接地电阻测试中的若干问题研究

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  摘要:在我国现阶段的变电站中,接地电阻是非常重要的组成部分。接地电阻的大小会对避雷器泄漏电流产生直接的影响,也关系着系统火线出现对地短路过程中,断路器是不是能够做到及时将电路断开。因此,如何有效进行接地电阻测试关系着变电站设备能否稳定运行。本文结合接地电阻测试常用仪器,探讨了接地电阻测试中所面临的常见问题及解决对策,以供参考和借鉴。
  关键词:接地电阻;测试;若干问题
  引言
  众所周知,接地电阻在电网系统中承担着重要的保护作用,要确保其安全高效运行,特别是在架空输电线路中,接地电阻的好坏会影响线路防雷水平和线路跳闸频率,而有些地区气候干燥、地表以石头砂石地貌为主要特征,土壤的电阻率比较高,就存在线路杆塔接地电阻测不出或者测不准确的问题。因此,选取有效的测试方法定期对接地电阻的各项性能进行测试校对,对不符合要求的接地设备进行大修或者技改是提高线路可靠性、减少事故、提高供电服务质量的有效手段。
  1接地电阻概念
  此文论述的接地电阻测试方法是依据《DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则》的要求。接地电阻指的是电力设备易触及的金属部件与接地端子或接地触点之间的连接电阻,而非供电系统中的保护接地电阻,它是评价电力设备易接地连续性的量化指标。接地电阻本身的量值范围属于低值电阻,低值电阻一般指的是1Ω以下的电阻,其量级可以与引线电阻和接触电阻数值相比。因此,消除引线电阻和接触电阻对测试结果的影响就成为测试低电阻时需特别加以考虑的问题。根据标准《DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则》规定的试验方法,在接地端子和易触及金属部件之间的连接电阻不能大于0.1Ω。
  2测试方法分析
  伏安法、三极法和钳表法是最常用的三种杆塔接地电阻测试方式。伏安法易受外界干扰,工作量大且操作繁琐,已不再使用。三极法和钳表法使用较多,它们各自都有优点和缺点,三极法测试方法简单、得到的结果较准确,但花费的人力物力也较多,效率不高;钳表法相对三极法更简洁,只需将钳表钳住接地线引下线就可以获得接地电阻数据,效率比较高,但可能会有一定误差。
  2.1三极法测试接地电阻
  三极法利用三个参数:接地装置、电流极和电压极,构成三个电极。在杆塔周围设置电压极和电流极,测出电压极P和接地装置G两者的电压差Ug,由接地装置流入地中的电流Ig可以由电流表测试,获得了Ug和Ig,利用欧姆定律Rg=Ug/Ig就可以求出接地电阻Rg。
  2.2钳表法测试接地电阻
  利用该方法进行接地电阻检测过程中,最为关键的环节是检测地点的选择,要求其必须选定在接地引入线处。利用两个电流钳所构成的闭合接地回路,开启仪表之后,仪器内部的电源会出现在钳形线圈的两个端点之处,利用接地连接线路上所出现的电流,借助于传感器可以对其大小进行检测,由此对回路的接地电阻值进行计算,达到测量的目的。钳表法测试原理是采用回路法,对安装有避雷线的多基杆塔且其避雷线直接入地的接地电阻进行测试,将被测杆塔、相邻杆塔、引线以及避雷线构成一个闭合回路。测试出整个回路的电阻,其中接地引下线以及避雷线电阻较小可忽略;而相邻杆塔基数多,其并联电阻值较小,也可以忽略掉,所以被测杆塔的接地电阻约等于测试回路的电阻。
  3测试环节中需注意的问题
  3.1接地电阻与土壤电阻率的关系
  当土壤含水量较低时,土壤电阻率就会升高,反之,其值就会降低。为避免气候干燥的地区,地表以石头和砂石为主,土壤的电阻率偏高的情况,在实际工作中,应选取一年中土壤含水量最少的月份来测试接地电阻,并且测得的数据小于或等于设计数据时,才可以认为满足设计要求。土壤含水量、温度和密度都会对土壤电阻率造成影响,含水量低、温度越低、土壤越稀疏,相应的土壤电阻率就越大;因此在土壤电阻率特别高的地方,可以采取提高土壤含水量和使用降阻剂的方式降低土壤电阻率,而食盐可以作为常用的降阻剂使用。
  3.2接地电阻的测试问题
  在实际测试中,我们必须采取正确的测试方法,否则测试结果的精确度将难以保证。应确保测试仪连接接地棒、被测接地体、以及辅助接地电极的三根导线无破损且绝缘性能很好,消除接触电阻这一因素。在导线连接使用之前,需要用相应工具清理被测接地体表面被腐蚀后产生的氧化物,严禁将接地棒和辅助电极放入回填土中以及化粪池附近。同时,在实际测试时,还要科学合理地确定导线横截面积,由公式(R=ρ(L/S))知,式中,R为电阻,ρ为电阻率,L导线长度,S为横截面积。由于电阻测试仪的读数包含测试导线的电阻,其结果使测试数据偏大,在实际项目工程和维护中,我们应尽量用具有较大横截面积的铜导线。笔者在工程项目中就遇到下面问题,用20m~40m的测试方法时,当辅助电极和接地电阻都正确连接时,接地电阻测试点都位于同一个区域内,前后两次选取的铜导线的横截面积分别是1.5mm2、6mm2,与被测接地体连接后,仪器给出的数据分别是0.8Ω、0.3Ω,二者有0.5Ω差距。不难得出,实际的测试数值与导线横截面积是一种反比例变化关系。所以,在实际测试时,导线横截面积取值越大,可以减小导线电阻对测试结果的影响。
  3.3仪器仪表的使用和保养问题
  仪器的存放地点不能随意选取,不能存放在湿度大、温度低的环境中,尽量保存在干燥的柜子里面,仪器内部感应线圈、计量指针以及放大设备等元器件才不会受潮和发霉,仪器的准确度才能得到保障,同时还要定期送到具有资质的部门进行检验和校对。使用仪器时,要按照操作手册和规范进行使用,记录要规范。需要留意的是,一般情况下,接地电阻测试仪都是一年进行一次检查,但如果在该年度中设备使用较频繁且使用及保养不当,仪表的准确性肯定会受到影响。此时用带缺陷的设备测试接地电阻时,势必会造成测试误差,该误差不容易被发现。实际工作中该类问题屡见不鲜,比如设计要求输电线路接地电阻小于1Ω,用有缺陷的设备测试出来的数据可能远远大于1Ω。对于类似问题,只有增加仪器检验校对次数,定期或不定期做好保养维护,条件允许可以采用两只及两只以上的测试设备进行测试,对测量数据进行对比,只有数据相近时,方可确定数据可靠。
  结语
  综上所述,在输电线路运维检修过程中,接地电阻扮演着重要角色,其质量优劣直接关系到线路防雷击的能力,正确的测试接地电阻是验证接地电阻能否达标的重要方式方法。而在我们实际工作中,因为地区差异性和季节更替,土壤电阻率会有差别和变化,这就要求我们更要科学规范合理的使用测试设备,消除人为因素,对文中提到的几个问题要引起重视,才能获得准确的测试结果,从而打造坚强智能電网。
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