山地基站接地體工頻接地電阻檢測方法探討

江一濤 許駿寧

摘 要 由于基站地處山地頂部，地形特殊，測試范圍有限，基站接地體的接地電阻值測量有一定難度。接地電阻值是衡量接地體是否符合標(biāo)準(zhǔn)的一項重要指標(biāo)，必須因地制宜地采取較為合理的測量方法，才能得到較為準(zhǔn)確的實(shí)測數(shù)據(jù)，本文結(jié)合某山地基站實(shí)際案例，對山地基站接地體工頻接地電阻檢測方法展開相應(yīng)探討，以供參考借鑒。

關(guān)鍵詞 山地基站;接地體;工頻接地電阻;測量;方法

引言

山地基站基本位于山頂，屬于孤立建筑物，較易遭受雷電的襲擊。對于基站來說，建立一個良好的接地體，不僅有利于雷電流的泄放，也有利于設(shè)備的穩(wěn)定工作。評價一個接地體的好壞，較低的接地電阻是一個重要的參考指標(biāo)。考慮到山地地形特殊，土壤電阻率高，要將接地體的電阻值降下來是有一定難度的，所以，在接地體完工后，必須嚴(yán)格按照規(guī)范要求進(jìn)行接地電阻的測試，以得到一個盡量接近真實(shí)的測試值。因此，在測試之前，我們根據(jù)現(xiàn)場的施工圖紙制定了兩套檢測方案備選。在實(shí)際測試時，檢測人員勘察了現(xiàn)場情況并進(jìn)行了分析之后，選定了其中的一個方案進(jìn)行測量。本文主要就此次方法的選定及測量過程進(jìn)行一個簡要的闡述。

1檢測方案設(shè)計

在進(jìn)入現(xiàn)場測試之前，我們設(shè)計了兩個不同的檢測方案，方案的主要依據(jù)是地網(wǎng)的設(shè)計圖紙以及施工人員的現(xiàn)場情況描述，在結(jié)合了現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)規(guī)范，并參考了一些接地電阻測量的資料后，初步設(shè)計了兩個檢測方案。

1.1 地網(wǎng)設(shè)計圖紙及施工人員現(xiàn)場描述

首先，根據(jù)圖紙上描繪的地網(wǎng)分布情況以及標(biāo)明的數(shù)據(jù)粗略估算了一下接地網(wǎng)對角線長度，由于地網(wǎng)形狀不規(guī)則不好計算對角線，后代入了等效圓半徑（m）的算法，即可以將環(huán)形接地體所包圍的面積按照公式r=計算，其中A為環(huán)形接地體所包含的面積（m2），計算結(jié)果半徑r的值大概在200m左右的范圍，則取400m作為等值地網(wǎng)對角線長度。另據(jù)現(xiàn)場施工人員描述，在道路進(jìn)入基站方向有一塊面積較大且較為平緩的山地，其余方向上則均為坡度較大、較陡峭的地勢，這就限制了測試儀表電流和電壓極入地位置的選取方向[1]。

1.2 依據(jù)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制定檢測方案

考慮到僅依據(jù)日常使用的檢測標(biāo)準(zhǔn)測量接地電阻方法在現(xiàn)場可能會遇到困難，所以在考慮測試方法的時候還參考了其他的技術(shù)文件。

（1）《建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范》GB/T 21431-2015的附錄D提供了一種有效的接地電阻測量方法—“三極法”，這個方法是我們?nèi)粘z測中經(jīng)常使用的，也是首選的方法。在此方法中提到“當(dāng)被測地網(wǎng)面積較大而土壤電阻率不均勻時，為了取得較可信的測試結(jié)果，宜將電流極和電壓極離被測接地裝置距離增大”，“測量工頻接地電阻時，如電流極位置取4～5倍對角線長度有困難，當(dāng)接地裝置周圍的土壤電阻率不均勻時，電流極可取3倍對角線長度，電壓極取1.7倍對角線長度”。

根據(jù)上述規(guī)定，考慮設(shè)計了第一個粗略的方案1“三極法”：步驟1：如現(xiàn)場觀察到接地裝置周圍的土壤電阻率不均勻時，設(shè)電流極為C、電壓極為P，地網(wǎng)邊緣點(diǎn)為G，對角線長度為D，則dCG=3D，dPG=1.7D。步驟2：電壓極在當(dāng)前位置以及前后各一次挪動位置后均進(jìn)行測量，移動距離約為dCG的5%。步驟3：如三次測試結(jié)果之間的相對誤差不超過5%，則將中間位置的示值作為最終測量值。

（2）上述“三極法”在《電力系統(tǒng)接地技術(shù)》第八章“接地電阻的測量”中類似于所謂的“遠(yuǎn)離法”，是標(biāo)準(zhǔn)和書籍中推薦的首選檢測方法，但是對現(xiàn)場檢測條件要求較高，由于該站地理位置特殊，可以考慮在“三極法”無法實(shí)施的情況下，采用所謂的“補(bǔ)償法”進(jìn)行測試。首先，補(bǔ)償法允許“把電流極打在離地網(wǎng)中心2倍地網(wǎng)對角線以遠(yuǎn)即可”;其次，“補(bǔ)償法”對“地網(wǎng)中心位置不確定時的接地電阻測量”有相應(yīng)的算法進(jìn)行補(bǔ)償，較利于在地網(wǎng)形狀不確定時進(jìn)行接地電阻值的測量。以下為“補(bǔ)償法”的測試方案：步驟1、將電流極打在離地網(wǎng)中心2倍地網(wǎng)對角線之外;步驟2、由于地網(wǎng)形狀不規(guī)則，地網(wǎng)中心的確切位置無法確認(rèn)，為了消除誤差可采用三點(diǎn)法測量（即電壓極分布在不同的三個位置進(jìn)行測量，具體布設(shè)位置見步驟3）;步驟3、利用三點(diǎn)法測量時，令λ=dGP/dGC，取λ1=0.4、λ2=0.6、λ3=0.8，測得接地電阻為R1、R2、R3;步驟4、利用公式R=-1.3350R1+3.0407R2-0.7057R3即可計算出接地電阻值[2]。

2現(xiàn)場勘察及測試方案選擇

在擬定了現(xiàn)場測試的方案之后，檢測人員至現(xiàn)場進(jìn)行了實(shí)地勘察?，F(xiàn)場情況為：在基站入口方向有大約1km左右的平緩地勢，在這個位置比較有利于放置電流和電壓極;據(jù)現(xiàn)場施工人員口述，由于基站原來已經(jīng)有一個地網(wǎng)，此次新增地網(wǎng)主要是由于原地網(wǎng)阻值達(dá)不到規(guī)范要求而設(shè)計施工的，但委托方要求新地網(wǎng)必須與原有接地網(wǎng)做良好連接，所以，在本次施工作業(yè)時，將原有地網(wǎng)進(jìn)行了部分開挖以利于連接，但開挖之后發(fā)現(xiàn)原有地網(wǎng)的接地扁鋼有部分銹蝕已經(jīng)較為嚴(yán)重，且不排除在某些節(jié)點(diǎn)處已經(jīng)斷裂的可能;考慮到雖然新做的接地體相對原有接地體范圍更大，但在進(jìn)行了等電位連接后，地網(wǎng)的大小和形狀均存在不確定性，地網(wǎng)中心點(diǎn)的位置也因此變得難以確定。在對現(xiàn)場情況進(jìn)行了充分的了解和分析后，認(rèn)為預(yù)先擬定的檢測方案2中電流極距離要求短、地網(wǎng)中心不確定時可以利用的補(bǔ)償算法均更適合于此站的接地電阻測量，因此選定了方案2作為此次測量的最后選擇[3]。

3結(jié)束語

對于地處高山，地網(wǎng)面積較大的接地體進(jìn)行接地電阻測試，最好能夠預(yù)先制定檢測方案，方案制定時應(yīng)首先考慮當(dāng)?shù)氐牡乩?、土壤和環(huán)境情況，尤其是對電流電壓極的布置位置要有個預(yù)先的評估準(zhǔn)備，對于地網(wǎng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的情況也要預(yù)先考慮，制定相應(yīng)的對策，盡量做到每一次的檢測都能夠按照規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的方法進(jìn)行，避免因?yàn)檫^多主觀因素造成測量結(jié)果的較大誤差。

參考文獻(xiàn)

[1] GB/T 21431-2015，建筑物防雷裝置檢測技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2015.

[2] 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].北京：中國電力出版社，1996：52.

[3]狄文浩，張珊珊.接地電阻檢測的測量不確定度分析[J].現(xiàn)代建筑電氣，2013，4（10）：11-14.