 外线路已经带电，高铁此区段内接触网已经带电，故综合接地系统已经带电，所以需要测试分流相量，需要测试2 个220kV 进线门型架构以及接入牵引变电所的PW 回流、轨回流、地回流等连接高铁的综合接地系统。采用柔性罗格夫斯基线圈进行分流相量测试，测试结果如表2 所示。

表2 分流相量测试表

4 结论和建议

①因接地电阻是客观存在的，应该因地制宜地合理选择测试方法和测试设备仪器，对于高铁牵引供电系统中由于分区所和AT 所地网面积较小，可以采用直线法和30°补偿法，并考虑土壤电阻率均匀的情况下，可以采用ZC-8 等测试仪器，较为快速地得到测试结构，而对于220kV 牵引变电所以及在27.5kV 断路器室外布置的情况下，接地网面积增大，应优先考虑采用远离夹角法，并采用类工频测试仪器，经过修正后可以得到接近真实的接地阻抗值。

②通过上述地网测试可以发现，接地分流相量不容忽视，尤其在高铁开始联调联试以及试运行或外电源线路带电的情况下，分流情况直接影响测试结果。此外，在接地网建施工后应尽快进行一次接地网阻抗的测试，避免日后返工造成不利影响，同时，对于临近城区以及化工等大型工厂产业区仍需要考虑分流向量的影响，测试布线时尽量不要去地中管道，应使线路平行且要保持足够的间距。