概  述

本测试系统适用于电力行业中发电厂、变电站、换流站和直流接地极、风力发电系统的升压站和风力发电机、光伏电站、储能电站、电铁牵引站等接地装置的交接验收试验，已运行接地装置的接地状况评估和预防性（例行）试验，与防雷有关的接地装置特性试验。主要用于测试接地装置的电气接地完整性、接地网工频接地阻抗、分流系数、场区地表电位梯度、跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压、转移电位等工频特性参数以及土壤电阻率测试。采用变频抗干扰技术，选频抗干扰性能（信噪比）优于1/1000，能在强干扰环境下准确测得接地装置的各类工频特性参数。可采用45Hz-65Hz之间的基波频率相邻对等频率1Hz/5Hz任意选择双频率或单频率的交流电源自动测试，测试电流完全符合《DL/T475-2017接地装置特性参数测量导则》变频法试验电流规定及要求（3A～20A），可以在不停电的情况下进行大型接地网工频特性参数测量。

主要技术指标

4测试系统成套单元功能简述

接地阻抗参数测试采用变频抗干扰技术，采用与50Hz相邻对等频率的交流电源自动双频跟踪测试，能在强干扰环境下准确测试并换算到工频50Hz下的数据，可以在变电站正常运行状态下进行准确测量。

4.1接地装置的电气完整性

抗干扰接地导通测试仪，开路电压25V，**电流10A，采用FFT分散傅里叶展开计算及数字滤波技术，有效解决运行变电站零序工频干扰电压在导通测试两点间产生交流电压时对导通直流电阻测试结果的影响。

4. 2 接地装置工频接地阻抗

根据大型地网土壤电阻率河接地网**对角线距离，选择对应功率的接地阻抗测试主机，完成大地网接地阻抗测试。大功率变频稳流电源频率输出准确度优于0.1%，可连续稳流输出时间不低于4小时，稳流精度不低于0.5%，以满足大型变电站多点注入电流的电流分流幅值、相位；场区电位梯度、跨步电位（跨步电压）、接触电位（接触电压）、转移电位的连续测试要求，准确对大型接地网整体接地装置特性参数进行安全评估。

☆ 测试电源装置功能

1）电流极、电流极引线回路绝缘性能检测

2）电流极、电压极测试引线回路阻抗检测

3）电压极工频干扰电压检测

4）地网实测工频接地阻抗及修正工频接地阻抗

5）接地装置分流测试—常时间稳流输出

6）土壤电阻率测试

4.3 接地网状态评估及分流系数测试

对于大型地网应选配专用无线遥测选频电压/电流测量装置，完成地网分流系数测试、场区地表电位梯度、跨步电位差（跨步电压）、接触电位差（接触电压）等工频特性参数测试。

4. 4 测试桩电极标准布线

依据试验选择参考点的经纬度采用GPS准确定位，根据接地网**对角线分选择的测试方法，按照标准规定及要求准确选择电流极和电压极的标准位置，为周期性地网接地状态评估提供标准对比基准。对于超大型地网，应采用GPS接地极布线专用定位仪来确定电位极和电流极与接地网参考点的直线距离，计算电流极引线与电位极引线的夹角是否符合测试布线要求。

5 主机功能选型表

6 测试原理及干扰分析

随着超高电压、大容量电厂、变电站在系统中的普遍使用，大型接地网数量剧增，现行测量仪器及测量方法，因测量准确度和施工过程复杂已不能满足大型接地装置特性参数测量的要求。特别是在进行分流系数和场区地表电位梯度的测试时，通常较大规模的变电所需要测试的点较多，这就需要提供的电流值要较高并可以具有较长时间的维持，这在一定程度上对试验设备提出了更高的要求。

在对接地装置进行测量时，由于受不平衡零序电流以及射频等各种干扰，使得测试结果产生很大的误差。特别是大型接地网的接地阻抗一般很小（一般在0.5Ω以下），干扰带来的相对误差更大。为了降低现场干扰的影响，目前采用的方法主要有以下两种，**种方法是通过加大工频测试电流（DL/T475-2017标准推荐不宜小于50A）来加大信号电压和信号电流，从而提高信噪比，减小测量误差。这种方法由于采用了很大的测试电流，使得设备非常笨重，且布线劳动强度很大，耗时耗力。而且，由于主要干扰与信号同频，无法从根本上消除干扰的影响。第二种是变频法原理，是通过改变测试电流的频率来避开工频干扰，由于信号频率与干扰频率不同，就可以通过测量系统选频滤波方式来消除干扰的影响，从而提高测量精度。变频法由于采用的测试电流无需太大，因此设备小巧，布线劳动强度也大大减轻。根据实践经验，地中杂散电流的分布面很广，而且其变化情况通常没有规律可循。它随着电网的运行方式和负荷的变化情况而改变，其主要频率为工频基波，也有一定数量的谐波。在同一地点，杂散电流随时间而变化，在同一时间，它又因地点改变而不同。为了保证测试的准确性，测试频率按照行业标准DL/T475-2017规定测试电流频率宜在40～60Hz之间。

本测试系统测试电源采用40Hz-60Hz（按1Hz或5Hz与50Hz相邻对等频率）的交流电源自动选频跟踪测试，能在强干扰环境下准确测量后换算到工频50Hz下的数据，因此测量的准确性和等效性进一步得到提高。

测试系统变频稳流电源可输出频率为40Hz～300Hz的正弦波测试电流，输出频率及电流大小幅值受系统程序指令控制。测量部分电压采样电路具有较高输入阻抗，在跨步电位、接触电位、梯度分布等测试时不易受两电位极与变电站地面接触电阻大小变化影响，电压测量电路将采集到信号放大后送给数字滤波器，数字滤波器用于滤除非选频的工频等干扰信号，只接受仪器选定的频率信号。采用自动双变频（也可单频）方式进行接地阻抗的自动测试，仪器测量及控制系统通过A/D转换器取得远端电流极的注入异频电流和电位极测取的同频电压波形数据，取试验双频率点的平均值作为实测工频接地电阻R_D、接地电抗X_D，并导算出接地阻抗Z_D、接地电感L_D，根据地网**对角线长度布置的电流极和电压极的布线长度及夹角进行阻抗修正计算。

7 地网参数测试要求

7.1 接地阻抗测试

可选变电站内一个接地点（一般选择主变中性点接地）为参考点，按照地网**对角线的距离，根据设备选择的测试方法，使用GPS定位仪按照选定的测试方法布置电流极和电压极接地桩位置及夹角，测取接地装置的接地电阻R_D、接地电抗X_D，并导算出接地阻抗Z_D、接地电感L_D；

7.2 接地网分流系数、跨步电位、接触电位、梯度分布测量

在需要进行地网分流系数测试的接地装置，应先测试并计算出接地装置地网的分流系数K后，再进行接地阻抗的测试，主机可对分流系数K校正后计算出接地装置的真实接地阻抗。测试时，电源恒定注入电流串接在选频装置主机电流通道，提供分流测试矢量相位基准，使用大口径罗氏线圈测取各分流点的幅值及相对于注入电流的相位角度，通过无线通讯方式将测试数据发送到主机进行矢量计算和阻抗校正计算。

对接地装置跨步电位、接触电位、地表电位梯度分布测量时，采用恒定异频电流注入，根据接地特性参数测量导则和大型接地网状态评估技术导则要求，通过主机预置的接地网**故障电流幅值，借助于数据计算仿真运算，计算出接地网在实际故障短路状态下**的整体接地网各处的安全电压是否超过标准限值规定，判断接地网的状态是否符合运行要求。

跨步电位差和接触电位差测试应符合下列要求：

a)       在接地网边缘附近，站内人员活动频繁区域和大门等重点区域测试跨步电位差；

b)       在各个电压等级设备场区，选择5个～10个有代表性的观测点，重点在靠近围墙场区边缘的人员常接触的设备处测量接触电位差；

7.3 地网接地引下线导通测试时测量接地网节点对的选取应遵循以下原则：

a) 优先测量原则:变压器中性点和进线端避雷器区域入地故障电流，不平衡电流和杂散电流较大，该区域规定为有限测量区域，重要高压开关设备区域亦为有限测量区域。

b)分块测量原则:对大型接地网，宜采用分块测量原则，缩短测量时所用导线长度，按不同电压等级场区和设备间隔进行分块，每个场区根据面积大小划分为2个～3个小分块。

c)不动点测量原则:对大型接地网，按分块原则进行测试的同时，在各小分块中可采用不动点测量原则进行。

d)主接地网取样点选择：

主变压器接地点；接地网中间构架或高压开关设备接地点；进线端避雷器接地点；主接地网*外围边角处；电缆沟接地网取样点。

电缆沟内的接地体处于潮湿环境中，容易形成氧浓度差腐蚀电极，应选点取样。独立避雷针接地体影响雷电流的散流水平，宜选点取样。

以经测试且被证实接地良好的接地点为参照，测其它设备的接地点与它们之间的导通电阻;主变各点和避雷器各相之间必测，其它设备选测，多多益善。

8 大型接地装置工频特性参数现场测试步骤

a）根据大型地网的结构和尺寸，经现场踏勘后确定采用的测试方法，电位极和电流极位置。

b）现场布线方向及接地极布置。

c）测试回路调试，包括线路绝缘状况测试，干扰测试，回路阻抗测试。

d）接地阻抗测试（含分流测试）。

e）场区地表电位梯度分布、跨步电位差、接触电位差测试。

f）收线及恢复现场。

9大型接地装置工频特性参数测试系统各单元概述

9.1 接地阻抗测试系统电源装置功能特点

（1）抗干扰能力强。本仪器采用变频法原理测量，配合现代软硬件及数字滤波技术，使得仪器具有很高的抗干扰性能，测试数据稳定可靠。仪器内置的变频试验电源可输出45Hz/55Hz或49Hz/51Hz两组频率的试验电流,在程序的自动控制下，它分别以45Hz/55Hz或49Hz/51Hz的试验电流进行两次测试，测试完成后折算到50Hz后取其平均值为测量结果。由于试验电流的频率与系统工频十分接近，所测结果完全可等效为接地装置的工频接地阻抗。在不均匀土壤地质条件的变电站采用远离夹角法时，可根据变电站**对角线长度、电流极和电压极测试引线长度、辅助接地桩布置的经纬度信息自动进行接地阻抗修正计算。

（2）大屏幕彩色液晶显示，全中文菜单触屏式操作，一屏显示出所有测量信息和结果，可记录/存储/打印所有的测量数据，如测量布线方式：平行法/夹角法；地网**对角线距离；电流极、电压极布线长度或经纬度；电压及工频干扰电压；电流接地极回路阻抗等。

（3）测量内容包括地网的接地阻抗Z、纯电阻分量R和纯感抗分量X、地网接地装置电感L，仪器可测量现场干扰并阻断工频干扰电压及其谐波,**至200V波峰值，可有效消除测量过程中引线互感（特别针对平行布线法的引线互感误差）与地网自感的影响，即使在强干扰电压和电流条件下，其测量结果仍具有很好的重复性和准确性。

（4）全自动测试接地装置的接地阻抗，测试过程中可自动测试电压极的工频干扰电压和电流接地极的回路阻抗，并据此自动调节异频电源的输出达到**电流值，无须人为干预，即可全自动完成测试。

（5）可保存1000组测量数据，掉电不丢失，可随时查看历史数据，且自带微型打印机可现场打印测量结果或使用U盘导出测试数据编辑测试报告。

（6）兼容了接地装置接地阻抗和土壤电阻率的测试功能，方便为周期性地网接地状态评估提供标准对比基准。

（7） 技术参数

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

电源输入： 220V       输入频率：50Hz±2%（可使用发电机供电）

装置输出频率：40Hz～60Hz任一频点程控单频输出，稳定度±0.1%

地网阻抗测试：45Hz/55H或49Hz/51Hz 自动双频输出

40～60Hz (以1Hz频率间隔连续单频输出)

装置输出电压/电流：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

装置连续工作时间：≤4小时

输出端电压测量范围：0～400V～1000V～2000V  自动量程

装置接线/测量方式：标准四极法/自动测量

电流极电流测量：0～2A～50A  自动量程   分辨率0.0001A

电压极测量电压：0～2V～200V  自动量程  分辨率0.001V

相位测量误差：0～360°  ±（读数+0.05°）

接地阻抗测量范围：0～1000Ω   分辨率：0.001Ω

测量准确度：±（读数×1%+0.002Ω）

9.2接地评估专用无线遥测选频电压电流测量装置

a) 主机

采用大屏幕彩色液晶显示，表格化菜单设置，可按照基频±1、±2.5、±5、±10选频测量、亦可对基频测量。

1)电流内置CT量程：50A ; **分辨率：0.0001A   准确度：±0.5%

2)电压测量量程0～2V～20V（自动）**分辨率：0.1mV 准确度：±0.5%

3)带有高精度GPS时钟对时，选择以注入电流为参考基准，注入电流与分流电流相位测量范围：360° 分辨率：0.01°准确度：±0.05°

4）具有无线通讯及收发数据功能，带有打印、存储、查询，存储数据U盘导出，GPS电极经纬信息导入，多个电流量电流幅值及相位矢量和运算功能，与注入电流基准的分流计算和分流系数计算，实测电压换算到**短路条件下的电压计算。

b) 分机

单色高对比液晶显示，可按照基频±1、±2.5、±5、±10选频测量、亦可对基频测量，具有通讯测量数据传输功能。

1)电流测量：长度3米柔性RCT测试线圈，量程：1A/20A双量程自动切换，**分辨率：0.1mA，准确度：±2%

2)电压测量：电压测量通道为3MΩ高内阻，防止电位测试极与地面接触不良时，外部电阻改变仪器内阻引起测量偏差，量程0.2V/20V双量程自动切换，**分辨率：0.1mV；准确度：±1%

3）测试数据自动编号识别，与主机进行高精度GPS时钟对时后，测量出RCT微小电流幅值与注入电流的相位角度，进行数据编码回传到主机进行存储，同时分机可对主机存储的痕迹测试数据进行回看。

9.3专用测试电极GPS定位仪技术参数

1) 定位时间：1-3分钟，空旷环境；

2) 热启动定位时间：＜5s；

3) 定位精度：≤10m；

4) 无线传输距离：≤1800m；

5) 经纬度更新频率：1s/次;

9.4 抗干扰接地导通测试仪

1）测试**电流及开路电压：**可达到10A/25V。

2）测量方式及电流输出：标准四线制测量

自动--程序自动加载**测试电流；手动--选档1A、5A、10A

3）内置4.4AH高能可充电锂电池供电，可连续使用4小时以上。

4）导通电阻测试范围及准确度：

6）测试附件：(2.5+1.6 )mm²/50米便携式测试钳线盘；(2.5+1.6 )mm²/10米测试线钳，专用充电器1个，打印纸10卷。