文本基于异频大电流大型地网接地特性测量技术.doc

《文本基于异频大电流大型地网接地特性测量技术.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《文本基于异频大电流大型地网接地特性测量技术.doc（19页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、基于异频大电流的大型地网接地特性测量技术中国能源建设集团北京电力建设公司郝全柱 王大勇 莫会兴 聂建民 张 宏 蔡丽虹1、 前言随着发电厂和变电站规模的扩大，其接地网的面积更大，电力系统中数字化、智能化电子设备的普遍应用，其对地网安全可靠性的要求更严格。对于大型地网，其安全可靠性的评估不能再片面强调接地阻抗唯一性，而应对接地网的场区电位梯度、跨步电压、接触电压、电气完整性等参数特性进行综合判断。基于以上背景，准确测量大型地网接地特性对方法、设备、经验的要求越来越高。DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则推荐采用异频电流法测试大型地网的特性参数，相比传统工频大电流法，抗干扰性强，大大提

2、高测量精度和工作效率。对接地阻抗测量，施加3A以上的异频小电流即可获得较为满意的结果，但对电位参数测量时，施加小于10A异频电流，若地网场区较大或土壤电阻率较高，得到的跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度等电压信号响应较低（数毫伏以下），选频表有时甚至没有读数，异频小电流测试的应用范围因此受到很大限制。为解决上述问题，通过并联两台15kW的推挽式的正弦波高保真线性功率放大变频电源增大测试系统的容量，经过无局放升压变压器输出合适电压，得到较大的输出电流（试验表明最大电流可达70A），可获得足够大的电位差信号，较好解决了异频小电流法在大型地网测试中电压信号响应较低的问题，满足实测精度要求。利用该异

3、频大电流接地特性测试系统，对大型地网接地特性多个进行全面测试，获得了较理想的结果。2、 技术特点2.1 变频电源输出波形为纯正弦波，输出功率大，输出电压频率、幅值可调，既可获得适合测量接地阻抗时的异频小电流（大于3A），又可获得满足跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度测量时的足够异频大电流，测试结果准确度高，同时又大大降低了测试工作的难度。2.2 论证了异频测量法与工频测量法的等效性。2.3 总结了不同现场环境下异频法测量接地阻抗应采用的测量方式，总结了不同测量方式的典型值的参数修正值。2.4 规范了跨步电压、接触电压测试过程的各个环节，力求全面、科学、严谨的同时合理安排了测试项目，大大减少了

4、工作量。3、 适用范围基建大型变电站和发电厂接地网接地特性各个参数的交接试验及正常运行时的定期测试。4、 工艺原理本工法以DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则和GB50150-2006电气装置安装工程电气设备交接试验标准为依据，采用两台15kW变频电源并联作为功率源，输出特定频率（取4555HZ）的电流，通过中间变压器选择合适的输出电压（与电流回路电阻匹配）注入电流极，用高精度选频表采集电流、电压信号进行地网接地阻抗、跨步电压、接触电压、地网地电位分布、土壤电阻率等参数的测试，得到准确度较高的测试结果。对于异频法测量接地阻抗，注入电流选用68A可获得较为理想的测试结果。变频电源输出

5、电压一般为200400V，要获得68A的注入电流，要求电流极接地电阻经中间变压器匹配后低至3040。对于土壤条件较差的现场，电流极接地电阻可达数千欧，经过升压变压器匹配后仍难以达到测量要求。对于要求注入电流更大的跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度测量，难以升高注入电流的问题更加突出。通过并联两台15kW大功率的变频电源，使输出电流增加一倍，可有效解决上述问题，且设备重量相对于功率增加一倍的单台变频电源大大减小，适合工程测量实际应用。两台变频电源并联如下图4.1所示：图4.1 两台变频电源并联接线图图4.1标记含义见表4-1。表4-1 变频电源并联接线标记含义标记含义标记含义标记含义1第一推挽

6、放大式变频电源2第二推挽放大式变频电源3并联控制信号线4第一输出端5第二输出端6第三输出端7第一输出端8第二输出端9第三输出端两台变频电源并联运行实际应用如下图4.2所示：图4.2 两台HVFP-15kW推挽放大式变频电源并联运行图两台推挽放大式变频电源通过并联控制线相互协调，其都采用了DSP芯片高速运算处理，使每台推挽放大式变频电源同时合闸、分闸，输出电压的频率、幅值、相位均一致并能够将两台设备的不同步控制在极小的时间范围内，使并联的两台变频电源作为一个整体较大功率的输出。异频测量法在偏离工频的频率下测试，接地网干扰经过选频滤波被消除，因而测量结果不受系统电源的影响，不会因为接地网是否在运行

7、或干扰信号的存在而受到影响，有效的消除了工频、高频和零序电流干扰。异频测量法适合的电流测量频率为工频f5Hz即4555Hz，在此频率下测量经换算得到的特性参数与工频特性参数具有等效性。在f5Hz频率范围内，接地阻抗中的电阻分量变化很小，而电抗分量与频率成正比。设在f-f和f+f（f5Hz）两个关于工频f对称的频率下测量得到的电阻值分别为R1和R2，电抗值为X1和X2，接地阻抗为Z1和Z2，则接地网接地电阻为 （4-1）在工频f下接地网电抗为 （4-2）则在工频f下接地网接地阻抗为 （4-3）虽然式（4-1）和式（4-2）形式相同，但含义不同。式（4-1）是同一个量两次测量的平均值，而式（4-2

8、）实际上事线性差值。式（4-3）为理论上接地阻抗计算公式。实际上，在每个频率下测得的结果都是接地阻抗，并不是点在和电抗分量。在工频f下接地网接地阻抗的近似计算公式为 （4-4）尽管在形式上式（4-3）和（4-4）区别很大，但从以下分析可知，它们的计算结果相差甚微。接地网电抗X与电流频率f的关系为 (L为接地网电感)。在频率f-f和f+f下，接地电抗分别为 （4-5） （4-6）式中：k1为频率偏移量，。令： （4-7）将式（4-5）、式（4-6）和式（4-7）代入式（4-4）中，得 （4-8）将式（4-7）代入（4-3）中得 （4-9）Z误差为 （4-10）将式（4-8）和（4-9）代入式（4

9、-10）中可知，误差是k1和k2的函数。随着k1或k2的增大，误差增加，但总体来说很小。在取测量频率偏差k1=f/f=0.2，即测量频率取为40Hz和60Hz，当k2=X/R=0.1时，即接地网面积较小时，=0.020%；当k2=0.7时，即接地网面积很大时，=0.44%。上述分析可见，用两个在工频附近且对称于工频的频率f-f和f+f（f5Hz）下分别测量阻抗的平均值等于接地网的工频接地阻抗，误差很小。5、 技术流程及操作要点5.1 技术流程电气完整性测试跨步电压、接触电压测试接地阻抗测试场区地表电位梯度测试测试前准备测试结束图5.1-1 施工工艺流程图5.2 操作要点5.2.1 测量仪器选型

10、介绍及测试环境目前技术比较成熟的异频法接地测量系统，以澳大利亚红相公司8000（S）型大型接地网测量系统较为典型。今年来国内厂家陆续开发出以替代进口的相同功能设备，且容量增加，满足不同场合尤其是电流极布置较为困难的场合的要求。要实现完整的接地网参数特性，要求异频接地测量系统至少包含以下配置：1、大功率变频电源；2、选频电压、电流表；3、升压变压器（或称阻抗变换器）；4、电流采样器（柔性罗哥夫斯基线圈）。红相8000（S）变频电源最大输出功率为1500VA，输出测试电流320A（测试电流回路电阻40以下），输出频率范围4060Hz，频率步进1Hz，准确度等级不低于1.0级，测试场区地表电位梯度、

11、跨步电压、接触电压时4025B选频万用表电压分辨率不低于1mV，选频性能和精度良好。红相8000（S）变频电源容量较小、输出电压低，测量电流小难以满足场区地表电位梯度、跨步电压、接触电压等电位测试要求。苏州海沃科技有限公司开发的异频大电流接地测试系统，变频电源由两台并联15kW HVFP型推挽放大式变频电源和HVJDB型无局放升压变压器组成，采用正弦波高保真线性功率放大电源，输出波形为纯正弦波，输出电流可达70A，在多个现场跨步电压和接触电压测试中，电流足够大，可获得足够大的电位差信号，满足实测要求。5.2.2 测试前准备（1） 确认现场环境。接地特性测试不宜在雨天或土壤较为湿润时进行，应尽量

12、在干燥季节和土壤未冻结时进行。接地网接地阻抗测试测试要考核独立接地网的散流特性，故接地阻抗测试原则上应在基建变电站、电厂架空线路和电缆接入前进行。正常运行时的接地阻抗测试应计及分流带来的影响。（2） 查看现场。测试工作负责人查看现场安全措施是否满足工作要求，并办理许可手续。（3） 现场勘察，选择合理的布线方式。采用便携式GPS，确认接地网的边缘坐标，根据试验条件和周围地形，充分考虑和回避不利因素的影响，经过实地勘察，确定布线方式和电流极、电压极的位置，并沿电流线及电压线检查安全措施是否完善。（4） 现场安全、技术措施交底。各工作组成员列队，测试负责人宣读工作票上的工作内容和安全技术措施，明确分

13、工，严格执行。（5） 试验设备准备。用万用表检查用于测试的电流线、电压线是否有断路现象，地桩上的铁锈是否清除干净；搬运仪器、工具、材料等；可靠连接试验所需地线；记录现场环境湿度、温度。采用的设备及材料如表6所示。（6） 接取试验电源。使用符合安全要求的电源架线，将电源线从试验地点拉至检修电源箱，接取电源。5.2.3 接地阻抗测试5.2.3.1 接地阻抗测试工艺流程 接地阻抗测试工艺流程如图5.2.3-1所示。5.2.3.1 测量接地网最大对角线长度接地网对角线长度D的取值在接地阻抗测试中占有重要地位，其不仅影响电压线和电流线的布线长度，还直接影响修正系数。对规则的长方形接地网其对角线长度即为D

14、，而对于一个不规则形状接地网来说，原则上应选取所有远端点中相距最远的两个端点之间的距离作为接地网对角线长度。根据设计图纸中的接地网尺寸，计算接地网最大尺寸，再采用便携式GPS设备，对接地网最大对角线长度进行精确测量。结果正常不正确检查回路方案审查正确测试前准备确定接地装置尺寸现场踏勘、确定测试方案确定电压极、电流极位置布放电流线、电压线电压、电流回路调试调节变频电源频率、加压测量运行中的变电站、电厂分流测试及处理跨步电压、接触电压测试异常结果异常正常否是 图5.2.3-1接地阻抗测试工艺流程图5.2.3.2 确定测试方案电位降法是接地阻抗测试的基本方法，但在实际测量实践中，能够满足被测接地装置

15、为半球电极且土壤电阻率均匀的前提几乎不存在。要实现准确测量，电位降法要求电流极引线足够长，以消除因实际接地网结构及土壤不均匀造成的地电位偏移影响，对于土壤结构极不均匀、地形条件不利于布线的现场，测量结果误差较大。另外，电位降法需要反复多次测量，工作量大，电位降曲线的绘制也相对麻烦，不利于现场操作。在电位降理论基础上衍生出的直线法（0.618法）和30夹角法，通过有效利用电流极引入的电场畸变，寻求接地网和电流极之间的零电位面，较之电位降法易于测量，但其仍受土壤不均匀性影响较大，在土壤结构不均匀的现场测量结果往往误差较大。直线法造成电流线和电压线互感较大，使误差更大，故对于大型地网，不宜采用直线法

16、。30夹角法的优点在于布线长度相对较短，通常只需要2D（D为接地网等效对角线长度）左右，布线工作量相对较小。对于土质条件较好，土壤较为均匀的现场，如无山河交界、岩石和田野混合地貌等情况，可选30夹角法布线。远离法有效克服了土壤不均匀带来的测量误差，在接地网和电流极平面上任意角度都可以实现较为准确的测量，可根据现场条件灵活选择布线角度，降低了测量难度。反向法是远离法的特例，具有典型的实测代表性，电流线和电压线间的互感降至最低，如果地理条件允许，180（反向）应作为首选测量角度。远离法要求布线长度足够长，工作量增加。综上，在大型地网接地阻抗测试中，布线优先采用远离法，当远离法布线条件不允许时，采用

17、30夹角法，但此时要考虑土壤不均匀带来的可能误差。下面对30夹角法和远离法进行简要介绍。30夹角法、远离法测量原理图如图5.2.3-1所示：图5.2.3-1 夹角法、远离法测量原理图当=30时为30夹角法，电压线与电流线呈等腰三角形布置dPG=dCG，电流极和电压极到接地网最近边缘的直线距离2D（D为接地网等效对角线长度），应注意的是并非所布测量线长度2D，远离法亦如此。在实际测量过程中取29能有效消除电压极电位差带来的误差。当dPG与dCG足够大且大致相等时为远离法，可取任意角度，当=180时为反向法，条件满足时优先选择。对测得的结果进行修正，公式如下： （5-1）式中：Z为接地阻抗测量值，

18、Z为接地阻抗修正值。为便于现场测试应用，将远离法修正公式（5-1）取典型的布线长度(dPG=dCG)和夹角制成夹角法修正系数表5.2.3-1，测量结果除以表格内数值即得到修正值。表5.2.3-1 远离法（夹角法）典型布线修正系数 d3D3.5D4D4.5D5D5.5D6D8D10D700.81200.83880.85900.87460.88720.89740.90600.92950.9436750.80360.83160.85270.86900.88210.89280.90180.92630.9411800.79630.82540.84720.86420.87780.88890.89820.9

19、2360.9389850.79000.82000.84250.86000.87400.88550.89500.92130.9370900.78540.81530.83840.85630.87070.88250.89230.91920.9354950.77970.81120.83480.85310.86780.87980.88980.91740.93391000.77550.80750.83160.85030.86530.87750.88770.91580.93261050.77170.80430.82880.84780.86300.87550.88590.91440.93151100.7684

20、0.80150.82630.84560.86100.87370.88420.91310.93051150.76550.79900.82410.84360.85930.87210.88030.91210.92961200.76290.79680.82220.84190.85770.87070.87930.91110.92891250.76060.79480.82050.84040.85640.86940.87840.91020.92821300.75860.79310.81900.83910.85520.86830.87770.90950.92761350.75690.79160.81770.8

21、3790.85410.86740.87700.90880.92701400.75530.79030.81650.83690.85320.86660.87650.90830.92661450.75400.78920.81550.83600.85240.86580.87700.90780.92621500.75290.78820.81470.83530.85180.86520.87650.90740.92591550.75200.78740.81400.83470.85120.86470.87600.90700.92561600.75130.78680.81350.83420.85080.8643

22、0.87560.90670.92541650.75070.78630.81300.83380.85040.86400.87540.90650.92521700.75030.78600.81270.83350.85020.86380.87520.90640.92511750.75010.78580.81260.83340.85010.86370.87510.90630.92501800.75000.78570.81250.83330.85000.86360.87500.90630.9250由表5.2.3-1可知，当dPG=dCG=10D时，反向法修正系数为1/0.9250=1.08，表明测试结果

23、已经接近无穷远时的真实值（偏小8%左右）。一般地，110kV常规变电站接地网对角线在不考虑扩建时尺寸约150m，布线长度10D即1500m，在实测中较易实现，故在110kV变电站应采用10D反向法进行测量。220kV常规敞开式变电站接地网对角线尺寸约300m，布线长度5D即1500m，适合实测中的现场条件，准确度也能得到兼顾，故在220kV变电站接地网应采用5D反向法测试。对于500kV及以上变电站和大型电厂的接地网，对角线往往超过500m，布放5D或以上长度时不仅路径选择有困难，而且布线工作量大，可以考虑4D反向法进行测量，测量结果修正系数为1/0.8125=1.23，通过修正的误差在工程上

24、仍能接受。在现场条件允许情况下，布线长度越长越好，对测量结果进行修正可参照表5-1。如果条件允许，现场制定布线方案时，尽量选择车辆能通过的路径，以便电压线和电流线能放置在车辆上布放，达到减小工作量和劳动强度并有利于沿线看护的目的。5.2.3.3 布置电流极、电压极在上一步确定好布线方式后，电压极P和电流极C的点便随之确定。电压极的布置在理论上没有要求，在DL/T 475-2006中规定电位极应紧密而不松动地插入土壤中1020cm。在电源容量一定时，电流极接地电阻对电流回路其决定性作用，欲得到大的试验电流，电流极接地电阻应尽可能小。经多个地网测试实践，采用电流极多个导体并联或给电流极浇水的方法测

25、量往往事倍功半，不建议采用。应该考虑利用低土壤电阻率、增大导体与土壤接触面相结合的方法来获得尽可能低的电流极接地电阻。在选好的电流极点附近寻找土质条件较好的地点作为电流极插入点，如湿润的土壤、河涌、水沟、小溪、水洼等。增大电流极的埋地深度，埋地深度应1m，选用一段35m的多股编织铜地线，将电流极与之相连后，均匀布放到水洼、水沟的淤泥里或直接扔进河里，将获得较好的降阻效果。将镀锌钢管作为电流极、电压极装置插入地中，布置好电压极和电流极后，在场内选择一个可靠接地点作为电流注入点G，一般选主变接地引下线作为G点。5.2.3.4 放置电压线与电流线以反向法为例，说明电压线与电流线放置操作要点。测量接地

26、阻抗注入异频电流68A便可获得较为理想的测量结果，选用明线敷设6mm2塑胶绝缘铜芯线作为电流线，满足通流量及安全裕量要求，电流线较细大大减轻了放线工作量。电压线流过电流较小，选用1.5mm2塑胶绝缘铜线。将缠有塑胶绝缘铜芯线的线轴整体搬至电流注入点G附件，固定线轴，手持塑胶绝缘铜芯线一端朝电流极C点牵拉，随线轴转动电流线不断放置。塑胶绝缘线一端牵拉至电流极C点后，将其可靠连接至镀锌钢管上，线轴电流线的另一端接至升压变压器输出极上。电压线的放置参照电流线的放置，固定线轴，牵拉一端，接至电压极P点镀锌钢管，另一端接至电流注入点可靠接地装置。如下图5.2.3-2所示：图5.2.3-2 电压线、电流线

27、放置图（反向法）电流线、电压线沿线应满足绝缘要求，不能有破损，不能侵泡在水中及其他地湿情形，应尽量往路边放置，防止车碾人踩。同时，电流线、电压线应尽量避开地下管道并远离运行中的传输线路或与之垂直，以减小互感干扰。5.2.3.5 仪器接线、测量异频法测试接地特性选择4555Hz之间的对称频率作为测试电流的频率，一般地，干扰电压较小时选择49Hz与51Hz、48Hz与52Hz两组对称频率进行测量，但干扰电压较大时以47Hz与53Hz、46Hz与54Hz、45Hz与55Hz为宜，考虑到干扰电压的不稳定性及其测量值得偶然性，建议采用后三组对称频率作为测量频率，可用三组频率分别测量并作对比分析。接地阻抗

28、测试时的各仪器接线如下图5.2.3-3所示。图5.2.3-3 接地阻抗测量仪器接线图用接地摇表测量电流回路的大致接地电阻Z0，选择变频电源最大输出电压的2/3作为电流回路电压U0，欲得到I0(如68A)的测试电流，则升压变压器变比约为 （5-1）得到大致变比和升压变压器的输入电压U0后，选择升压变压器的输出电压，由此确定升压变压器绕组接线。欲增大测量回路电流，应选择升压变压器更大输出电压以实现匹配。按图5.2.3-3完成仪器接线后，再次确认安全措施是否到位，安全措施全部到位后开始通电测量。打开选频表，选择相应的频率f1，进入“阻抗测量”选项。调节变频电源频率，使之输出频率为f1，缓慢增大变频电

29、源输出电压，观测选频表中电流数值，当电流升至合适值时记录接地阻抗值停止测试，同样方法在f1的对称频率f2下进行测量。测试结果可按表5-2进行记录。表5.2.3-2 接地阻抗测量结果记录表电流注入点电流频率（Hz）测试电流（A）电压（V）接地阻抗测量值（）接地阻抗修正值（）465446Hz和54Hz测量结果平均值（）475347Hz和53Hz测量结果平均值（）485248Hz和52Hz测量结果平均值（）495149Hz和51Hz测量结果平均值（） 接地阻抗测量值经修正后即得到最接近真实值的接地阻抗值，修正公式为式（5-1），典型值可参考表5.2.3-1，多组频率测试应取修正值得平均值作为最终的测

30、量结果。上述是基于接地网独立情况下的接地阻抗测试，若为运行中的场站，其接地网与其他金属接地体存在电气连接，还应作测试电流的分流测试以评估散流对测量结果的影响。得到测量结果后根据设计要求及相关规程，判断接地阻抗是否满足安全可靠性要求。5.2.4 跨步电压、接触电压测试5.2.4.1 相关概念跨步电压和接触电压时反映场站发生接地短路故障，接地网流过短路电流时，接地网场区电位升高对人员影响的特性参数指标。实际短路电流经接地网散流时，接地网边缘和尖角部位将产生相对较高的跨步电压，靠近接地网边缘的围墙附近，也将产生相对较高的接触电压，可能对场站内外人员的安全造成威胁。跨步电位差在数值上即为场区地表电位梯

31、度，可直接在场区地表电位梯度曲线上量取折算，但实测中两者评估的对象不同，前者重点在接地网场区边缘附近、人员活动频繁区域、变电站大门等区域，后者则是以整个场区作为测试对象。由于无法预知系统短路将在哪个设备上发生，而对所有设备依次注入电流地测试又不现实，因此跨步电压、接触电压测量一般在各个设备场区（如500、220、110kV设备场区，10kV高压室和补偿设备场区等），选择5个点以上有代表性的设备处注入测试电流。在同一个电流注入点，同时完成跨步电压和接触电压的测试，接触电压测试重点是场区边缘和运行人员常接触的设备，对于某个经常接触而不方便直接注入电流测量跨步电压的设备点，可在场区地位电位梯度曲线上

32、量取折算，既省却了重复劳动又能反映真实。水平地网格基本上与变电站围墙平行和垂直的方向布放，测量时在平行和垂直围墙两个方向上分别测量跨步电压值，得到两个正交分量U+和U-按式（5-2）处理可得到该点处的最大跨步电压值。 （5-2）实际发电厂和变电站发生接地短路是，跨步电压和接触电压水平与短路电流（以单相接地短路为典型）大小成正比，实际运行短路故障时的跨步电压和接触电压按式（5-3）和式（5-4）进行换算，当通过接地网入地的最大短路电流值为Imax时，对应的跨步电压最大值Usmax和接触电压的最大值Utmax分别为 （5-3） （5-4）式中，I、Us和Ut分别为测试电流及对应的跨步电压实测值、接

33、触电压实测值。在对称于工频50Hz的两个频率（505Hz）下测量取其平均值即为工频下跨步电压、接触电压值。如前文所述，采用异频法测试跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度时，施加数安水平的异频电流激励很难得到满意的电压响应，为此增大异频电流。一般地，异频电流增大至30A左右能获得较好的电压响应，相比施加工频试验电流（要求50A以上），既大大降低了干扰又减小了测量难度。为得到足够大的异频测量电流产生足够大的电压响应，用两台并联15kW变频电源作为功率电源。由于两台变频电源并联使用，故两台变频电源的输出参数应保持一致。两台15kW HVFP型推挽放大式变频电源间有并联控制，使两台变频电源的输出电压、

34、频率、相位均一致并把两台的不一致控制在极小的时间范围内，使两台变频电源作为一个整体输出高保真线性功率放大电源。5.2.4.2 电流线、电压线布置及仪器接线跨步电压、接触电压测量时的电流线、电压线布置及仪器连接如图5.2.4-1所示。图5.2.4-1 跨步电压、接触电压测试原理接线图一般地，异频电流增大至30A左右能获得较好的电压响应，考虑裕量要求，选择10mm2明线敷设塑胶绝缘铜芯线作为电流线。电流极与地网边缘直线距离应足够远，最好选择4D5D。接地阻抗测量中完成后，保持电流极接线不动，故在接地阻抗测量值使电流极与地网边缘距离足够长，可减少余下特性参数测试的重复劳动。接触电压测试时，在设备构架

35、或金属外壳1.82.0m处注入电流，将选频表电压测量输入端P1和P2分别接在设备构架或金属外壳1.8m处和距设备构架或金属外壳1.0m处的接地网金属材料上，在选频表电压测量输入端P1和P2并联电阻Rm（1.5k）或用选频表人体模拟电阻档位，得到接触电压值。接触电压测量完成后，选频表电压测量输入端分别接在相距1.0m的两个金属板上，在选频表电压测量输入端P1和P2并联电阻Rm（1.5k）或用选频表人体模拟电阻档位，得到跨步电压值。模拟人的两脚的金属板是用半径为0.1m的圆板或0.125m0.25m的长方板。为了使金属板与地面接触良好，把地面平整，撒一点水，并在每一块金属板上放置超过15kg重的物

36、体。检查安全措施是否全部到位，由于测试电流比阻抗测量时电流大得多，操作过程应更加谨慎，确认安全后开始测试。5.2.4.3 测试操作要点升压变压器使用最大抽头，使匹配后的电流回路阻抗最小。选择变频电源输出频率及选频表测量频率，同时调节两台变频电源的输出电压，观察选频表电流、电压读数，当电压读数到达稳定的几十毫伏时，记录电流读数I（一般30A左右），以此电流作为跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度测量电流，若此电流得到的电压响应小于十毫伏，应适当增大测量电流使电压响应大于十毫伏。在某测试点完成接触电压测量后，进行该点的跨步电压测量，分别在该点垂直和平行于场站围墙方向测量得到两个正交分量U+和U-。

37、该点某频率下接触电压、跨步电压测试完成后在其对称于工频的另一频率下进行重复测试。某点测试完成后，降压关闭变频电源，进行下一个点测试，在各个设备场区选择5个以上有代表性的设备处注入测试电流。5.2.4.4 测试结果换算得到测试结果，跨步电压可记录于下表5.2.4-1。表5.2.4-1 跨步电压测试记录表序号测试点电流频率（Hz）测试电流（A）测量电压U+（mV）测量电压U-（mV）跨步电压换算值（V）150-f150+f150- f1和50+f1频率测试结果平均值250-f150+f150- f1和50+f1频率测试结果平均值接触电压可记录于表5.2.4-2。表5.2.4-2 接触电压测试记录序

38、号测试点电流频率（Hz）测试电流（A）接触电压（mv）接触电压换算值（V）150-f150+f150-f1和50+f1频率测试结果平均值250-f150+f150-f1和50+f1频率测试结果平均值 测试结果的换算参照式（5-2）、式（5-3）和式（5-4），对于专门的接地网测试选频表，在输入短路电流后能自动完成换算。测量结果判断参见DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则中跨步电压、接触电压测试及结果判断。5.2.5 场区地表电位梯度测试5.2.5.1 相关概念场区电表电位梯度是指当接地短路电流或试验电流流过接地网时，被试接地网所在的场区地表面形成的电位梯度。DL/T 475-200

39、6规定，场区地表电位梯度是一个表征接地网状况的重要参数，大型接地网的状况评估和验收试验应测试接地网所在场区的电位梯度分布曲线。场区地表地位梯度从内容到数值上实际就是跨步电位差，但前者用于评估接地网健康状况，后者则是一个安全上的概念。异频法测试场区地表电位要得到足够大的电压响应，与跨步电压、接触电压测量一样，要注入足够大的异频电流，依然采用两台15kW HVFP型推挽放大式变频电源并联作为功率源。不同线路故障或场站内不同地点的设备故障形式的电位梯度可能不同。此外，埋地金属物（如金属管道等）、地面金属结构（如铁道路轨等），无论是否与接地网连接都会对电位梯度产生影响，在场区地表电位测试时应予以考虑。

40、场区地表电位梯度测试结果应换算到实际故障时的单位场区（测试间距为1m）地表电位梯度。当间距d为1m时，场区电位电位梯度曲线上相邻两点之间的电位差UT按式（5-5）换算得到实际系统故障时的单位场区地表电位梯度UT （5-5） 式中 Is为接地网内系统单相接地故障电流，I为注入电网中的测试电流。5.2.5.2 测试操作要点1）电流极、电流线可保持不动，电压极金属板如跨步电压测试，沿线不断移动。2）对被测试场站区域进行合理划分，场区电位分布用若干条曲线来表述。图5.2.5-1所示为某220kV变电站的划分实例，根据设备数量、重要性等因素布置，一般情况下曲线的间距不大于30m。图5.2.5-1 某22

41、0kV变电站场区地表电位测试划分实例3）在曲线路径上中部选择一条与主网连接良好的设备接地引下线作为参考点（图5.2.5-1中的“ ”代表每条划分曲线的中点），从曲线的起点，按照5.2.4中的有关试验要求（可5.2.4中保持电流极不变），等间距（间距1m或2m）测试地表与参考点之间的电位梯度U，直至终点，测试示意图如图5.2.5-2（P为电压极、d为测试间距）。图5.2.5-2 场区地表电位梯度测试图4）测试过程应保持测试电流不变，电压响应不足时可增大测试电流但得到的结果应折算为统一测试电流下的结果，折算参照式（5-3）。为减小移动电压极带来的工作量，建议在完成电压极在该点处在两个对称频率50-

42、f1和50+f1下测量后再移动电压极进行下一个点测试。测试结果可记录于下表5.2.5-1。表5.2.5-1 场区地表电位梯度测试记录测试曲线距曲线起点距离（m）电流频率（Hz）测试电流（A）测试电压（mv）测试电压换算值（V）150-f150+f150-f1和50+f1频率测试结果平均值250-f150+f150-f1和50+f1频率测试结果平均值5）参照式（5-5）将测试结果折算到实际故障时的单位场区地表电位梯度。6）根据折算后的场区地表电位梯度，绘制各条U-x曲线，即为场区地表电位梯度分布曲线。5.2.5.3 测试结果判断状况良好的接地网的电位梯度分布曲线比较平坦，如果电位梯度分布曲线有剧

43、烈起伏或突变，说明接地网状况不良。按经验，当变电站的最大单相接地短路电流不超过35kA时，换算得到的单位场区地表电位梯度正常值应在20V以下，一般不宜查过60V，若接近80V则应查明原因予以解决。5.2.6 电气完整性测试接地网完整性测试在于确定接地网各个部分是否由低阻导体相互连接，以及接地网各部分与各设备接地线是否连接完好，一般采用测量各设备接地线与接地网（或相邻设备接地线）之间回路电阻的方法进行。电气完整性测试可用专门的接地导通测试仪进行，不采用异频大电流测试系统，为本工法测试内容完整性起见，在此也对电气完整性测试作简单介绍。(1)首先选定一个最能代表主接地网的参考点，通过接地导通测试仪测

44、量周围电气设备接地部分与参考点之间的回路电阻（直流电阻），如果开始就有很多设备测试结果不良，宜考虑更换参考点。(2)选定参考点A后，分别检测该参考点附近场地（第一区域）各设备的接地引下线（B1、B2、Bi）与主接地网的连接情况。(3)在待测场地（第二区域）选定一台设备的引下线M，若M同第一区域内的主接地网连接良好的引下线Bi连接情况良好，认为M与主接地网连接良好，则选定其为第二个区域的参考点，测试该区域设备与M的连接情况，判断其与主接地网的连接情况。(4)其他待测场地参照第(2)条依次递推测试，直至完成全站的检测。为排除电磁感应的干扰，接地网完整性测试要求用大于5A的直流电流测量直流电阻来完成。测试中应注意减小接触电阻的影响，当发现测试结果超过50m时，应反复