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1、输电线路杆塔接地电阻测量值不确定性分析输电线路杆塔接地电阻测量值不确定性分析摘要摘要：送电线路杆塔接地电阻的大小直接影响线路的耐雷水平，是评价线路是否合格的重要指标。实际由于接地电阻的测量机理是复杂的，测量方法、测量环境是多变的，接地电阻的测量值并不能用做衡量输电线路杆塔接地好坏的惟一度量。关键词关键词：接地电阻；不确定；测量1 1 引言引言：无论从防雷的角度，还是从工频对地短路电流不致使人员及设备受危害的角度出发，输电线路杆塔都要有良好的接地。接地网最主要的电气参数是接地电阻。某输电线路工程在验收时，运行部门检查杆塔接地电阻时发现重复测量同基杆塔的接地电阻，得出的数值差别很大，有的高达 10
2、0 倍。这对工程验收及今后运行时接地电阻数据的收集分析带来很大困难。本文希望通过对接地电阻组成和接地电阻测量原理分析说明接地电阻是不可重复测量的物理量。2.2.接地电阻定义分析接地电阻定义分析20 世纪初电力输送的大发展涉及到人身和电网设备安全，从跨步电压而产生了对大地电阻的测量，逐步形成了一套工频接地电阻的理论计算和测量方法。接地装置的接地电阻等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。按通过接地体流入大地中的冲击电流(如雷电流)求得的接地电阻称为冲击电阻；按通过接地体流入地中工频电流求得的接地电阻称为工频接地电阻。接地电阻的定义是遵循全电路欧姆定律，把土壤视作导体来定义接地电阻，而
3、且还假定电流流向无限远。但欧姆定律只适用于金属，大地由土壤、砂、石等各种非金属材料构成，大都不一定遵守欧姆定律。换一种看法，用金属制造的接地电极在大地中与土壤直接接触，如果把土壤放大看，土壤是由土壤颗粒与在其间隙中存在的水和空气组成。接地就是指将性质完全不同的金属制电极与水和空气的混合物进行可靠的电气连接，这种电气连接必然存在电阻，这就是接地电阻。根据以上定义受到土壤中不确定因素的影响，很难确切做到接地电阻的定量化。即使在近距离分别埋设同样尺寸和形状的接地电极，也往往有不同的接地电阻值。3.3. 影响工频接地电阻测量值的因素影响工频接地电阻测量值的因素接地电阻由下面 4 部分组成：(1) 接地
4、体与接地引下线的连接电阻；(2) 接地体本身的电阻；(3) 接地体与土壤的接地电阻；(4) 当电流由接地体流入土壤后，土壤呈现的电阻。其中(3)、(4)两部分之和称为散流电阻，它们占接地电阻的绝大部分。一切测量结果都不可避免地具有不确定度。不确定度即由测量结果给出的被测量估计值可能误差的度量。影响防雷装置冲击电阻值的测量不确定因素包括检测人员、检测仪器、检测环境和检测方法等。具体表现在以下几个方面：3.1 测量仪器的计量性能(如灵敏度、分辨率、稳定性等)的局限性。对于接地电阻测试仪来说，稳定性是主要因素。在线路验收中测量接地电阻用到的仪器主要为 4102 手摇地阻表及 4105A 数字地阻表，
5、这两种表均没有给出明确的使用方法，特别是 4105A 数字地阻表在使用过程中经常出现测不出数值的情况。3.2 对测量过程受环境影响的认识不完整或对环境的测量与控制不完善。具体表现为：a） 工频接地电阻测试值与土壤湿润程度有关，但难以确定定量的关系；土壤的电阻率会由于土壤性质是泥、黏土、砂和砂岩的不同而不同，即便是同样的黏土，随着场所所在的地域、时间、温度、分的不同，电阻率也不同。实验证明，在靠近湖泊水源的同一地方冬夏两季土壤的电阻率变化相差 2 倍之多。据调查我国北方山区的电阻率一般在 10004000 欧姆米，南方山区的土壤电阻率有的甚至高达500010000 欧姆米。大地的导电基本上是靠离
6、子导电，所以干燥的土壤导电能力是非常差的。同一地方在雨前和雨后测量接地电阻值也会有所差别。b） 接地电阻测试仪探针深度及其与土壤的接触状况；上述的两种地阻表均没有给出探针应插入土壤的深度，DL/T 887-2004 杆塔工频接地电阻测量中也没有明确要求。由于地表的趋肤效应，测量探棒(地极)插入地表的深浅也直接影响测量结果。在实际线路验收中，施工单位与验收单位所用的测量探针长度不一样，这样造成测量结果有很大误差，特别是在戈壁滩上测量误差非常明显。c） 同一引下线选择不同的辅助接地极测针位置时，其测试值不同。一是电流测针和电压测针的相对位置；二是测针与接地网(接地体)的相对位置；接地电阻值与测量选
7、用的方法密切相关。接地电阻的测量通常有三线法、四线法、两线法、单钳法、双钳法等，对同一接地体使用不同的测量方法都会有差别。工程验收最常用的是三线法测量接地电阻值。三线法中有三个探棒，一个接地网的 E 极、一个电压探棒(P 极)、一个电流探棒(C 极)，测试时被测接地网 1、电压辅助极 2 与电流辅助极 3 三点（极）按一直线布置，如图 1 所示。 图 1 直线法测地阻布置图在三极直线法测量中，辅助电压极与辅助电流极与被测接地装置（网）的距离如何布置和掌握，这是测准接地电阻的关键之一。图中 d12=2.5l，d13=4l，l 为接地网射线长度。主要接地网尺寸如表 1 所示表 1 主要接地网尺寸主
8、要尺寸接地型式型号接地网框边长（m）射线长度（m）埋深（m）TC61650.8TC101622TCTC2016450.6TJ301655 TJ TJ4016800.6/0.8(接地模块深 0.8)CETCET16550.6JAJA31801.0JB6155JB81512JBJB1015220.8JCJC2015370.6/0.8(接地JC401580模块深 0.8)由此可以看出，当测量采用 JB10 接地型式的杆塔接地电阻时，电流极应打在距杆塔88 米处，当测量采用 JC40 接地型式的杆塔接地电阻时，电流极应打在距杆塔 320 米处，为了使测量误差最小，应将辅助电压极打在距接地装置边缘的距离
9、为 0.618d13 的地方。此法称 0.618 布极测量法，或补偿法。实际上，由于现场各种原因的影响，很难保证电压极打在这个准确的位置。一般接地电阻测试仪器仪表都提供有两根辅助接地极，并配套有两根测试导线，4102 配一根 40m，另一根 20m，4150A 表自带的电流、电压辅助极导线分别只有 25m 和 15m。再考虑 d13 受现场条件的制约，特别是山区几乎不可能做到。因此就会出现同一地网多次测量误差很大的情况。3.3 检测人员的技术素质以及检测过程的质量控制。不少人在测量接地电阻时不问接地网的大小，都按接地仪器仪表的说明书操作。仪表所带电流极和电压极的导线分别只有 40m 和 20m
10、，所打电流极和电压极也只有 40m和 20m 远，测量误差就非常大。线路验收中有不少测量者只采用电压极的一个位置，测量一个接地电阻的数值。他们没有通过电压极的移动来寻找零电位，所得结果是否正确，有多大误差，他们自己也不知道。如果合格，就完事大吉，如超出设计值，就随意移动两个辅助极的位置，直到测出的数值符合设计要求。这种做法是非常错误的，不但不能真实的反应出地网的接地电阻值，还会影响工程验收质量，为以后运行带来隐患。3.4 电流极本身的接地电阻如果辅助电流极本身的接地电阻太大，在一定的测量电压下，测量电流就很小，不仅影响测量灵敏度，而且测量误差也大。有时甚至测量仪器或仪表都没有反映，测不出结果来
11、。工程验收中经常采用的减小电流极接地电阻的方法为给电流极周围注水，注盐水，降低它的接地电阻。 4 4 结语结语输电线路杆塔的接地电阻值在测量上有很大的不确定性，所以不能以此来衡量接地系统的好坏。而且接地系统的好坏是一个系统工程，除了要考虑系统的接地电阻值的大小，还要考虑施工工艺，地网回填土的筛选，及地网的焊接工艺、防腐情况等，仅仅靠一个受影响因素众多、测量差异极大的接地电阻测量值来衡量接地系统的好坏显然不科学。人们在使用接地电阻这一概念时，要注意它的使用方法以及可能带来的误差，还应给出一个合理的适用范围。【参考文献参考文献】1 虞昊,现代防雷技术基础M第 2 版.北京：清华大学出版社，2005.93.2 虞吴 “接地电阻”是不可测的物理量，应予废弃J中国防雷参考，2005，(3)：5356.3 李景禄.接地装置的运行与改造M.北京：中国水利水电出版社，2005.4 何金良，曾嵘.电力系统接地技术M.北京：科学出版社，2007.5 DL/T 887-2004，杆塔工频接地电阻测量S
