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)。可采用45Hz-65Hz之間的基波頻率相鄰對等頻率1Hz/5Hz任意選擇雙頻率或單頻率的交流電源自動測試，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相鄰對等頻率的交流電源自動雙頻跟蹤測試，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)**對角線距離，選擇對應(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)確對大型接地網(wǎng)整體接地裝置特性參數(shù)進(jìn)行安全評估。

☆ 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)評估及分流系數(shù)測試

對于大型地網(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)評估提供標(biāo)準(zhǔn)對比基準(zhǔn)。對于超大型地網(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，這在一定程度上對試驗(yàn)設(shè)備提出了更高的要求。

在對接地裝置進(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）來加大信號電壓和信號電流，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，且布線勞動強(qiáng)度很大，耗時(shí)耗力。而且，由于主要干擾與信號同頻，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相鄰對等頻率）的交流電源自動選頻跟蹤測試，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，只接受儀器選定的頻率信號。采用自動雙變頻（也可單頻）方式進(jìn)行接地阻抗的自動測試，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)       在各個電壓等級設(shè)備場區(qū)，選擇5個～10個有代表性的觀測點(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，按不同電壓等級場區(qū)和設(shè)備間隔進(jìn)行分塊，每個場區(qū)根據(jù)面積大小劃分為2個～3個小分塊。

c)不動點(diǎn)測量原則:對大型接地網(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/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）全自動測試接地裝置的接地阻抗，測試過程中可自動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)評估提供標(biāo)準(zhǔn)對比基準(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  自動量程

裝置接線/測量方式：標(biāo)準(zhǔn)四極法/自動測量

電流極電流測量：0～2A～50A  自動量程   分辨率0.0001A

電壓極測量電壓：0～2V～200V  自動量程  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）**分辨率：0.1mV 準(zhǔn)確度：±0.5%

3)帶有高精度GPS時(shí)鐘對時(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、查詢，存儲數(shù)據(jù)U盤導(dǎo)出，GPS電極經(jīng)緯信息導(dǎo)入，多個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)

單色高對比液晶顯示，可按照基頻±1、±2.5、±5、±10選頻測量、亦可對基頻測量，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雙量程自動切換，**分辨率：0.1mV；準(zhǔn)確度：±1%

3）測試數(shù)據(jù)自動編號識別，與主機(jī)進(jìn)行高精度GPS時(shí)鐘對時(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，同時(shí)分機(jī)可對主機(jī)存儲的痕跡測試數(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--程序自動加載**測試電流；手動--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，打印紙10卷。