概  述

本測試系統(tǒng)適用于電力行業(yè)中發(fā)電廠、變電站、換流站和直流接地極、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的升壓站和風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電站、儲(chǔ)能電站、電鐵牽引站等接地裝置的交接驗(yàn)收試驗(yàn)，已運(yùn)行接地裝置的接地狀況評(píng)估和預(yù)防性（例行）試驗(yàn)，與防雷有關(guān)的接地裝置特性試驗(yàn)。主要用于測試接地裝置的電氣接地完整性、接地網(wǎng)工頻接地阻抗、分流系數(shù)、場區(qū)地表電位梯度、跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓、轉(zhuǎn)移電位等工頻特性參數(shù)以及土壤電阻率測試。采用變頻抗干擾技術(shù)，選頻抗干擾性能（信噪比）優(yōu)于1/1000，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測得接地裝置的各類工頻特性參數(shù)?？刹捎?/span>45Hz-65Hz之間的基波頻率相鄰對(duì)等頻率1Hz/5Hz任意選擇雙頻率或單頻率的交流電源自動(dòng)測試，測試電流完全符合《DL/T475-2017接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》變頻法試驗(yàn)電流規(guī)定及要求（3A～20A），可以在不停電的情況下進(jìn)行大型接地網(wǎng)工頻特性參數(shù)測量。

主要技術(shù)指標(biāo)

4測試系統(tǒng)成套單元功能簡述

接地阻抗參數(shù)測試采用變頻抗干擾技術(shù)，采用與50Hz相鄰對(duì)等頻率的交流電源自動(dòng)雙頻跟蹤測試，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測試并換算到工頻50Hz下的數(shù)據(jù)，可以在變電站正常運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行準(zhǔn)確測量。

4.1接地裝置的電氣完整性

抗干擾接地導(dǎo)通測試儀，開路電壓25V，**電流10A，采用FFT分散傅里葉展開計(jì)算及數(shù)字濾波技術(shù)，有效解決運(yùn)行變電站零序工頻干擾電壓在導(dǎo)通測試兩點(diǎn)間產(chǎn)生交流電壓時(shí)對(duì)導(dǎo)通直流電阻測試結(jié)果的影響。

4. 2 接地裝置工頻接地阻抗

根據(jù)大型地網(wǎng)土壤電阻率河接地網(wǎng)**對(duì)角線距離，選擇對(duì)應(yīng)功率的接地阻抗測試主機(jī)，完成大地網(wǎng)接地阻抗測試。大功率變頻穩(wěn)流電源頻率輸出準(zhǔn)確度優(yōu)于0.1%，可連續(xù)穩(wěn)流輸出時(shí)間不低于4小時(shí)，穩(wěn)流精度不低于0.5%，以滿足大型變電站多點(diǎn)注入電流的電流分流幅值、相位；場區(qū)電位梯度、跨步電位（跨步電壓）、接觸電位（接觸電壓）、轉(zhuǎn)移電位的連續(xù)測試要求，準(zhǔn)確對(duì)大型接地網(wǎng)整體接地裝置特性參數(shù)進(jìn)行安全評(píng)估。

☆ 測試電源裝置功能

1）電流極、電流極引線回路絕緣性能檢測

2）電流極、電壓極測試引線回路阻抗檢測

3）電壓極工頻干擾電壓檢測

4）地網(wǎng)實(shí)測工頻接地阻抗及修正工頻接地阻抗

5）接地裝置分流測試—常時(shí)間穩(wěn)流輸出

6）土壤電阻率測試

4.3 接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估及分流系數(shù)測試

對(duì)于大型地網(wǎng)應(yīng)選配專用無線遙測選頻電壓/電流測量裝置，完成地網(wǎng)分流系數(shù)測試、場區(qū)地表電位梯度、跨步電位差（跨步電壓）、接觸電位差（接觸電壓）等工頻特性參數(shù)測試。

4. 4 測試樁電極標(biāo)準(zhǔn)布線

依據(jù)試驗(yàn)選擇參考點(diǎn)的經(jīng)緯度采用GPS準(zhǔn)確定位，根據(jù)接地網(wǎng)**對(duì)角線分選擇的測試方法，按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定及要求準(zhǔn)確選擇電流極和電壓極的標(biāo)準(zhǔn)位置，為周期性地網(wǎng)接地狀態(tài)評(píng)估提供標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比基準(zhǔn)。對(duì)于超大型地網(wǎng)，應(yīng)采用GPS接地極布線專用定位儀來確定電位極和電流極與接地網(wǎng)參考點(diǎn)的直線距離，計(jì)算電流極引線與電位極引線的夾角是否符合測試布線要求。

5 主機(jī)功能選型表

6 測試原理及干擾分析

隨著超高電壓、大容量電廠、變電站在系統(tǒng)中的普遍使用，大型接地網(wǎng)數(shù)量劇增，現(xiàn)行測量儀器及測量方法，因測量準(zhǔn)確度和施工過程復(fù)雜已不能滿足大型接地裝置特性參數(shù)測量的要求。特別是在進(jìn)行分流系數(shù)和場區(qū)地表電位梯度的測試時(shí)，通常較大規(guī)模的變電所需要測試的點(diǎn)較多，這就需要提供的電流值要較高并可以具有較長時(shí)間的維持，這在一定程度上對(duì)試驗(yàn)設(shè)備提出了更高的要求。

在對(duì)接地裝置進(jìn)行測量時(shí)，由于受不平衡零序電流以及射頻等各種干擾，使得測試結(jié)果產(chǎn)生很大的誤差。特別是大型接地網(wǎng)的接地阻抗一般很?。ㄒ话阍?.5Ω以下），干擾帶來的相對(duì)誤差更大。為了降低現(xiàn)場干擾的影響，目前采用的方法主要有以下兩種，**種方法是通過加大工頻測試電流（DL/T475-2017標(biāo)準(zhǔn)推薦不宜小于50A）來加大信號(hào)電壓和信號(hào)電流，從而提高信噪比，減小測量誤差。這種方法由于采用了很大的測試電流，使得設(shè)備非常笨重，且布線勞動(dòng)強(qiáng)度很大，耗時(shí)耗力。而且，由于主要干擾與信號(hào)同頻，無法從根本上消除干擾的影響。第二種是變頻法原理，是通過改變測試電流的頻率來避開工頻干擾，由于信號(hào)頻率與干擾頻率不同，就可以通過測量系統(tǒng)選頻濾波方式來消除干擾的影響，從而提高測量精度。變頻法由于采用的測試電流無需太大，因此設(shè)備小巧，布線勞動(dòng)強(qiáng)度也大大減輕。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，地中雜散電流的分布面很廣，而且其變化情況通常沒有規(guī)律可循。它隨著電網(wǎng)的運(yùn)行方式和負(fù)荷的變化情況而改變，其主要頻率為工頻基波，也有一定數(shù)量的諧波。在同一地點(diǎn)，雜散電流隨時(shí)間而變化，在同一時(shí)間，它又因地點(diǎn)改變而不同。為了保證測試的準(zhǔn)確性，測試頻率按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2017規(guī)定測試電流頻率宜在40～60Hz之間。

本測試系統(tǒng)測試電源采用40Hz-60Hz（按1Hz或5Hz與50Hz相鄰對(duì)等頻率）的交流電源自動(dòng)選頻跟蹤測試，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測量后換算到工頻50Hz下的數(shù)據(jù)，因此測量的準(zhǔn)確性和等效性進(jìn)一步得到提高。

測試系統(tǒng)變頻穩(wěn)流電源可輸出頻率為40Hz～300Hz的正弦波測試電流，輸出頻率及電流大小幅值受系統(tǒng)程序指令控制。測量部分電壓采樣電路具有較高輸入阻抗，在跨步電位、接觸電位、梯度分布等測試時(shí)不易受兩電位極與變電站地面接觸電阻大小變化影響，電壓測量電路將采集到信號(hào)放大后送給數(shù)字濾波器，數(shù)字濾波器用于濾除非選頻的工頻等干擾信號(hào)，只接受儀器選定的頻率信號(hào)。采用自動(dòng)雙變頻（也可單頻）方式進(jìn)行接地阻抗的自動(dòng)測試，儀器測量及控制系統(tǒng)通過A/D轉(zhuǎn)換器取得遠(yuǎn)端電流極的注入異頻電流和電位極測取的同頻電壓波形數(shù)據(jù)，取試驗(yàn)雙頻率點(diǎn)的平均值作為實(shí)測工頻接地電阻R_D、接地電抗X_D，并導(dǎo)算出接地阻抗Z_D、接地電感L_D，根據(jù)地網(wǎng)**對(duì)角線長度布置的電流極和電壓極的布線長度及夾角進(jìn)行阻抗修正計(jì)算。

7 地網(wǎng)參數(shù)測試要求

7.1 接地阻抗測試

可選變電站內(nèi)一個(gè)接地點(diǎn)（一般選擇主變中性點(diǎn)接地）為參考點(diǎn)，按照地網(wǎng)**對(duì)角線的距離，根據(jù)設(shè)備選擇的測試方法，使用GPS定位儀按照選定的測試方法布置電流極和電壓極接地樁位置及夾角，測取接地裝置的接地電阻R_D、接地電抗X_D，并導(dǎo)算出接地阻抗Z_D、接地電感L_D；

7.2 接地網(wǎng)分流系數(shù)、跨步電位、接觸電位、梯度分布測量

在需要進(jìn)行地網(wǎng)分流系數(shù)測試的接地裝置，應(yīng)先測試并計(jì)算出接地裝置地網(wǎng)的分流系數(shù)K后，再進(jìn)行接地阻抗的測試，主機(jī)可對(duì)分流系數(shù)K校正后計(jì)算出接地裝置的真實(shí)接地阻抗。測試時(shí)，電源恒定注入電流串接在選頻裝置主機(jī)電流通道，提供分流測試矢量相位基準(zhǔn)，使用大口徑羅氏線圈測取各分流點(diǎn)的幅值及相對(duì)于注入電流的相位角度，通過無線通訊方式將測試數(shù)據(jù)發(fā)送到主機(jī)進(jìn)行矢量計(jì)算和阻抗校正計(jì)算。

對(duì)接地裝置跨步電位、接觸電位、地表電位梯度分布測量時(shí)，采用恒定異頻電流注入，根據(jù)接地特性參數(shù)測量導(dǎo)則和大型接地網(wǎng)狀態(tài)評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則要求，通過主機(jī)預(yù)置的接地網(wǎng)**故障電流幅值，借助于數(shù)據(jù)計(jì)算仿真運(yùn)算，計(jì)算出接地網(wǎng)在實(shí)際故障短路狀態(tài)下**的整體接地網(wǎng)各處的安全電壓是否超過標(biāo)準(zhǔn)限值規(guī)定，判斷接地網(wǎng)的狀態(tài)是否符合運(yùn)行要求。

跨步電位差和接觸電位差測試應(yīng)符合下列要求：

a)       在接地網(wǎng)邊緣附近，站內(nèi)人員活動(dòng)頻繁區(qū)域和大門等重點(diǎn)區(qū)域測試跨步電位差；

b)       在各個(gè)電壓等級(jí)設(shè)備場區(qū)，選擇5個(gè)～10個(gè)有代表性的觀測點(diǎn)，重點(diǎn)在靠近圍墻場區(qū)邊緣的人員常接觸的設(shè)備處測量接觸電位差；

7.3 地網(wǎng)接地引下線導(dǎo)通測試時(shí)測量接地網(wǎng)節(jié)點(diǎn)對(duì)的選取應(yīng)遵循以下原則：

a) 優(yōu)先測量原則:變壓器中性點(diǎn)和進(jìn)線端避雷器區(qū)域入地故障電流，不平衡電流和雜散電流較大，該區(qū)域規(guī)定為有限測量區(qū)域，重要高壓開關(guān)設(shè)備區(qū)域亦為有限測量區(qū)域。

b)分塊測量原則:對(duì)大型接地網(wǎng)，宜采用分塊測量原則，縮短測量時(shí)所用導(dǎo)線長度，按不同電壓等級(jí)場區(qū)和設(shè)備間隔進(jìn)行分塊，每個(gè)場區(qū)根據(jù)面積大小劃分為2個(gè)～3個(gè)小分塊。

c)不動(dòng)點(diǎn)測量原則:對(duì)大型接地網(wǎng)，按分塊原則進(jìn)行測試的同時(shí)，在各小分塊中可采用不動(dòng)點(diǎn)測量原則進(jìn)行。

d)主接地網(wǎng)取樣點(diǎn)選擇：

主變壓器接地點(diǎn)；接地網(wǎng)中間構(gòu)架或高壓開關(guān)設(shè)備接地點(diǎn)；進(jìn)線端避雷器接地點(diǎn)；主接地網(wǎng)*外圍邊角處；電纜溝接地網(wǎng)取樣點(diǎn)。

電纜溝內(nèi)的接地體處于潮濕環(huán)境中，容易形成氧濃度差腐蝕電極，應(yīng)選點(diǎn)取樣。獨(dú)立避雷針接地體影響雷電流的散流水平，宜選點(diǎn)取樣。

以經(jīng)測試且被證實(shí)接地良好的接地點(diǎn)為參照，測其它設(shè)備的接地點(diǎn)與它們之間的導(dǎo)通電阻;主變各點(diǎn)和避雷器各相之間必測，其它設(shè)備選測，多多益善。

8 大型接地裝置工頻特性參數(shù)現(xiàn)場測試步驟

a）根據(jù)大型地網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和尺寸，經(jīng)現(xiàn)場踏勘后確定采用的測試方法，電位極和電流極位置。

b）現(xiàn)場布線方向及接地極布置。

c）測試回路調(diào)試，包括線路絕緣狀況測試，干擾測試，回路阻抗測試。

d）接地阻抗測試（含分流測試）。

e）場區(qū)地表電位梯度分布、跨步電位差、接觸電位差測試。

f）收線及恢復(fù)現(xiàn)場。

9大型接地裝置工頻特性參數(shù)測試系統(tǒng)各單元概述

9.1 接地阻抗測試系統(tǒng)電源裝置功能特點(diǎn)

（1）抗干擾能力強(qiáng)。本儀器采用變頻法原理測量，配合現(xiàn)代軟硬件及數(shù)字濾波技術(shù)，使得儀器具有很高的抗干擾性能，測試數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠。儀器內(nèi)置的變頻試驗(yàn)電源可輸出45Hz/55Hz或49Hz/51Hz兩組頻率的試驗(yàn)電流,在程序的自動(dòng)控制下，它分別以45Hz/55Hz或49Hz/51Hz的試驗(yàn)電流進(jìn)行兩次測試，測試完成后折算到50Hz后取其平均值為測量結(jié)果。由于試驗(yàn)電流的頻率與系統(tǒng)工頻十分接近，所測結(jié)果完全可等效為接地裝置的工頻接地阻抗。在不均勻土壤地質(zhì)條件的變電站采用遠(yuǎn)離夾角法時(shí)，可根據(jù)變電站**對(duì)角線長度、電流極和電壓極測試引線長度、輔助接地樁布置的經(jīng)緯度信息自動(dòng)進(jìn)行接地阻抗修正計(jì)算。

（2）大屏幕彩色液晶顯示，全中文菜單觸屏式操作，一屏顯示出所有測量信息和結(jié)果，可記錄/存儲(chǔ)/打印所有的測量數(shù)據(jù)，如測量布線方式：平行法/夾角法；地網(wǎng)**對(duì)角線距離；電流極、電壓極布線長度或經(jīng)緯度；電壓及工頻干擾電壓；電流接地極回路阻抗等。

（3）測量內(nèi)容包括地網(wǎng)的接地阻抗Z、純電阻分量R和純感抗分量X、地網(wǎng)接地裝置電感L，儀器可測量現(xiàn)場干擾并阻斷工頻干擾電壓及其諧波,**至200V波峰值，可有效消除測量過程中引線互感（特別針對(duì)平行布線法的引線互感誤差）與地網(wǎng)自感的影響，即使在強(qiáng)干擾電壓和電流條件下，其測量結(jié)果仍具有很好的重復(fù)性和準(zhǔn)確性。

（4）全自動(dòng)測試接地裝置的接地阻抗，測試過程中可自動(dòng)測試電壓極的工頻干擾電壓和電流接地極的回路阻抗，并據(jù)此自動(dòng)調(diào)節(jié)異頻電源的輸出達(dá)到**電流值，無須人為干預(yù)，即可全自動(dòng)完成測試。

（5）可保存1000組測量數(shù)據(jù)，掉電不丟失，可隨時(shí)查看歷史數(shù)據(jù)，且自帶微型打印機(jī)可現(xiàn)場打印測量結(jié)果或使用U盤導(dǎo)出測試數(shù)據(jù)編輯測試報(bào)告。

（6）兼容了接地裝置接地阻抗和土壤電阻率的測試功能，方便為周期性地網(wǎng)接地狀態(tài)評(píng)估提供標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比基準(zhǔn)。

（7） 技術(shù)參數(shù)

額定功率：定制型/10kVA； A型/8kVA； B型/5kVA；C型/3kVA；

電源輸入： 220V       輸入頻率：50Hz±2%（可使用發(fā)電機(jī)供電）

裝置輸出頻率：40Hz～60Hz任一頻點(diǎn)程控單頻輸出，穩(wěn)定度±0.1%

地網(wǎng)阻抗測試：45Hz/55H或49Hz/51Hz 自動(dòng)雙頻輸出

40～60Hz (以1Hz頻率間隔連續(xù)單頻輸出)

裝置輸出電壓/電流：定制型：500V/20A～1000V/10A～2000V/5A

B型：200V/40A～400V/20A～800V/10A

C型：150V/30A～300V/15A～600V/8A

D型：100V/30A～200V/15A～400V/8A

裝置連續(xù)工作時(shí)間：≤4小時(shí)

輸出端電壓測量范圍：0～400V～1000V～2000V  自動(dòng)量程

裝置接線/測量方式：標(biāo)準(zhǔn)四極法/自動(dòng)測量

電流極電流測量：0～2A～50A  自動(dòng)量程   分辨率0.0001A

電壓極測量電壓：0～2V～200V  自動(dòng)量程  分辨率0.001V

相位測量誤差：0～360°  ±（讀數(shù)+0.05°）

接地阻抗測量范圍：0～1000Ω   分辨率：0.001Ω

測量準(zhǔn)確度：±（讀數(shù)×1%+0.002Ω）

9.2接地評(píng)估專用無線遙測選頻電壓電流測量裝置

a) 主機(jī)

采用大屏幕彩色液晶顯示，表格化菜單設(shè)置，可按照基頻±1、±2.5、±5、±10選頻測量、亦可對(duì)基頻測量。

1)電流內(nèi)置CT量程：50A  **分辨率：0.0001A   準(zhǔn)確度：±0.5%

2)電壓測量量程0～2V～20V（自動(dòng)）**分辨率：0.1mV 準(zhǔn)確度：±0.5%

3)帶有高精度GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)，選擇以注入電流為參考基準(zhǔn)，注入電流與分流電流相位測量范圍：360° 分辨率：0.01°準(zhǔn)確度：±0.05°

4）具有無線通訊及收發(fā)數(shù)據(jù)功能，帶有打印、存儲(chǔ)、查詢，存儲(chǔ)數(shù)據(jù)U盤導(dǎo)出，GPS電極經(jīng)緯信息導(dǎo)入，多個(gè)電流量電流幅值及相位矢量和運(yùn)算功能，與注入電流基準(zhǔn)的分流計(jì)算和分流系數(shù)計(jì)算，實(shí)測電壓換算到**短路條件下的電壓計(jì)算。

b) 分機(jī)

單色高對(duì)比液晶顯示，可按照基頻±1、±2.5、±5、±10選頻測量、亦可對(duì)基頻測量，具有通訊測量數(shù)據(jù)傳輸功能。

1)電流測量：長度3米柔性RCT測試線圈，量程：1A/20A雙量程自動(dòng)切換，**分辨率：0.1mA，準(zhǔn)確度：±2%

2)電壓測量：電壓測量通道為3MΩ高內(nèi)阻，防止電位測試極與地面接觸不良時(shí)，外部電阻改變儀器內(nèi)阻引起測量偏差，量程0.2V/20V雙量程自動(dòng)切換，**分辨率：0.1mV；準(zhǔn)確度：±1%

3）測試數(shù)據(jù)自動(dòng)編號(hào)識(shí)別，與主機(jī)進(jìn)行高精度GPS時(shí)鐘對(duì)時(shí)后，測量出RCT微小電流幅值與注入電流的相位角度，進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼回傳到主機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)分機(jī)可對(duì)主機(jī)存儲(chǔ)的痕跡測試數(shù)據(jù)進(jìn)行回看。

9.3專用測試電極GPS定位儀技術(shù)參數(shù)

1) 定位時(shí)間：1-3分鐘，空曠環(huán)境；

2) 熱啟動(dòng)定位時(shí)間：＜5s；

3) 定位精度：≤10m；

4) 無線傳輸距離：≤1800m；

5) 經(jīng)緯度更新頻率：1s/次;

9.4 抗干擾接地導(dǎo)通測試儀

1）測試**電流及開路電壓：**可達(dá)到10A/25V。

2）測量方式及電流輸出：標(biāo)準(zhǔn)四線制測量

自動(dòng)--程序自動(dòng)加載**測試電流；手動(dòng)--選檔1A、5A、10A

3）內(nèi)置4.4AH高能可充電鋰電池供電，可連續(xù)使用4小時(shí)以上。

4）導(dǎo)通電阻測試范圍及準(zhǔn)確度：

6）測試附件：(2.5+1.6 )mm²/50米便攜式測試鉗線盤；(2.5+1.6 )mm²/10米測試線鉗，專用充電器1個(gè)，打印紙10卷。