杆塔工频接地电阻测试
讲议
云南电力研究院
一、 接地电阻测试基本原理
接地电阻是电流I 经接地电极流入大地时接地极电位U 和Ｉ的比值，即I
U
R
。如图1所示，零电位区位于无穷远处，因此要直接测量电流注入点到无穷远处的零电位区的电位差U 在工程实际中无法实现。
为解决测量问题，引入了电流极C ，则地中电位分布如图2所示。由于电流极的引入，可把无穷远零电位面移到了电极连线中部，使测量电极与零电位区的电位差成为可能。
从图1、图2两条曲线对比可以看出：由于电流极的引入，使零位面移近了。但在同一注入电流I 下，有电流极存在时的接地电极和零位面之间的电位差要比无电流极在时小。
图1：半球形电极在地中的电位分布
图2：引入电流极后半球形电极在地中的电位分布
二、 接地电阻测试常用方法 1. 0.618法
0.618法测量接线如图3所示。
图3：0.618法测量接线示意图
假设接地极Ｇ为半径为a 的半球，则电压表量出GP 间电压，并由此得到的电阻值为：
)1111(2PC
GC GP D D D a R +--=
πρ （1） 但半球形接地极的实际接地电阻为：
a
R πρ
20=
（2） 要使测得的电阻R 符合R 0，则有：
0111=+--
PC
GC GP D D D （3） 令GC GP D D α=，则上式可得：
011
11=---α
α， α=0.618。 即电压极并不选择在50%D GC 的零电位面处，而是右移到61.8%的负电位处，则电压表的读数相应增大，从而补偿了由于零电位移近而带来的固有误差。因此0.618法又称为补偿法。
从上面公式推导可看出，0.618法是有使用条件限制的，即： （1）有完全同质的土壤；
（2）有足够大的间距，以便电极可采取半圆的形式； 2. 电位降法
当接地装置所处的土壤不均匀时，零电位区就会偏离0.618D GC ，此时，可将电压极沿直线方向，在
50%D GC 到80%D GC 范围内以5%D GC 的间距测量多个电压值，绘制电压变化曲线，找到零电位区，确定地网的接地电阻值，即电位降法。其试验接线如图4所示：
3. 30度夹角法
30度夹角法测量接线如图5所示
与0.618法推导方法完全相同，但有：
θcos 22
2GC GP GC GP PC D D D D D -+=
最终可得：
2
2
22)1(2)1)(1(cos +-++=
αααααθ 当电压极引线与电流极引线等长（即：1=α）时，0
3096.28≈=θ。 与0.618法相同，30度夹角法也有使用条件限制，即：
图4：电位降法测量接线示意图
图5：30度夹角法测量接线示意图
（1
）有完全同质的土壤；
（2）有足够大的间距，以便电极可采取半圆的形式；
由于云南山区地形复杂，30度夹角不易控制，建议在云南测量杆塔接地电阻时不宜采用该方法。 4. 钳表法
钳表法测量接线如图6所示，
则钳表测量值为：
()n x R R R R R //...////21+=测量
当并联杆塔足够多时，可认为 n R R R //...////21足够小，则x R R ≈测量；
因此，钳表法测量值不但包括了被测杆塔接地电阻，还包括了被测杆塔接地引下线与接地网的接触电阻、架空地线与杆塔的接触电阻、架空地线电阻、相邻杆塔的接地电阻等。要保证钳表法测量精度满足工程测试精度要求，必须满足以下条件限制：
（1）杆塔所在的输电线路具有避雷线，且多基杆塔的避雷线直接接地； （2）测量所在线路区段中直接接地的避雷线上并联的杆塔数量满足表1的规定。
图6：钳表法测量接线示意图
三、影响测量结果的因素
1.放线长度对测试结果的影响
从以上测试原理的介绍中可以看出，无论是0.618法还是30度夹角法，都要求有足够大的间距，以便电极可采取半圆的形式，才能保证测试精度满足工程精度要求。若放线长度过小，会造成测试值严重偏小。按DL/T 887-2004 《杆塔工频接地电阻测量》要求：电流极长度D GC取4L，最小不得小于3L；（L为杆塔接地装置放射形接地极的最大长度，如果被测杆塔无放射形接地极，则L按照不小于杆塔接地极最大几何等效半径选取。）表2：不同长度电流引线对测试结果的影响
表2为某杆塔不同长度电流引线下测量结果对比，该杆塔接地装置射线长度50m；从结果对比可以看出，由于电流测量引线过短，造成杆塔接地电阻测量值严重偏小，偏差达-39.3%。
目前，云南电网系统内采用的杆塔接地电阻测量仪器多为陕西贝特电力技术有限公司生产的M12124通过接地电阻测试仪。该仪器标配引线长度为40m，多数供电局采用标配引线进行杆塔接地电阻测量，引线长度不够是造成杆塔接地电阻测量结果偏小的首要原因。2.土壤不均匀对测量结果的影响
0.618法是基于理想半球形接地网、均匀土壤而得的。实际测量中，测量结果会受到土壤不均匀性的影响，造成不同布线方向测量值不同。土壤不均匀对于变电站、发电厂大型地网的影响较大，因此在进行大型地网接地电阻测试时一般不用0.618法直接测量，而是采用电位降法寻找零位区。对于杆塔接地电阻测量，由于杆塔接地装置较小，布线长度较短，土壤不均匀对测试结果影响较小，可直接采用0.618法直接测量。此处介绍土壤不均匀对测量结果的影响旨在使测试人员对测量结果偏差有所了解。
（1）垂直地面方向两层土壤状况下0.618法测量误差
垂直地面方向两层土壤如图7所示：
