接地电阻测试线地极组合式展放盘的研制与应用

罗超才 张思中

（广东电网有限责任公司茂名供电局）

1 项目研制背景

环境因素、技术因素、人为操作等均会影响电网接地保护性能，造成接地电阻阻值变化，如地理位置、土壤湿度、酸碱度；接地极埋设深度、数量、形状；建设施工、周围行车等。为进一步提升电网性能，在安全管理过程中必须准确测量接地电阻值，实施有效保护。

现阶段主要利用接地电阻测试仪进行电网接地电阻值的测试，其主要利用DC／AC变换技术将三端钮、四端钮测量方式整合，可通过摇表测试的方式，在集成电路基础上快速采集、分析及显示接地电阻值情况，得到高精度数值。此外，该装置还可以用于监测土壤电阻率、地电压数值、低电阻导电情况等，适用范围较广。目前在使用接地电阻测试仪时，对于测试仪、测试线和地极均分开放置，没有统一的展放装置，使用现场往往出现测试线绕圈凌乱的问题，整理时花费大量的人力成本和时间成本。鉴于上述问题，本文研制一种新型组合式展放盘，以提高测量接地电阻工作的效率和质量。

2 接地电阻特性

接地电阻是“电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻”，其主要包括接触电阻和大地电阻两部分，直接反映了电网接地保护的安全系数和稳定系数。

我国电网建设过程中对接地保护非常重视，常通过接地线、接地装置等实现地网接地保护，根据不同区域用电特征开展相应配置，保证接地保护施工、管控、运维等满足电网接地的安全性、稳定性和可靠性需求。一般小型电网中主要利用接地电阻进行过流防护即可，而大型地网则应要适当运用接地阻抗，通过降低由地网占地面积过大及土壤电阻率过低导致的过流问题，使电网安全、稳定、高效运行。

3 接地技术概况

3.1 接地技术引入

接地技术主要是利用接地装置建立设备、线路与大地之间的电气连接，从而实现过流保护。1754年，美国科学家富兰克林发明了避雷针，可用于雷电灾害的过流传导。1835年，莫尔斯对富兰克林避雷针中的接地电极进行调整，通过单一接线端子设置形成大地回路。1889年，日本在交流配电系统中引入二次侧接地，有效提升了配电的安全性能。

20世纪末我国认识到了接地技术的重要性，开始引入接地装置。进入21世纪以来，我国已经开始采用设备接地、系统接地、避雷针接地、避雷器接地、功能接地、基准电位接地等多种方式，利用指定路径实现过流对地传导，用户用电可靠性得到了高效保障。

3.2 接地工作开展步骤

1）断开接地线路与被保护设备，避免造成电流／电压数值失真。

2）检查周围环境，若不存在极性化、散杂电流方可测量。

3）确认土壤湿度、酸碱度等，避免由温度骤降、湿度过大、酸度过高等引起的电压／电流波动。

4）探测针应远离地下水管、电缆、铁路等较大金属体，其中电流极应远离10m以上，电压极应远离50m以上，如上述金属体与接地网没有连接时，可缩短距离1／2～1／3。

5）检查导线绝缘层是否开裂，测试绝缘性能，确认无误后方可用作连接线。

6）电流极插入土壤时应观察地质情况，合理选择插入深度，保证处于零电位。

7）为进一步提升接地电阻值测量的准确性，可选择土壤电阻率较高的夏季或初冬。

8）测试过程中应保持清洁，避免现场杂质影响测试结果的准确性。

9）若检流计灵敏度较高，则可以在电位探针插入土壤时浅插，若检流计灵敏度不够，则适当在电位探针中注水。

10）随时检查仪表的准确性。

11）接地电阻测试仪应保存在室内保持其环境温度0℃～40℃，相对湿度不超过80%，且在空气中不能含有足以引起腐蚀的有害物质。

12）测试仪在使用、搬运、存放时应避免强烈震动。

4 工具研发需求分析

接地电阻测试仪适用于电力、邮电、铁路、石油、化工、通信、矿山等部门测量各种装置的接地电阻以及测量低电阻的导体阻值，还可测量土壤电阻率及地电压，其应用范围广、频率高。因此本文提出的一种接地电阻测试线地极组合式展放盘具有迫切的市场需求，研制成功后将能广泛应用于以上使用领域，使相关工作效率得到提高，安全性也能得到同步提高。

5 现有技术与研制目标

5.1 现有技术问题

目前对于接地电阻测试的操作，市面上没有针对性的测试线整理收纳工具，测试仪、测试线和地极分开放置导致现场测试线混乱摆放、缠绕凌乱，耗费大量的整理时间，也容易导致导线损坏。

5.2 研制目标

本文研制一种接地电阻测试线地极组合式展放盘，其研制目标需要满足以下主要功能：①实现P、E、N测试线的展放和回收，不出现绕线断线情况；②实现测试仪、测试线、地极的统一放置，方便管理和使用；③方便现场统一放置，不受地形影响开展测量工作。

6 研制方案

6.1 研发思路

本文通过对近几年来变电站接地电阻测试操作的研究，发现目前使用的接地电阻测试仪时，测试现场因没有统一的测试线缆收纳整理展放区域，造成一定的安全隐患，同时效率低下。因此在对于本文工具进行研制时，线缆收纳整理的分区域展放功能是作为本工具首要的技术设计点。同时如何实现测试线收纳时的安全性，不损坏导线，也是本文研制工具的重点技术之一。

6.2 研究方法

为更好地了解现阶段接地电阻测试线存在的安全问题，通过广泛查找相关的文献资料，并对查找得到的文献资料及国内外相关案例进行分析和研究，再在确定的范围内进行变电站实地考察，咨询相关接地电阻测试相关人员，提出整体装置的研制初步方案。

6.3 技术研究方案

本文提出的一种接地电阻测试线地极组合式展放盘（见图1），其结构包括固定底座放置板、活动滑轮、卷线套筒及易携握盘。底座放置板能将测试仪、测试线、地极三者组合放置。使用时，接地电阻测试仪放置在底座放置板处，将对应的测试线绕在卷线套筒上，轮心与活动滑轮之间通过带轨凸槽胶垫紧密契合，能实现快速的绕线动作，不会在展放和回收过程中发生测试线断线和绕线的情况。大大提高接地电阻测试仪的适用性及适用范围。操作人员可单人进行操作，每次只需使用一套测试仪展放盘便能够快速测量电阻，提高员工的技能操作水平和测试仪的测量精度，同时提高线材及仪器设备使用寿命（见图2、图3）。

图1 工具多视觉效果图

图2 工具整体效果图

图3 工具侧视图

6.4 技术关键点

1）展放盘采用带有胶垫刹车功能的滑轮，方便展放和回收测试线。

2）展放盘带有展放盘板，能将测试仪、测试线、地极三者组合放置。

7 应用效能

本文研制成果应用于茂名高州供电局古丁供电所的接地电阻测试（见图4、图5），初步应用后得到操作人员的一致好评，有效解决了测试仪、测试线、地极分开放置，容易出现漏拿地极、测试线断线、受地形影响测量结果的问题，提高测量工作效率，提高测试仪的维护质量。工具将全面推开到高州局25个供电所，后期也将推广应用到更多的领域，提高相关工作的安全性与工作效率。

图4 展放盘实物侧视图

图5 展放盘实物俯视图

8 效益分析

8.1 安全效益

本文提出的一种接地电阻测试线地极组合式展放盘，其研制与应用能提高80%的现场测试线整理时间，不但降低了测试线损坏几率，同时也提高了现场整理的便捷性与安全性，防止线缆缠绕混乱造成的安全事故，同时也提高了电力设备与接地工作的安全性，从而提高整体电网运行的安全性。

8.2 经济效益

本文所研制的接地电阻测试线地极组合式展放盘，其应用使工作效率整体提升80%以上。工具在结构设计上严格遵守及参考了变电站接地工作现场的使用环境空间及操作规范，其实用性及操作的便捷性能有效提高现场工作效率，实际使用效果明显，规范操作流程，提高设备使用寿命，从而提高企业经济效益。

9 结束语

目前接地电阻测试仪能满足所有接地测量要求，运用新式钳口法，无需打桩放线进行在线直接测量。一台功能强大的地阻测试仪由微处理器控制，可自动检测各接口连接状况及地网的干扰电压、干扰频率，并具有数值保持及智能提示等独特功能。本文提出的接地电阻测试线地极组合式展放盘，是对于现代新型电气设备测试工具的有效辅助装置，能配合接地电阻测试仪实现高效、快速的测试工作。