大型接地网特性参数测试的技术要求
摘要：接地装置的状况直接关系到电力系统的安全运行，科学合理地测试接地装置的各种特性参数，准确评估其状况十分重要。

目前国内电力系统中接地装置的测试工作比较薄弱，一些关键的技术观念比较模糊，技术手段落后，工作方法上缺乏统一的规范和认识。

鉴于新版的DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》所涵盖的新技术、新观念，特根据当今接地测试技术发展的观念和趋势，结合一些实测案例说明接地装置的特性参数测量必要的技术要求。

关键词：接地装置特性参数变频抗干扰
一、接地网特性测试概述
接地网是由垂直和水平接地极组成的，供发电厂、变电所使用的，兼有泄流和均压作用的水平网状接地装置。

大型接地装置是指110KV 以上电压等级变电所或装机容量在200MW以上的火电厂和水电厂的接地装置，或者等效面积在5000㎡以上的接地装置。

大型接地装置特性的测试参数有接地阻抗、跨步电位差、接触电位差、电气完整性、场区地表电位剃度、转移电位等六项。

除了电气完整性，其它参数为工频特性参数。

DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》在接地特性参数测试方法上推荐使用三极法和直接测量法；取消了原导则中接地电阻四
极法测试、避雷线分流的处理，以及其他一些在实际中较难把握、很难实现的规定。

在输电线路杆塔接地阻抗测试部分中严格规范了钳表法的使用，对于不满足测试条件而获得的数据不能采信。

在土壤电阻率测试中增加了四极非等距法的内容。

并给出了各项测试结果的参考界定值;在技术观念上强调对接地装置的各项参数全面考核，综合判断，而不是片面强调某一项指标。

在测试仪器技术指标方面也有明确的要求，例如在接地阻抗测试方面：工频大电流法试验电流≦50A，异频法试验电流≦3A，接地阻抗测量值分辨率≧1mΩ，测量电压分辨率≧1mV，测量准确度不低于
1.0级，异频法使用的仪表应具有良好的选频特性等。

二、大型接地网的复杂性
1、在大型接地网中，工频零序电流、谐波电流、运行中的输电线路感应等对接地网特性参数测试存在着很大的干扰。

另外空间电磁场、天电辐射、广播通讯辐射、杂散干扰等对测量也有较大的影响。

在实际现场就可以验证这些干扰的存在，使用无抗干扰的普通高内阻电压表，按三极法方式接线，测试地网与辅助电压极之间的电压，就会发现表计有一定的电压数值显示，数值大小与布线方式、布线长短关系很大，干扰电压可能是几伏、几十伏甚至几百伏。

2、在接地网的接地阻抗测试中，接地阻抗Z应包括：电阻分量R、电抗分量X和角差Ф。

特别是大型接地网的接地阻抗中的电抗分量X有可能大于电阻分量R，因此在DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》中的“术语定义”将“接地电阻”改为“接地阻抗”。

传统意义上的“接地电阻”已不能全面反映接地的特性，因此接地网的参数测试中必须测量接地阻抗Z。

3、当今电网中的负载复杂，各种非线性负载给电网带来严重的波形畸变，也即电网污染；而波形畸变引起的谐波干扰频率具有不确定性，因此用45Hz、55Hz两点异频插值法测量接地阻抗（特性）在遇到同频率干扰时就会得到错误的结果。

4、测试时试验信号源的频率对接地网特性的测量有明显影响，一般来说在低频范围内接地阻抗随测试频率的升高而增大；国际大电网会议36.04.01接地工作组和DL/T475-2006《导则》都明确指出：接地网特性的测试频率与工频频率的偏差应△f≤±10Hz。

实践证明频率偏差在△f≤±5Hz范围内测量结果较好。

5、接地特性测量往往在不停电的情况下进行，测试时由接地极到辅助电流极、电压极的放线较长，感应的工频电压很高，有时可达几百伏，再加上地网中有较大的零序电流干扰，地网越大、放线越长带来的干扰就越大；然而接地特性的测量又要求测试仪器具有较高的灵敏度，例如跨步电位差的测量要求能准确测量几mV的信号，所以抗干扰能力不强的测试仪很难能胜任接地特性参数的测试任务。

三、传统的接地网特性测量方法
1、工频大电流法：最笨的一种方法，用增大试验电流来提高信噪比，由于试验电流大（DL/T475-2006《接地参数测量导则》要求＞50A），所以必须使用较粗的导线，实际现场放线困难，要求电源容量也很大，试验设备笨重；即便如此测量结果也不甚理想。

2、两点异频法：以PC－19测试仪为代表的国产仪器。

在40、60Hz（或45、55Hz）两点多次测量取平均，等效计算出工频下的Z50，由于测试频率不可选择，只能在两点测试的局限性，在遇到同（邻）频率干扰时就会得到错误的结果。

且灵敏度较低对测量的信号损耗较大，无法测量跨步电压、接触电压等微弱信号。

3、小电流异频法：以意大利产HT异频接地电阻测试仪为代表的进口仪器。

这类测试仪的测试频率只有一个固定的128Hz且测试电流只有10mA，测试频率与工频偏差太大并且测量部分的选频特性不好，在遇到同频率干扰时无法躲避，不适合测量大接地网接地特性，只能用于小型接地体的测试。

类似的仪器还有MEGGER公司的DET2/2异频接地电阻测试仪。

4、小电流阻频分析法：以奥地利LEM公司GEOXP测试仪为代表的进口仪器。

这类测试仪的测试频率范围大都在（40～280Hz）左右，一般取4个测量点做阻频分析，然后等效计算出工频下的Z50，由于测试频率不能连续变化且与工频偏差太大，再加上测量部分的选频特性不够好，测试电流也只有几mA到几十mA，在遇到同（邻）频率干扰或较大幅值干扰情况下，其测量结果有很大的偏差，使用范围有局限。

5、接地摇表：以国产ZC8为代表的老式手摇接地电阻测试仪，只适合单个接地极的测试，不能用于地网的测试。

四、大型接地网对接地特性参数测试的技术要求：
1）小电流、小功率，轻便且安全性高；符合DL/T475-2006《接
地装置特性参数测量导则》推荐的方式。

2）采用变频窄带技术实现极强的抗干扰能力。

3）测量时采用异频法，避开主源频率干扰。

采用数字带通滤波器，带通特性近似于理想曲线，保证测量时选频的准确性，如果干扰电流或电压的频率与注入信号频率相差1HZ，保证测量不到干扰电流或电压；
4）由于注入地网的电流频率可调——所以可测出接地系统的频率响应特性；
5）采用高保真、高稳定性的信号源，确保整个测试过程的准确性；6）采用直接测量方式，能直接读取接地阻抗Z、电阻分量R、电抗分量X及角差Ф，以便对地网状况进行分析。

7）电压测试回路的输入灵敏度足够高（≥100KΩ），以满足跨步电势、接触电试等微弱信号的测量工作
8）测量工作可在变电站正常运行的情况下进行；以提高供电可靠性，避免大面积停电带来的经济损失。

9）能全面测试接地系统特性，包括接地电阻、跨步电势、接触电试、接地体分流情况、地网电压分布特性，引下线导通情况。

10）且易重复测量，便于提高测量可信性；节省时间、金钱, 且操作简便。

五、大型接地网的接地特性参数测试案例
以目前在国内比较典型的几款测试仪器的功能做一比较：徐州金冠电子科技有限公司生产的JG9000变频接地特性测试系统，澳大利亚红相8000（S）发电厂、变电站接地网测试系统，奥地利LEM公司生产的GEOXP接地电阻测试仪。

功能比较
由以上测试数据可知具有选频测试功能的JG9000和8000S的测量结果很接近，可以有效的避开50HZ工频干扰，且重复性较好。

GEOXP不能选频测量，所以只有一个测量结果，且与其它测量结果比较有较大偏差。

有很强的干扰信号，在这种情况下测量变电站电位降必须有很好的抗干扰能力；具有选频测试功能的JG9000和8000S的测量结果很接近，可以有效的避开50HZ 工频干扰，且重复性较好。

GEOXP不能选频测量，只能测量干扰电压，所测干扰电压最高显示198V，最低显示16.5V且再重复测量时数值变化较大，因其电压测量分辨率最小为0.1V，所以根本无法测量mV级的电位降信号。

试结果影响不大，关键是这两种测试系统都具有很好的选频特性，对信号的衰减系数分别为60dB/Hz（JG9000）和42dB/Hz（8000 S），所以使用这两种测试系统具有小电流、小功率，轻便且安全性高的优势
六、结束语
由于接地网的复杂性，干扰信号往往比被测信号大的多，有时可能要大到几百甚至上千倍，所以接地特性参数的测试必须使用具有强抗干扰能力的测试仪器，否则很难得到真实可信的数据，测试仪器的选型没有必要迷信一些进口仪器，实践证明有些进口仪器根本不能满
足大地网参数的测试要求，大地网参数测试仪器的技术关键是抗干扰水平，也即变频窄带技术。

大量的现场实践证明，采用变频窄带技术的仪器其测试数据稳定性、重复性都很好。