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摘 要
大型地网（电厂及变电站等地网）接地阻抗测试过程中有诸多因素对检测结果造成了很大的影响，比如土壤电阻率的不均匀分布、零序电流、周围架空或地埋线路以及检测线间互感因素，本文重点研究线间互感因素的影响，分别从专项实验和理论计算两个方面探讨对线间互感因素的控制，以期减少对测试结果的影响，较真实的反映大型地网的接地状况。
关键词：大型地网、接地阻抗、线间互感、直线法
1 引言
近年来，国内多处电厂及变电站因雷击形成扩大事故，究其原因大多与地网接地阻抗不合格有关。接地网起着工作接地和保护接地的作用，当接地阻抗过大进而发生接地故障时，中性点电压偏移增大，可能使相与中性点间的电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。在雷击或雷电波袭击时，由于電流很大，会产生很高的残压，使附近的设备遭受到反击的威胁，并降低接地网本身保护设备（架空输电线路及电厂电气设备）带电导体的耐压水平，达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地阻抗是否合格直接关系到电厂运行人员、检修人员的人身安全。由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行。因此，必须大力加强对地网接地阻抗的定期监测。
本文旨在探讨如何对检测过程中测试线之间的互感因素进行有效控制，以便更方便的指导我们日常的检测工作，满足客户的技术要求，最大限度的反映电厂及变电站等大型接地网的接地状况，为电厂及变电站的安全生产保驾护航。
2大型地网检测技术概述
目前，主流的大型地网检测技术主要包括工频大电流法和异频小电流法。为了防止电网运行时产生的工频干扰，提高测试结果的准确性，绝缘预防性试验规程规定，工频大电流法的测试电流不得小于50A，由于该类试验测试设备笨重，试验过程复杂，试验时间长，试验人员工作强度大，故试验中很少采用。实际操作过程中多采用异频小电流法。根据测试过程中采用电极的数量，又分为三级法和四级法。四级法虽然可以有效消除电流线和电压线之间的互感，但由于增加了辅助电极，无形中增加了检测的复杂度和成本，故多采用三极法进行测量。三极法又可细分为反向法、三角法和直线法（0.618法）。由于地理环境的影响，实际检测工作中直线法较为常见，本文重点讨论在直线法检测过程中对于线间互感因素的控制方法。
3测量原理和直线法介绍
接地装置工频接地电阻的数值，等于接地装置的对地电压与通过接地装置流入地中的工频电流的比值。接地装置的对地电压是指接地装置与地中电流场的实际零位区之间的电位差。下图是测量工频接地电阻的电极布置和电位分布的示意图，图上点P 是实际零电位区中的一点，实际零电位区是指沿被测接地装置与测量用的电流极C 之间连接线方向上电位梯度接近于零的区域。实际零电位区范围的大小，与测量用的电流极离被测接地装置的距离dGC 的大小、通过被测接地装置流入地中测试电流的大小以及测量用的电压表的分辨率等因素有关。直线法中一般取dGC=（4～5）D 和dGP=（0.5～0.6）dGC，如果想较准确地找到实际零电位区，可以把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC 的5%，测量电压极P 与接地装置G 之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。用电压表和电流表分别测量接地装置G 与电压极P 之间的电位差UG和通过接地装置流入地中的测试电流I，由UG和I得到接地装置的工频接地电阻 。
4检测线间互感因素的控制
大型地网接地阻抗测试过程中，由于电流线流过较大的电流，不可避免的会在电流线和电压线之间产生互感，从而影响测试结果的准确性。本文从专项实验和理论计算两个角度阐述对线间互感因素的控制。
4.1通过增大线间的距离来消除线间互感因素的影响
表1-6为在专项试验基地利用直线法测试的结果，每个表中数据变化的量为电压线和电流线之间的距离（d）。
由表中数据可以看出，测试结果中的阻性分量R的数据比较稳定，所不同的是感性分量X随线间距离变化较大，随着线间距离的不断增大感性分量逐渐减小，表明电压线和电流线间的互感的影响逐渐减弱。在具体的测试过程中，我们希望消除线间的互感因素的影响，必须加大电压线和电流线之间的距离，从表中可以看出，当线间距离增大到10米以及10米以上时，感性分量数值已经很小且数据比较稳定，故本文提出，采用直线法检测时，要求电压线和电流线间的距离不能小于10米。
4.2通过计算消除线间互感因素的影响
检测线线间互感的影响可以通过增大检测线的线间距离来消除，但实际检测过程中由于环境因素的影响，线间距离有时候不能做到大于10米来敷设，当线间距离小于10米时，我们认定线间的互感因素对检测结果的准确性已不能被忽视，那么如何消除线间的互感因素呢？
DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》推荐使用电流-电压表三极直线法测量接地系统的接地阻抗。通过测试电流注入待测接地体，记录该测试电流与接地体和试验用电位极间电压的关系。进行接地阻抗测量时可得到电压与电流两路信号，其中电流信号没有需要处理的成分，而电压信号则主要包含接地系统上的压降和电压线与电流线间互感产生的压降。
测量得到的电压信号主要包含以下几个部分：
（0.1）
式中 ， 为待测接地系统的接地电阻； 为待测接地系统的电感； 为电压与电流引线间的互感。
因此，在接地阻抗的测试中对于从采样电路得到的电压信号的处理就主要包括两个方面的内容：电压信号中感性分量与阻性分量的提取和感性分量中引线互感电压部分的分离。对于阻感性信号，由于有同步的电流信号，可以利用准同步技术将其分离，分别得到阻性与感性部分。其中，电压信号的感性部分为：
（0.2）
式中 为平行布置的电压和电流引线间的互感。 为电压与电流引线平行段长度。式（0.2）中的第一部分是接地系统所固有的，而第二部分是应当被消除的。为了消除电压引线与电流引线之间的感应电压，必须先分析出电压与电流引线之间的互感。所以，要估算的引线互感产生的压降为：
（0.3）
我国一般用下式估算两条平行线之间的互感 ：
（0.4）
式中 为平行线间的距离， ； 为地中对应镜像间的距离， 。 。
假设电流为 ，其大小为 ，相角为 ，测得的电压为 ，则测得的接地阻抗为：
（0.5）
若引线互感产生压降为 ，则地网接地阻抗为
（0.6）
其模值为：
（0.7）
可以通过以上方法来剔除测量结果中引线互感产生的阻抗。
5结论
在实际的检测工作中，大型地网接地阻抗测试是一项很复杂的工作，如何减少外界因素对检测结果的影响而真实反映地网的接地状况，对电厂和变电站的良好运行以及我们的检测工作意义重大。本文仅探讨了对线间互感因素的控制方法，希望对实际的测试工作有一定的参考作用。
参考文献
1、《接地装置特性参数测量导则》DL/T 475-2006 中国电力出版社
2、何金良，曾嵘，《电力系统接地技术》，科学出版社
3、征德平，变电站地网接地电阻测量方法的探讨，广东科技，2007.07
4、何智强，变电站地网接地阻抗感性分量影响因素分析，湖南电力，2009（2）
大型地网（电厂及变电站等地网）接地阻抗测试过程中有诸多因素对检测结果造成了很大的影响，比如土壤电阻率的不均匀分布、零序电流、周围架空或地埋线路以及检测线间互感因素，本文重点研究线间互感因素的影响，分别从专项实验和理论计算两个方面探讨对线间互感因素的控制，以期减少对测试结果的影响，较真实的反映大型地网的接地状况。
关键词：大型地网、接地阻抗、线间互感、直线法
1 引言
近年来，国内多处电厂及变电站因雷击形成扩大事故，究其原因大多与地网接地阻抗不合格有关。接地网起着工作接地和保护接地的作用，当接地阻抗过大进而发生接地故障时，中性点电压偏移增大，可能使相与中性点间的电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。在雷击或雷电波袭击时，由于電流很大，会产生很高的残压，使附近的设备遭受到反击的威胁，并降低接地网本身保护设备（架空输电线路及电厂电气设备）带电导体的耐压水平，达不到设计的要求而损坏设备。同时接地系统的接地阻抗是否合格直接关系到电厂运行人员、检修人员的人身安全。由于土壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀，影响变电站的安全运行。因此，必须大力加强对地网接地阻抗的定期监测。
本文旨在探讨如何对检测过程中测试线之间的互感因素进行有效控制，以便更方便的指导我们日常的检测工作，满足客户的技术要求，最大限度的反映电厂及变电站等大型接地网的接地状况，为电厂及变电站的安全生产保驾护航。
2大型地网检测技术概述
目前，主流的大型地网检测技术主要包括工频大电流法和异频小电流法。为了防止电网运行时产生的工频干扰，提高测试结果的准确性，绝缘预防性试验规程规定，工频大电流法的测试电流不得小于50A，由于该类试验测试设备笨重，试验过程复杂，试验时间长，试验人员工作强度大，故试验中很少采用。实际操作过程中多采用异频小电流法。根据测试过程中采用电极的数量，又分为三级法和四级法。四级法虽然可以有效消除电流线和电压线之间的互感，但由于增加了辅助电极，无形中增加了检测的复杂度和成本，故多采用三极法进行测量。三极法又可细分为反向法、三角法和直线法（0.618法）。由于地理环境的影响，实际检测工作中直线法较为常见，本文重点讨论在直线法检测过程中对于线间互感因素的控制方法。
3测量原理和直线法介绍
接地装置工频接地电阻的数值，等于接地装置的对地电压与通过接地装置流入地中的工频电流的比值。接地装置的对地电压是指接地装置与地中电流场的实际零位区之间的电位差。下图是测量工频接地电阻的电极布置和电位分布的示意图，图上点P 是实际零电位区中的一点，实际零电位区是指沿被测接地装置与测量用的电流极C 之间连接线方向上电位梯度接近于零的区域。实际零电位区范围的大小，与测量用的电流极离被测接地装置的距离dGC 的大小、通过被测接地装置流入地中测试电流的大小以及测量用的电压表的分辨率等因素有关。直线法中一般取dGC=（4～5）D 和dGP=（0.5～0.6）dGC，如果想较准确地找到实际零电位区，可以把电压极沿测量用电流极与被测接地装置之间连接线方向移动三次，每次移动的距离约为dGC 的5%，测量电压极P 与接地装置G 之间的电压。如果电压表的三次指示值之间的相对误差不超过5%，则可以把中间位置作为测量用电压极的位置。用电压表和电流表分别测量接地装置G 与电压极P 之间的电位差UG和通过接地装置流入地中的测试电流I，由UG和I得到接地装置的工频接地电阻 。
4检测线间互感因素的控制
大型地网接地阻抗测试过程中，由于电流线流过较大的电流，不可避免的会在电流线和电压线之间产生互感，从而影响测试结果的准确性。本文从专项实验和理论计算两个角度阐述对线间互感因素的控制。
4.1通过增大线间的距离来消除线间互感因素的影响
表1-6为在专项试验基地利用直线法测试的结果，每个表中数据变化的量为电压线和电流线之间的距离（d）。
由表中数据可以看出，测试结果中的阻性分量R的数据比较稳定，所不同的是感性分量X随线间距离变化较大，随着线间距离的不断增大感性分量逐渐减小，表明电压线和电流线间的互感的影响逐渐减弱。在具体的测试过程中，我们希望消除线间的互感因素的影响，必须加大电压线和电流线之间的距离，从表中可以看出，当线间距离增大到10米以及10米以上时，感性分量数值已经很小且数据比较稳定，故本文提出，采用直线法检测时，要求电压线和电流线间的距离不能小于10米。
4.2通过计算消除线间互感因素的影响
检测线线间互感的影响可以通过增大检测线的线间距离来消除，但实际检测过程中由于环境因素的影响，线间距离有时候不能做到大于10米来敷设，当线间距离小于10米时，我们认定线间的互感因素对检测结果的准确性已不能被忽视，那么如何消除线间的互感因素呢？
DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》推荐使用电流-电压表三极直线法测量接地系统的接地阻抗。通过测试电流注入待测接地体，记录该测试电流与接地体和试验用电位极间电压的关系。进行接地阻抗测量时可得到电压与电流两路信号，其中电流信号没有需要处理的成分，而电压信号则主要包含接地系统上的压降和电压线与电流线间互感产生的压降。
测量得到的电压信号主要包含以下几个部分：
（0.1）
式中 ， 为待测接地系统的接地电阻； 为待测接地系统的电感； 为电压与电流引线间的互感。
因此，在接地阻抗的测试中对于从采样电路得到的电压信号的处理就主要包括两个方面的内容：电压信号中感性分量与阻性分量的提取和感性分量中引线互感电压部分的分离。对于阻感性信号，由于有同步的电流信号，可以利用准同步技术将其分离，分别得到阻性与感性部分。其中，电压信号的感性部分为：
（0.2）
式中 为平行布置的电压和电流引线间的互感。 为电压与电流引线平行段长度。式（0.2）中的第一部分是接地系统所固有的，而第二部分是应当被消除的。为了消除电压引线与电流引线之间的感应电压，必须先分析出电压与电流引线之间的互感。所以，要估算的引线互感产生的压降为：
（0.3）
我国一般用下式估算两条平行线之间的互感 ：
（0.4）
式中 为平行线间的距离， ； 为地中对应镜像间的距离， 。 。
假设电流为 ，其大小为 ，相角为 ，测得的电压为 ，则测得的接地阻抗为：
（0.5）
若引线互感产生压降为 ，则地网接地阻抗为
（0.6）
其模值为：
（0.7）
可以通过以上方法来剔除测量结果中引线互感产生的阻抗。
5结论
在实际的检测工作中，大型地网接地阻抗测试是一项很复杂的工作，如何减少外界因素对检测结果的影响而真实反映地网的接地状况，对电厂和变电站的良好运行以及我们的检测工作意义重大。本文仅探讨了对线间互感因素的控制方法，希望对实际的测试工作有一定的参考作用。
参考文献
1、《接地装置特性参数测量导则》DL/T 475-2006 中国电力出版社
2、何金良，曾嵘，《电力系统接地技术》，科学出版社
3、征德平，变电站地网接地电阻测量方法的探讨，广东科技，2007.07
4、何智强，变电站地网接地阻抗感性分量影响因素分析，湖南电力，2009（2）