浅析大地网接地电阻测试中异频法技术

吴林

摘要：在防雷系统中，大地网接地电阻测试使用最为广泛的是工频大电流法进行测量。此类测试方法具备过程复杂繁琐，测试人员工作强度大，测试耗费时间长、抗干扰能力你差等弊端。为了有效解决大地网接地电阻测试过程中的抗干扰问题，简化测试流程，降低测试人员工作强度，提升测试结果的精度以及准确性，就需要采取一种更为高效的测试技术。基于此，本文提出异频法技术用于大地接地电阻测试，此类技术方法操作便捷，并且抗干扰性强。在文中首先介绍了异频法技术特点以及工作原理,并且结合检测实例,证明异频法技术在大地网接地电阻测试中的应用效果，以供同行共同交流。

关键词：大地网接地电阻测试；工频大电流法；异频法技术

引言

随着科技的不断发展进步，防雷系统越来越完善，防雷装置包含接闪器、引下线、接地装置、浪涌保护器（SPD）、综合布线等各个部分，而防雷系统接地装置的接地电阻选值直接关乎于防雷系统是否可以稳定、可靠运行。所以科学准确的检测出防雷装置的接地电阻值就显得十分必要，接地电阻值是评估防雷装置系统是否可靠的关键指标之一。然而，在经济快速发展的大形势下，许多企业、厂区、车站等场所建设规模越来越大，接地装置全都连接在一起形成大地网，大地网中通常涉及到工频续流、高频电磁信号、散杂电流等，所以在接地电阻测试过程中极易出现工频、高频干扰问题，这导致大地网的接地电阻测试若想获取准确的测试值变得十分棘手^[1]。工频大电流法是过去大地网接地电阻测试使用最为广泛的测试技术方法，此类测试方法具备过程复杂繁琐，测试人员工作强度大，测试耗费时间长、抗干扰能力差等弊端。为了有效解决大地网接地电阻测试过程中的抗干扰问题，简化测试流程，降低测试人员工作强度，提升测试结果的精度以及准确性，就需要采取一种更为高效的测试技术。本文提出异频法技术用于大地接地电阻测试，此类技术方法操作便捷，并且抗干扰性强，值得在大地网电阻测试中推广应用。本文重点围绕大地网接地电阻测试中异频法技术进行探讨。

1异频法技术接地电阻测试特点

（1）测量接地装置接地阻抗或电阻。

（2）测量接地装置之间的导通阻抗或电阻。

（3）测量土壤电阻率。

（4）测量数据显示清晰，操作便捷。

（5）采取自动双变频技术，用45Hz和55Hz两种频率进行测量，同时还有多组变频供选择使用。

（6）抗干扰能力强，采用自动变频法测量，配合现代软硬件滤波技术，使得仪器具有很高的抗干扰性能，测试数据稳定可靠。

（7）精度高，基本误差仅0.005Ω，可用来测量接地阻抗很小的大型地网。

2大地网接地电阻测试中异频法技术原理

目前，较常见的接地阻抗检测方法主要是电位降法。在检测过程中，分别设置电流极、电位极为C、P，接地装置设定为G，并且将C和P布置为直线或呈三角形布置。将已知的检测电流I输入至接地设备G中，在检测到接地设备和电位电极P之间的电压U，然后将其代入公式R=U / I，这样便能够计算出接地阻抗。在P极和G极之间来回移动距离dGP之后，能够获得不同的R和U值。 R值作为垂直轴，dGP值作为水平轴绘制变化曲线。曲线的平坦位置处的相应接地阻抗值就属于接地设备的接地阻抗的真实值。此时，P极所在的区域为零电位点，此时的R值为接地装置G的准确接地阻抗值^[2]。

由于极化现象，接地网不能被直流电检测到。在过去的接地电阻检测方法实施过程中，输入到接地设备G中的检测电流一般采用最容易获得的50 Hz工频交流测量电流，特别容易受到干扰。无论是接地设备本身还是地面，往往会出现一些工频杂散电流。在将50 Hz的交流测量电流输入至接地体的时候，这些零序电流、杂散电流不仅会流入检测电流环路，对电流读数造成影响，甚至可能会形成电压降，最终会对R值的精度造成不利影响。如果零序电流比较大，则会对工作在50 Hz的同一台测试仪器造成较为严重的同频干扰，导致测试仪器无法正常工作，严重的会损坏测试仪器。为了避免地面中的杂散电流对检测数据产生更大的影响，通常能够增加工频检测电流，使工频检测电流值比杂散电流值要高，即增加信噪比，以达到减少干扰的目的。然而，如果检测电流增加，那么检测线和测试极周围的危险电压也会有所增加，对周围人身安全构成极大威胁。

为了可以较好地处理工频电流检测的弊端问题，相关人员提出了一种接地阻抗检测方法，即异频技术，此方法可以改变检测电流频率，消除杂散电流和零序电流干扰。异频法技术和工频法最大的差异在于，输入至接地体中的检测电流的频率不是50Hz。通过改变检测电流的频率，能够减少杂散电流对地面的干扰，从而提高测试的准确性。在使用频率间方法的过程中，可以将检测电流控制在较低水平。这样，还能够减少风险因素，并且可以更加方便地使用。在接地电阻检测过程中，工频干扰会大大影响测试结果的影响，而其他频段的干扰比较小。异频法技术原理能够对检测电流输出频率进行调整，以规避50 Hz的电源频率，并使其在无干扰的频带中运行。因此，异频法技术是利用电位下降原理的一类接地电阻测试方法。

3运用异频法技术进行大地网接地电阻测试

有一形状呈矩形的接地网，最大的对角线长度是 400m,检测选择30°夹角法,检测线都使用 4 mm²的单芯多股胶质导线,电压检测线和电流检测线直线距离都是 2 km,电压极接地电阻不超过 100 Ω,电流极接地电阻不超过 8 Ω。 异频法技术检测频率处于45 Hz至55 Hz步长是为1 Hz,利用异频法技术和工频大电流法进行比较，可以得出检测结果:异频法检测地网干扰电压为 19. 958 V,而地网干扰电流为0. 052 A。对数据进行线性差值处理,获得工频接地阻抗为 0. 467 加上 0. 191j,其模|z|等于 0. 505Ω。 工频大电流方法加测获取的干扰电压为19. 600 V,而地网干扰电流为0. 08A。 若干次检测结果的平均值，也就是工频接地阻抗值为0.524,该大地网接地电阻设计目标值为 0.5，由此可知异频法检测的结果与设计的结果保持一致。 同时通过比较了解到,异频法技术检测结果具有很高的可重复性,意味着该测试方式可信度较高。 按照检测结果,接地阻抗 Z 具备电阻 R 和电抗 X 成分,R 伴随检测频率变化比较小,X 从地网金属材料自感和检测引线互感形成,X 检测值不超过电阻的一半，并且伴随频率的增加而上升。究其主要原因是本次测试的检测线为30°夹角,电压与电流检测线之间的距离为 2km的布线方法,能够将引线互感影响消除,此时 X 值便属于大地网金属材料的自感^[3]。

4结语

总之，在防雷系统检测工中,接地装置的接地电阻是十分重要的技术指标。如何确保接地电阻结果的准确性是检测人员需要重视的一大问题。 大地网接地由于其规模大，常常因为由较大的工频零序电流和谐波电流干扰,普通的工频大电流法无法从有效解决好大地网干扰电流问题。通过异频法技术测试接地电阻,不但可以较好地解决抗干扰的问题，而且还能够大幅提高检测结果的精确度。

参考文献:

[1]康强.城市轨道交通大地网接地电阻测量技术研究[J].气象研究与应用,2017,38(02):90-92+96.

[2]李衣长,张泉锋,王婷婷. 电站大地网接地电阻检测技术研究[J]. 建筑电气,2015,34(03):59-6

[3]刚波,张新军. 大地网接地电阻测试中异频法技术探讨[J].科技风，2018（8）：138.

作者简介：吴林（1984-）男，浙江省杭州市人，本科，助理工程师，从事防雷检测工作。