接地電阻測試線地極組合式展放盤的研制與應(yīng)用

羅超才 張思中

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司茂名供電局）

1 項目研制背景

環(huán)境因素、技術(shù)因素、人為操作等均會影響電網(wǎng)接地保護性能，造成接地電阻阻值變化，如地理位置、土壤濕度、酸堿度；接地極埋設(shè)深度、數(shù)量、形狀；建設(shè)施工、周圍行車等。為進一步提升電網(wǎng)性能，在安全管理過程中必須準(zhǔn)確測量接地電阻值，實施有效保護。

現(xiàn)階段主要利用接地電阻測試儀進行電網(wǎng)接地電阻值的測試，其主要利用DC／AC變換技術(shù)將三端鈕、四端鈕測量方式整合，可通過搖表測試的方式，在集成電路基礎(chǔ)上快速采集、分析及顯示接地電阻值情況，得到高精度數(shù)值。此外，該裝置還可以用于監(jiān)測土壤電阻率、地電壓數(shù)值、低電阻導(dǎo)電情況等，適用范圍較廣。目前在使用接地電阻測試儀時，對于測試儀、測試線和地極均分開放置，沒有統(tǒng)一的展放裝置，使用現(xiàn)場往往出現(xiàn)測試線繞圈凌亂的問題，整理時花費大量的人力成本和時間成本。鑒于上述問題，本文研制一種新型組合式展放盤，以提高測量接地電阻工作的效率和質(zhì)量。

2 接地電阻特性

接地電阻是“電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴散所遇到的電阻”，其主要包括接觸電阻和大地電阻兩部分，直接反映了電網(wǎng)接地保護的安全系數(shù)和穩(wěn)定系數(shù)。

我國電網(wǎng)建設(shè)過程中對接地保護非常重視，常通過接地線、接地裝置等實現(xiàn)地網(wǎng)接地保護，根據(jù)不同區(qū)域用電特征開展相應(yīng)配置，保證接地保護施工、管控、運維等滿足電網(wǎng)接地的安全性、穩(wěn)定性和可靠性需求。一般小型電網(wǎng)中主要利用接地電阻進行過流防護即可，而大型地網(wǎng)則應(yīng)要適當(dāng)運用接地阻抗，通過降低由地網(wǎng)占地面積過大及土壤電阻率過低導(dǎo)致的過流問題，使電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運行。

3 接地技術(shù)概況

3.1 接地技術(shù)引入

接地技術(shù)主要是利用接地裝置建立設(shè)備、線路與大地之間的電氣連接，從而實現(xiàn)過流保護。1754年，美國科學(xué)家富蘭克林發(fā)明了避雷針，可用于雷電災(zāi)害的過流傳導(dǎo)。1835年，莫爾斯對富蘭克林避雷針中的接地電極進行調(diào)整，通過單一接線端子設(shè)置形成大地回路。1889年，日本在交流配電系統(tǒng)中引入二次側(cè)接地，有效提升了配電的安全性能。

20世紀(jì)末我國認(rèn)識到了接地技術(shù)的重要性，開始引入接地裝置。進入21世紀(jì)以來，我國已經(jīng)開始采用設(shè)備接地、系統(tǒng)接地、避雷針接地、避雷器接地、功能接地、基準(zhǔn)電位接地等多種方式，利用指定路徑實現(xiàn)過流對地傳導(dǎo)，用戶用電可靠性得到了高效保障。

3.2 接地工作開展步驟

1）斷開接地線路與被保護設(shè)備，避免造成電流／電壓數(shù)值失真。

2）檢查周圍環(huán)境，若不存在極性化、散雜電流方可測量。

3）確認(rèn)土壤濕度、酸堿度等，避免由溫度驟降、濕度過大、酸度過高等引起的電壓／電流波動。

4）探測針應(yīng)遠(yuǎn)離地下水管、電纜、鐵路等較大金屬體，其中電流極應(yīng)遠(yuǎn)離10m以上，電壓極應(yīng)遠(yuǎn)離50m以上，如上述金屬體與接地網(wǎng)沒有連接時，可縮短距離1／2～1／3。

5）檢查導(dǎo)線絕緣層是否開裂，測試絕緣性能，確認(rèn)無誤后方可用作連接線。

6）電流極插入土壤時應(yīng)觀察地質(zhì)情況，合理選擇插入深度，保證處于零電位。

7）為進一步提升接地電阻值測量的準(zhǔn)確性，可選擇土壤電阻率較高的夏季或初冬。

8）測試過程中應(yīng)保持清潔，避免現(xiàn)場雜質(zhì)影響測試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

9）若檢流計靈敏度較高，則可以在電位探針插入土壤時淺插，若檢流計靈敏度不夠，則適當(dāng)在電位探針中注水。

10）隨時檢查儀表的準(zhǔn)確性。

11）接地電阻測試儀應(yīng)保存在室內(nèi)保持其環(huán)境溫度0℃～40℃，相對濕度不超過80%，且在空氣中不能含有足以引起腐蝕的有害物質(zhì)。

12）測試儀在使用、搬運、存放時應(yīng)避免強烈震動。

4 工具研發(fā)需求分析

接地電阻測試儀適用于電力、郵電、鐵路、石油、化工、通信、礦山等部門測量各種裝置的接地電阻以及測量低電阻的導(dǎo)體阻值，還可測量土壤電阻率及地電壓，其應(yīng)用范圍廣、頻率高。因此本文提出的一種接地電阻測試線地極組合式展放盤具有迫切的市場需求，研制成功后將能廣泛應(yīng)用于以上使用領(lǐng)域，使相關(guān)工作效率得到提高，安全性也能得到同步提高。

5 現(xiàn)有技術(shù)與研制目標(biāo)

5.1 現(xiàn)有技術(shù)問題

目前對于接地電阻測試的操作，市面上沒有針對性的測試線整理收納工具，測試儀、測試線和地極分開放置導(dǎo)致現(xiàn)場測試線混亂擺放、纏繞凌亂，耗費大量的整理時間，也容易導(dǎo)致導(dǎo)線損壞。

5.2 研制目標(biāo)

本文研制一種接地電阻測試線地極組合式展放盤，其研制目標(biāo)需要滿足以下主要功能：①實現(xiàn)P、E、N測試線的展放和回收，不出現(xiàn)繞線斷線情況；②實現(xiàn)測試儀、測試線、地極的統(tǒng)一放置，方便管理和使用；③方便現(xiàn)場統(tǒng)一放置，不受地形影響開展測量工作。

6 研制方案

6.1 研發(fā)思路

本文通過對近幾年來變電站接地電阻測試操作的研究，發(fā)現(xiàn)目前使用的接地電阻測試儀時，測試現(xiàn)場因沒有統(tǒng)一的測試線纜收納整理展放區(qū)域，造成一定的安全隱患，同時效率低下。因此在對于本文工具進行研制時，線纜收納整理的分區(qū)域展放功能是作為本工具首要的技術(shù)設(shè)計點。同時如何實現(xiàn)測試線收納時的安全性，不損壞導(dǎo)線，也是本文研制工具的重點技術(shù)之一。

6.2 研究方法

為更好地了解現(xiàn)階段接地電阻測試線存在的安全問題，通過廣泛查找相關(guān)的文獻資料，并對查找得到的文獻資料及國內(nèi)外相關(guān)案例進行分析和研究，再在確定的范圍內(nèi)進行變電站實地考察，咨詢相關(guān)接地電阻測試相關(guān)人員，提出整體裝置的研制初步方案。

6.3 技術(shù)研究方案

本文提出的一種接地電阻測試線地極組合式展放盤（見圖1），其結(jié)構(gòu)包括固定底座放置板、活動滑輪、卷線套筒及易攜握盤。底座放置板能將測試儀、測試線、地極三者組合放置。使用時，接地電阻測試儀放置在底座放置板處，將對應(yīng)的測試線繞在卷線套筒上，輪心與活動滑輪之間通過帶軌凸槽膠墊緊密契合，能實現(xiàn)快速的繞線動作，不會在展放和回收過程中發(fā)生測試線斷線和繞線的情況。大大提高接地電阻測試儀的適用性及適用范圍。操作人員可單人進行操作，每次只需使用一套測試儀展放盤便能夠快速測量電阻，提高員工的技能操作水平和測試儀的測量精度，同時提高線材及儀器設(shè)備使用壽命（見圖2、圖3）。

圖1 工具多視覺效果圖

圖2 工具整體效果圖

圖3 工具側(cè)視圖

6.4 技術(shù)關(guān)鍵點

1）展放盤采用帶有膠墊剎車功能的滑輪，方便展放和回收測試線。

2）展放盤帶有展放盤板，能將測試儀、測試線、地極三者組合放置。

7 應(yīng)用效能

本文研制成果應(yīng)用于茂名高州供電局古丁供電所的接地電阻測試（見圖4、圖5），初步應(yīng)用后得到操作人員的一致好評，有效解決了測試儀、測試線、地極分開放置，容易出現(xiàn)漏拿地極、測試線斷線、受地形影響測量結(jié)果的問題，提高測量工作效率，提高測試儀的維護質(zhì)量。工具將全面推開到高州局25個供電所，后期也將推廣應(yīng)用到更多的領(lǐng)域，提高相關(guān)工作的安全性與工作效率。

圖4 展放盤實物側(cè)視圖

圖5 展放盤實物俯視圖

8 效益分析

8.1 安全效益

本文提出的一種接地電阻測試線地極組合式展放盤，其研制與應(yīng)用能提高80%的現(xiàn)場測試線整理時間，不但降低了測試線損壞幾率，同時也提高了現(xiàn)場整理的便捷性與安全性，防止線纜纏繞混亂造成的安全事故，同時也提高了電力設(shè)備與接地工作的安全性，從而提高整體電網(wǎng)運行的安全性。

8.2 經(jīng)濟效益

本文所研制的接地電阻測試線地極組合式展放盤，其應(yīng)用使工作效率整體提升80%以上。工具在結(jié)構(gòu)設(shè)計上嚴(yán)格遵守及參考了變電站接地工作現(xiàn)場的使用環(huán)境空間及操作規(guī)范，其實用性及操作的便捷性能有效提高現(xiàn)場工作效率，實際使用效果明顯，規(guī)范操作流程，提高設(shè)備使用壽命，從而提高企業(yè)經(jīng)濟效益。

9 結(jié)束語

目前接地電阻測試儀能滿足所有接地測量要求，運用新式鉗口法，無需打樁放線進行在線直接測量。一臺功能強大的地阻測試儀由微處理器控制，可自動檢測各接口連接狀況及地網(wǎng)的干擾電壓、干擾頻率，并具有數(shù)值保持及智能提示等獨特功能。本文提出的接地電阻測試線地極組合式展放盤，是對于現(xiàn)代新型電氣設(shè)備測試工具的有效輔助裝置，能配合接地電阻測試儀實現(xiàn)高效、快速的測試工作。