输电线路杆塔接地电阻测试方法的配合使用

输电线路杆塔接地电阻测试方法的配合使用

所属分类: 技术前沿  来源: 《电器工业》杂志   更新日期: 2011-12-07

         摘要：本文通过对摇表、钳形接地电阻测试仪测试输电线路杆塔接地电阻的工作原理进行分析，对两种测试方法测得的数据进行分析并比较两种测试方法的优劣，进而简述两种测试方法的配合使用与注意事项，为我们测试、处理输电线路杆塔接地电阻超标提供了一个实用的方法。
         关键词：输电线路　接地电阻　摇表　钳形接地电阻测试仪

         1 引言
         2010年7月黄丹电厂到高坝子变电站110KV出线34号杆处一根架空避雷线因雷击断裂，并出现输电线两相绝缘子闪络烧伤痕迹，造成线路停运2天。2011年雷雨季节之前，为了避免再次出现雷击事故，我们根据厂部的要求对全线各杆塔的接地电阻进行了测试，通过测试我们发现了存在的一些问题：有的杆塔接地极对地电阻超标；有的接地线与杆塔的连接螺栓处锈蚀严重，接触电阻很大；有的连接螺栓松动已形成开路；有的接地线靠近地面的部份由于电化学腐蚀接地线已经很细，甚至有的已断裂。在测试中我们分别使用了传统的接地电阻测试摇表与钳形接地电阻测试仪进行测量，通过对其结构和工作原理的分析与测试方法进行比较，但重点不是研究测试方法是否正确，主要目的是探索工作中我们如何测试与处理输电线路杆塔接地电阻超标的问题，为我们工作提供了一个实用的方法。
         2 传统的接地电阻测试摇表与钳形接地电阻测试仪各自的工作原理
         2.1 传统的接地电阻测试摇表结构和工作原理
         我们使用的传统的接地电阻测试仪是上海康海仪器仪表有限公司生产的ZC29B-1型摇表，测量范围0～1000Ω。测试仪由手摇发电机、电流互感器、滑线电阻及检流计等组成。全部机构装在塑料壳内，外有皮壳便于携带。附件有2个辅助探针和3根导线。

         测试前首先打开杆塔接地线与杆塔的连接螺栓，然后将接地摇表的E端连接到接地极，P端和C端分别与20米长导线的电位探针、40米长导线的电流探针相连接。
         测试时，发电机摇柄以每分钟150转的速度转动，产生105～115赫兹的交流电，此电流从发电机经过一个电流互感器一次绕组、接地极（被测物）、大地和电流探针返回到发电机形成回路，在电流互感器二次绕组上产生一个电流，此电流带动指针偏转，通过可调电阻，使指针指零，即使检流计到达零位，从而读出一个电阻值，此电阻值可近似认为是杆塔的接地电阻值。这种测试方法测得的是杆塔的接地极的接地电阻，但杆塔顶部的架空地线与接地极之间的电气导通性没有检测。按照DL887-2004 杆塔工频接地电阻测量规程中的规定：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。
         2.2 钳形接地电阻测试仪结构和工作原理
我们使用的钳形接地电阻测试仪是广州市铱泰电子科技有限公司生产的ETCR2000C+型，外形象一只钳形万用表，其测试电阻值的基本原理是测量回路电阻（见下图2）。钳表的钳口部分由电压线圈及电流线圈组成。电压线圈提供激励信号，并在被测回路上感应一个电势E。在电势E的作用下将在被测回路产生电流I。钳表对E及I进行测量，并通过公式R=E/I即可得到被测电阻R。

　　　　　　

图2 ETCR2000C+型钳表测电阻
         对输电线路杆塔接地，由于它们通过架空避雷线连接，组成了接地系统，当用钳表测量时，其测量原理图如下：

 

 

         图3 ETCR2000C+型钳表测量杆塔接地电阻原理图
         从上图3可知，测量回路由以下5部份组成：
         a.　R接地电阻是待测的杆塔接地极的对地电阻。
         b.　R大地是大地的电阻，通常远小于1Ω。
         c.　R并＝R1// R2//……Rn是该线路其余各基杆塔接地电阻并联值，输电线路杆塔基数一般较多，所以并联电阻值很小。
         d.　R避雷线是架空避雷线的电阻，通常也远小于1Ω。
         e.　R接地线是接地线与接地极、接地线与架空避雷线等处的接触电阻和接地线自身电阻之和，在接触良好时（R接地线≈0），可忽略不计；但当接触不良时则有可能很大（R接地线反映了架空地线与接地极之间的电气导通性能否满足要求）。
         可知表读数：R读数＝R接地电阻+R大地+ R并+R避雷线+R接地线≈R接地电阻+R接地线。也就是说，所测得的电阻值是该基杆塔接地极的对地电阻和接地线电阻的和。这种测试方法检测的是整过雷电流泄放通道是否良好，比仅测杆塔接地极的对地电阻更符合DL887-2004 杆塔工频接地电阻测量规程中的规定：接地极或自然接地极的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。
         3 两种方法测试数据分析
         2011年5月4日－5月20日我厂组织人员对黄丹电厂至高坝子变电站110kV输电线路部份杆塔接地电阻进行了测试（总共有94根杆塔）。因为杆塔形式为门形双杆或铁塔，每基杆塔有2根接地引下线，而且接地线与杆塔的连接处由于螺栓锈蚀严重，无法拆开。下表1是部份杆塔分别用传统接地摇表与钳形接地电阻测试仪测得的数值，其中左右指的站在两杆中间面向大号侧电杆，区分的是左边还是右边杆。
         表1　黄丹电站至高坝子变电站输电线部份杆塔接地电阻

         备注：N29（铁塔）用ETCR2000C+型钳表测试为0.3Ω，这是未解开另一根接地线与杆塔的连接螺栓时的测试数据，当解开另一根接地线与杆塔的连接螺栓时测得接地电阻为19.0Ω。
         从上表1可知用钳表测得的数据比用传统接地摇表测得的数据整体偏大。根据前面两种测试方法的原理可知，用钳表测得的电阻值反映了雷电流泄放通道是否良好。用传统接地摇表测量时因接地线与杆塔的连接螺栓无法拆开，那么用摇表测得的接地电阻是所有杆塔接地电阻并联后的电阻值，在各处连接良好的情况下应该电阻值很小才对，但有的还比较大（超过DL/T621-1997交流电气装置的接地规程中规定的:架空线路杆塔保护接地的接地电阻不宜大于30Ω），说明不仅本杆塔接地体的接地电阻超标，而且架空地线与接地极之间的电气导通性不能满足要求。
         如对第25号杆左边杆用钳表测得的数据为320Ω，但用摇表测得的电阻值只有10Ω，说明25号杆或者接地线与接地极之间电气连接不良，或者架空地线与杆塔接地螺栓处的电气导通性不能满足要求，或者埋设的接地体接地电阻太大，但如果解开接地线与杆塔的连接螺栓单独进行测试，那么在接地线与杆塔的连接螺栓上部或下部至少一边电气连接是良好的，不然用摇表测出的电阻不可能为10Ω。又如25号杆右边杆用钳表测得的数据为805Ω，用摇表测得的电阻值为265Ω，经检查接地引线与接地极之间已断开（接地引线还插在泥土中0.10米左右，一用力就拨出来了），说明两种测试方法测得电阻值都很大的一定存在问题。再如N29（铁塔）在未解开另一根接地线与杆塔的连接螺栓时用ETCR2000C+型钳表测试为0.3Ω，当解开另一根接地线与杆塔的连接螺栓时测得接地电阻均为19.0Ω，这是因为未解开另一根接地线与杆塔的连接螺栓时，由两接地引下线、连在一起的接地体、架空地线或铁塔形成了金属导通回路。其余所测数据不再分析，因为在用传统接地摇表测试时没有解开接地线与杆塔的连接螺栓，那么测得的电阻值就不是本基杆塔的接地电阻值；在DL/T　887-2004中规定用钳表测试时应只保留一根接地线与杆塔塔身相连，其余接地线均应与杆塔塔身断开，并用金属导线将断开的其他接地线与被保留的接地线并联，将杆塔接地装置作为整体测量。而我们测试时由于解不开接地线与杆塔的连接螺栓，故用钳表测得的电阻值（R＝R左// R右）才是本基杆塔的接地电阻的近似值，故比较两种测试方法所测得的数据大小没有实际意义。
         4 两种测试方法的优劣比较
　　　　　　　　表2　摇表与钳表测试方法的比较

         5 两种测试方法在工作中的配合使用与注意事项
         在工作中如果用两种测试方法测的接地电阻都比较小，比如表1中N26，那么此杆塔的接地极的对地电阻、架空地线与接地极之间的电气导通性就能满足要求，雷电流泄放通道就是良好的。当用钳表测得接地电阻值超标时，可按要求解开接地线与杆塔的连接螺栓，用接地摇表单独测试接地极的对地电阻，测试结果合格，那么出问题的可能就是架空地线与杆塔接地螺栓处的电气导通性不良。这时我们还可以用接地摇表对解开处的上部（杆塔接地螺栓处）进行接地电阻测试，如果架空地线与杆塔接地螺栓处电气导通性良好，那么测得的电阻值也应很小，因为上部实际是多根杆塔接地电阻并联后的电阻值（R并＝R1// R2//……Rn），理论上这个数值是很小的。同时这也说明了在接地线与杆塔的连接螺栓没有解开的情况下进行测试，如果架空地线与接地极之间的电气导通性良好，即使本杆塔接地电阻很大，用摇表测出来也是很小的，这样测得的接地电阻不能反映本杆塔接地电阻的真实大小。
         测试中我们还需注意：如果门形双杆或铁塔两引下线的的接地极在埋设时没有连接在一起，则可直接用钳表进行测量；如果埋设的接地极在地下是连在一起的，测一根杆塔的接地电阻时需解开另一根杆塔接地线与杆塔的连接螺栓，否则此时由两接地引下线、连在一起的接地极、架空地线或铁塔导通形成一个电阻几乎为零的金属闭合回路，此时用钳表测得的电阻值基本为零。
         6 结论
         在工作中我们可以先用钳形接地电阻测试仪进行测试，如果测试数据合格，那么说明本杆塔的雷电流泄放通道良好。如果测试数据不合格，我们再解开接地线与杆塔的连接螺栓，用传统ZC29B-1型接地摇表分别对接地线及杆塔的连接螺栓处测试接地电阻，以确定是本杆塔接地电阻超标还是杆塔的连接螺栓处与架空地线之间的回路电气导通性不能满足要求，从而找到问题所在，以便正确地进行处理。

         参考文献：
［1］  ETCR2000C+用户手册.广州市铱泰电子科技有限公司.
［2］  ZC29B-14型接地电阻测试仪使用说明书.上海康海仪器仪表有限公司.
［3］  DL/T 741-2010.架空输电线路运行规程［S］.
［4］  DL/T 475-2006.接地装置特性参数测量导则［S］.
［5］  DL/T 887-2004.杆塔工频接地电阻测量［S］.
［6］  DL/T 621-1997.交流电气装置的接地［S］.