本文通過對搖表、鉗形接地電阻測試儀測試輸電線路桿塔接地電阻的工作原理進行分析，對兩種測試方法測得的數(shù)據(jù)進行分析并比較兩種測試方法的優(yōu)劣，進而簡述兩種測試方法的配合使用與注意事項，為我們測試、處理輸電線路桿塔接地電阻超標(biāo)提供了一個實用的方法。
1 引言
2010年7月黃丹電廠到高壩子變電站110KV出線34號桿處一根架空避雷線因雷擊斷裂，并出現(xiàn)輸電線兩相絕緣子閃絡(luò)燒傷痕跡，造成線路停運2天。2011年雷雨季節(jié)之前，為了避免再次出現(xiàn)雷擊事故，我們根據(jù)廠部的要求對全線各桿塔的接地電阻進行了測試，通過測試我們發(fā)現(xiàn)了存在的一些問題：有的桿塔接地極對地電阻超標(biāo);有的接地線與桿塔的連接螺栓處銹蝕嚴(yán)重，接觸電阻很大;有的連接螺栓松動已形成開路;有的接地線靠近地面的部份由于電化學(xué)腐蝕接地線已經(jīng)很細(xì)，甚至有的已斷裂。在測試中我們分別使用了傳統(tǒng)的接地電阻測試搖表與鉗形接地電阻測試儀進行測量，通過對其結(jié)構(gòu)和工作原理的分析與測試方法進行比較，但重點不是研究測試方法是否正確，主要目的是探索工作中我們?nèi)绾螠y試與處理輸電線路桿塔接地電阻超標(biāo)的問題，為我們工作提供了一個實用的方法。
2 傳統(tǒng)的接地電阻測試搖表與鉗形接地電阻測試儀各自的工作原理
2.1 傳統(tǒng)的接地電阻測試搖表結(jié)構(gòu)和工作原理
我們使用的傳統(tǒng)的接地電阻測試儀是上海康海儀器儀表有限公司生產(chǎn)的ZC29B-1型搖表，測量范圍0～1000Ω。測試儀由手搖發(fā)電機、電流互感器、滑線電阻及檢流計等組成。全部機構(gòu)裝在塑料殼內(nèi)，外有皮殼便于攜帶。附件有2個輔助探針和3根導(dǎo)線。
測試前首先打開桿塔接地線與桿塔的連接螺栓，然后將接地?fù)u表的E端連接到接地極，P端和C端分別與20米長導(dǎo)線的電位探針、40米長導(dǎo)線的電流探針相連接。
測試時，發(fā)電機搖柄以每分鐘150轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生105～115赫茲的交流電，此電流從發(fā)電機經(jīng)過一個電流互感器一次繞組、接地極(被測物)、大地和電流探針返回到發(fā)電機形成回路，在電流互感器二次繞組上產(chǎn)生一個電流，此電流帶動指針偏轉(zhuǎn)，通過可調(diào)電阻，使指針指零，即使檢流計到達零位，從而讀出一個電阻值，此電阻值可近似認(rèn)為是桿塔的接地電阻值。這種測試方法測得的是桿塔的接地極的接地電阻，但桿塔頂部的架空地線與接地極之間的電氣導(dǎo)通性沒有檢測。按照DL887-2004 桿塔工頻接地電阻測量規(guī)程中的規(guī)定：接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。
2.2 鉗形接地電阻測試儀結(jié)構(gòu)和工作原理
我們使用的鉗形接地電阻測試儀是廣州市銥泰電子科技有限公司生產(chǎn)的ETCR2000C+型，外形象一只鉗形萬用表，其測試電阻值的基本原理是測量回路電阻(見下圖2)。鉗表的鉗口部分由電壓線圈及電流線圈組成。電壓線圈提供激勵信號，并在被測回路上感應(yīng)一個電勢E。在電勢E的作用下將在被測回路產(chǎn)生電流I。鉗表對E及I進行測量，并通過公式R=E/I即可得到被測電阻R。
圖2 ETCR2000C+型鉗表測電阻
對輸電線路桿塔接地，由于它們通過架空避雷線連接，組成了接地系統(tǒng)，當(dāng)用鉗表測量時，其測量原理圖如下：
圖3 ETCR2000C+型鉗表測量桿塔接地電阻原理圖
從上圖3可知，測量回路由以下5部份組成：
a. R接地電阻是待測的桿塔接地極的對地電阻。
b. R大地是大地的電阻，通常遠(yuǎn)小于1Ω。
c. R并=R1// R2//……Rn是該線路其余各基桿塔接地電阻并聯(lián)值，輸電線路桿塔基數(shù)一般較多，所以并聯(lián)電阻值很小。
d. R避雷線是架空避雷線的電阻，通常也遠(yuǎn)小于1Ω。
e. R接地線是接地線與接地極、接地線與架空避雷線等處的接觸電阻和接地線自身電阻之和，在接觸良好時(R接地線≈0)，可忽略不計;但當(dāng)接觸不良時則有可能很大(R接地線反映了架空地線與接地極之間的電氣導(dǎo)通性能否滿足要求)。
可知表讀數(shù)：R讀數(shù)=R接地電阻+R大地+ R并+R避雷線+R接地線≈R接地電阻+R接地線。也就是說，所測得的電阻值是該基桿塔接地極的對地電阻和接地線電阻的和。這種測試方法檢測的是整過雷電流泄放通道是否良好，比僅測桿塔接地極的對地電阻更符合DL887-2004 桿塔工頻接地電阻測量規(guī)程中的規(guī)定：接地極或自然接地極的對地電阻和接地線電阻的總和，稱為接地裝置的接地電阻。
3 兩種方法測試數(shù)據(jù)分析
2011年5月4日-5月20日我廠組織人員對黃丹電廠至高壩子變電站110kV輸電線路部份桿塔接地電阻進行了測試(總共有94根桿塔)。因為桿塔形式為門形雙桿或鐵塔，每基桿塔有2根接地引下線，而且接地線與桿塔的連接處由于螺栓銹蝕嚴(yán)重，無法拆開。下表1是部份桿塔分別用傳統(tǒng)接地?fù)u表與鉗形接地電阻測試儀測得的數(shù)值，其中左右指的站在兩桿中間面向大號側(cè)電桿，區(qū)分的是左邊還是右邊桿。
表1 黃丹電站至高壩子變電站輸電線部份桿塔接地電阻
備注：N29(鐵塔)用ETCR2000C+型鉗表測試為0.3Ω，這是未解開另一根接地線與桿塔的連接螺栓時的測試數(shù)據(jù)，當(dāng)解開另一根接地線與桿塔的連接螺栓時測得接地電阻為19.0Ω。
從上表1可知用鉗表測得的數(shù)據(jù)比用傳統(tǒng)接地?fù)u表測得的數(shù)據(jù)整體偏大。根據(jù)前面兩種測試方法的原理可知，用鉗表測得的電阻值反映了雷電流泄放通道是否良好。用傳統(tǒng)接地?fù)u表測量時因接地線與桿塔的連接螺栓無法拆開，那么用搖表測得的接地電阻是所有桿塔接地電阻并聯(lián)后的電阻值，在各處連接良好的情況下應(yīng)該電阻值很小才對，但有的還比較大(超過DL/T621-1997交流電氣裝置的接地規(guī)程中規(guī)定的:架空線路桿塔保護接地的接地電阻不宜大于30Ω)，說明不僅本桿塔接地體的接地電阻超標(biāo)，而且架空地線與接地極之間的電氣導(dǎo)通性不能滿足要求。
如對第25號桿左邊桿用鉗表測得的數(shù)據(jù)為320Ω，但用搖表測得的電阻值只有10Ω，說明25號桿或者接地線與接地極之間電氣連接不良，或者架空地線與桿塔接地螺栓處的電氣導(dǎo)通性不能滿足要求，或者埋設(shè)的接地體接地電阻太大，但如果解開接地線與桿塔的連接螺栓單獨進行測試，那么在接地線與桿塔的連接螺栓上部或下部至少一邊電氣連接是良好的，不然用搖表測出的電阻不可能為10Ω。又如25號桿右邊桿用鉗表測得的數(shù)據(jù)為805Ω，用搖表測得的電阻值為265Ω，經(jīng)檢查接地引線與接地極之間已斷開(接地引線還插在泥土中0.10米左右，一用力就撥出來了)，說明兩種測試方法測得電阻值都很大的一定存在問題。再如N29(鐵塔)在未解開另一根接地線與桿塔的連接螺栓時用ETCR2000C+型鉗表測試為0.3Ω，當(dāng)解開另一根接地線與桿塔的連接螺栓時測得接地電阻均為19.0Ω，這是因為未解開另一根接地線與桿塔的連接螺栓時，由兩接地引下線、連在一起的接地體、架空地線或鐵塔形成了金屬導(dǎo)通回路。其余所測數(shù)據(jù)不再分析，因為在用傳統(tǒng)接地?fù)u表測試時沒有解開接地線與桿塔的連接螺栓，那么測得的電阻值就不是本基桿塔的接地電阻值;在DL/T 887-2004中規(guī)定用鉗表測試時應(yīng)只保留一根接地線與桿塔塔身相連，其余接地線均應(yīng)與桿塔塔身斷開，并用金屬導(dǎo)線將斷開的其他接地線與被保留的接地線并聯(lián)，將桿塔接地裝置作為整體測量。而我們測試時由于解不開接地線與桿塔的連接螺栓，故用鉗表測得的電阻值(R=R左// R右)才是本基桿塔的接地電阻的近似值，故比較兩種測試方法所測得的數(shù)據(jù)大小沒有實際意義。
4 兩種測試方法的優(yōu)劣比較
表2 搖表與鉗表測試方法的比較
5 兩種測試方法在工作中的配合使用與注意事項
在工作中如果用兩種測試方法測的接地電阻都比較小，比如表1中N26，那么此桿塔的接地極的對地電阻、架空地線與接地極之間的電氣導(dǎo)通性就能滿足要求，雷電流泄放通道就是良好的。當(dāng)用鉗表測得接地電阻值超標(biāo)時，可按要求解開接地線與桿塔的連接螺栓，用接地?fù)u表單獨測試接地極的對地電阻，測試結(jié)果合格，那么出問題的可能就是架空地線與桿塔接地螺栓處的電氣導(dǎo)通性不良。這時我們還可以用接地?fù)u表對解開處的上部(桿塔接地螺栓處)進行接地電阻測試，如果架空地線與桿塔接地螺栓處電氣導(dǎo)通性良好，那么測得的電阻值也應(yīng)很小，因為上部實際是多根桿塔接地電阻并聯(lián)后的電阻值(R并=R1// R2//……Rn)，理論上這個數(shù)值是很小的。同時這也說明了在接地線與桿塔的連接螺栓沒有解開的情況下進行測試，如果架空地線與接地極之間的電氣導(dǎo)通性良好，即使本桿塔接地電阻很大，用搖表測出來也是很小的，這樣測得的接地電阻不能反映本桿塔接地電阻的真實大小。
測試中我們還需注意：如果門形雙桿或鐵塔兩引下線的的接地極在埋設(shè)時沒有連接在一起，則可直接用鉗表進行測量;如果埋設(shè)的接地極在地下是連在一起的，測一根桿塔的接地電阻時需解開另一根桿塔接地線與桿塔的連接螺栓，否則此時由兩接地引下線、連在一起的接地極、架空地線或鐵塔導(dǎo)通形成一個電阻幾乎為零的金屬閉合回路，此時用鉗表測得的電阻值基本為零。
6 結(jié)論
在工作中我們可以先用鉗形接地電阻測試儀進行測試，如果測試數(shù)據(jù)合格，那么說明本桿塔的雷電流泄放通道良好。如果測試數(shù)據(jù)不合格，我們再解開接地線與桿塔的連接螺栓，用傳統(tǒng)ZC29B-1型接地?fù)u表分別對接地線及桿塔的連接螺栓處測試接地電阻，以確定是本桿塔接地電阻超標(biāo)還是桿塔的連接螺栓處與架空地線之間的回路電氣導(dǎo)通性不能滿足要求，從而找到問題所在，以便正確地進行處理。
