《團體標準-接地阻抗組合波測試技術導則》

ICS29.180

CCSK41T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準

T/CECXXXXX—XXXX

接地阻抗組合波測試技術導則

Guideformeasurementoflargergroundinggridgroundimpedancebasedon

compositewaveformutualinductancecouplingelimination

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

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II

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接地阻抗組合波測試技術導則

1范圍

本文件規(guī)定了基于組合波測試技術消除測試線互感耦合影響的接地網(wǎng)接地阻抗測試原

理、一般要求、測試步驟。

本文件適用于發(fā)電廠、變電站、換流站和直流接地極、風力發(fā)電系統(tǒng)的升壓站和風力發(fā)

電機、光伏電站、儲能電站、電氣化鐵路牽引站等接地網(wǎng)的交接驗收試驗，已運行接地網(wǎng)的

狀況評估和預防性（例行）試驗。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日

期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包

括所有的修改單）適用于本文件。

DL/T475-2017接地裝置工頻特性參數(shù)測量導則

DL/T845.2-2020電阻測量裝置通用技術條件第2部分工頻接地電阻測試儀

3術語與定義

下列術語和定義適用于本文件。

3.1

接地網(wǎng)groundinggrid

由垂直和水平接地極組成的，供發(fā)電廠、變電站使用的，兼有泄流和均壓作用的水平網(wǎng)

狀接地裝置。

[來源：DL/T475-2017，3.5條]

3.2

接地阻抗groundimpedance

接地網(wǎng)對遠方電位零點的工頻阻抗。數(shù)值上為接地網(wǎng)與遠方電位零點間的電位差，與通

過接地網(wǎng)流入地中的電流的比值。接地阻抗Z值是一個復數(shù)，接地電阻R是其實部，接地電

抗X是其虛部。

[來源：DL/T475-2017，3.7條，有修改]

3.3

電流極currentelectrode

為形成測試接地網(wǎng)接地阻抗的電流回路，而在遠方布置的接地極。

[來源：DL/T475-2017，3.13條，有修改]

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3.4

電位極potentialelectrode

在測試接地網(wǎng)接地阻抗時，為測試所選的參考電位而布置的接地極。

[來源：DL/T475-2017，14條，有修改]

3.5測試線互感耦合mutualinductancecouplingoftestleads

測量接地阻抗時，電流線流過交變電流時在臨近的電位線上基于磁耦合原理產生感應電

壓的現(xiàn)象稱為互感耦合現(xiàn)象，產生感應電壓的量度可用互感耦合系數(shù)M描述。

4接地阻抗的組合波測試原理

4.1接地阻抗組合波測試方法基于電壓-電流三極法基本原理，在完成接地阻抗測試的基礎

上增加組合波測試環(huán)節(jié)，以獲得單位引線并行長度的互感耦合系數(shù)，剔除互感耦合分量。

4.2通過直流電流獲得接地阻抗的實部R。通過異頻正弦電流獲得接地阻抗模值Z，去除直

流電流獲得接地阻抗的實部R，得到接地阻抗的虛部X。利用互感耦合與引線并行長度的函

數(shù)關系，通過改變并行引線長度得到不同耦合強度測量值，獲得互感耦合系數(shù)，進而剔除互

感耦合分量。測試原理見圖1，互感耦合解析過程詳見附錄A。

圖1接地阻抗組合波測試原理示意圖

5一般要求

5.1在電流線和電位線并行長度較長（超過300m），或并行長度相比電位線長度占比較大

（超過30%）時，宜選用組合波測試方法剔除互感耦合對接地阻抗測量的影響。

5.2接地阻抗組合波測試方法的測試內容、測試方案、測試回路布置、地線分流測量、測

量儀表抗干擾能力、測試條件、測試周期和作業(yè)安全等要求與接地阻抗的電壓-電流三極法

相同，均應符合DL/T475-2017的規(guī)定。

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5.3電流線和電位線并行長度至少有2個，每次并行長度改變量至少為總并行長度的10%，

期間并行引線的間距保持不變，電流極和電位極位置保持不變，應采用GPS定位測繪實際并

行長度。如有條件，建議測量選擇1~2組不同引線并行長度以提高互感耦合系數(shù)擬合計算的

精度。

5.4基于接地阻抗組合波測試方法的測試系統(tǒng)包括電流源、電壓測量單元和運算顯示單元

等部分，其中電流源包括直流電流源和異頻正弦電流源，對測試系統(tǒng)的要求詳見附錄B。

5.5直流電流源的電流幅值大于3A，紋波系數(shù)小于2%，持續(xù)時間應保證電壓測量單元能測

到穩(wěn)定的電壓。為了避免土壤極化效應對測量的影響，宜采用正負交替的周期性方波直流電

流源，頻率宜在10Hz~55Hz范圍，正負極性持續(xù)時間相同。

5.6異頻正弦電流源應符合DL/T475-2017的規(guī)定，頻率應在45Hz~55Hz范圍，有效值在

3A以上。

6測試步驟

6.1按照DL/T475-2017的要求，完成接地網(wǎng)接地阻抗測試，獲得接地阻抗測量值Zx，進

入組合波法測試環(huán)節(jié)。

6.2直流電流激勵測試。保持測試接線方式不變，測量直流電流激勵下的穩(wěn)態(tài)信號，得到

接地阻抗的電阻分量測量值Rg。

6.3異頻交流電流激勵測試。

6.3.1向接地網(wǎng)施加類工頻（45Hz～55Hz）電流，測量響應電壓的穩(wěn)態(tài)信號，從而計算得

到接地阻抗的模值Z1；基于接地阻抗的電阻分量R和模值Z1，計算得到接地阻抗的電抗分

量X1。

6.3.2減小電位線與電流線的并行長度（變化量至少為總并行長度的10%），按照6.3.1

測試得到接地阻抗模值Z2，計算得到接地阻抗的電抗分量X2。

6.3.3如果X2相比X1的減小量達不到解析計算精度的要求（宜取3%），應再次減小電位

線與電流線的并行長度進行測量，直至滿足要求。

6.3.4根據(jù)并行長度改變量與電抗分量變化量，通過解析擬合計算得到并行單位長度的互

感耦合系數(shù)，解析計算過程見附錄A。

6.4基于實測的互感耦合系數(shù)，將單位長度互感值乘以最初并行長度，得到實際接地阻抗

測試布線的總互感抗值，再從組合波法實施前的接地阻抗測量結果分離出的電抗分量中減去

總互感抗值，得到接地網(wǎng)接地阻抗的自電抗分量Xg。與6.2獲得的接地阻抗實部測量結果

Rg結合，得到剔除互感耦合分量的接地阻抗測量值Zg。接地阻抗組合波法測試原始數(shù)據(jù)記

錄表見附錄C，應用案例見附錄D。

6.5對于地線（包括架空避雷線和電纜金屬外護層）接入的情形，應在接地阻抗組合波法

測量完成后進行地線分流測量，分流測試和處理方法同DL/T475-2017。

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附錄A

（資料性）

基于組合波接地阻抗測量結果的互感耦合分量計算方法

A.1在正弦波激勵下，接地阻抗測量值虛部會受互感耦合影響較大，產生誤差。對于平行

直線法布線的接地阻抗測量，可使用基于方波和正弦波的組合波測試技術，并測繪電流線、

電壓線平行共線距離，通過計算剔除接地阻抗測量值中的互感耦合分量，獲得更準確的接地

阻抗測量值。

A.2采用交變直流的方波電流進行測試，可避免正弦波電流激勵引起的互感誤差和避免直

流法土壤極化引起的誤差，獲得準確的接地阻抗實部測量值R。采用正弦波電流進行測試，

可獲得到包含互感耦合分量和地網(wǎng)自感分量的接地阻抗模值測量值Z。通過Z和R，可以計

算得到接地阻抗視在測量值的感抗X分量，包括接地網(wǎng)自感抗XL和互感耦合分量XM，即X=XL

+XM。

A.3為避免移動電壓極導致零電位點改變對接地阻抗測量的影響，基于組合波接地阻抗測

量值剔除互感耦合分量的實施，無論是直線法還是夾角法，都需要固定電流極、電壓極，只

改變電流線、電壓線平行共線長度，獲得現(xiàn)場布線對應的互感耦合強度實際測量值，進而實

現(xiàn)互感耦合分量的剔除。

A.4基于組合波接地阻抗測量值剔除互感耦合分量的具體實施過程如下。布線時至少布置

兩個電壓線路徑，對應的兩個測量點互感耦合強度不同且測試儀可分辨。在相同頻率下，通

過組合波測量接地阻抗可獲得兩個接地阻抗視在測量值，Z1，Z2。

A.4視在感抗分量有如下關系：

（）

X1XL1XM1j（L1M1）A.1

（）

X2XL2XM2j（L2M2）A.2

A.5由于電壓極相同，接地網(wǎng)自感分量相同，則有：

LL

12（A.3）

A.6由于兩個電壓路徑改變長度長度不遠，從布線的整體區(qū)域來看，電壓線、電流線的等

效間隔距離D基本不變，兩個測量點對應的整體等效土壤電阻率ρ基本不變，測量的頻率f

不變。因此，互感耦合分量M1，M2與電壓極與電流極平行共線距離l1，l2成正比，即有：

Ml

11

M2l2（A.4）

A.7基于組合波測試得到的視在接地阻抗值，并測繪得到兩個電壓路徑中電壓測試線分別

與電流線平行共線距離l1，l2。通過A.1~A.4四個公式，即可解析計算得到接地網(wǎng)互感抗XM1，

XM2以及自感抗XG。不受互感耦合影響的接地阻抗的電阻分量為方波測量值RG。最終便可計

算得到剔除互感耦合分量的接地阻抗測量值ZG

ZG=RG+XG（A.5）

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附錄B

（規(guī)范性）

組合波法測試系統(tǒng)通用要求

B.1組合波法測試系統(tǒng)包括試驗電源、電壓采集單元和運算顯示單元三兩部分，至少含有

以下功能：

（1）試驗電源，可輸出（正負交替的周期性）直流電流和異頻電流；

（2）電壓采集單元，可測量直流（方波）電流激勵對應的穩(wěn)態(tài)電壓，可測量異頻電壓；

（3）運算顯示單元可計算接地阻抗的實部、虛部、模值等不同分量。

B.2試驗電源輸出電流波形組包括（正負交替的周期性）直流方波電流和異頻正弦電流兩

種波形，相應地，組合波法的試驗電流包括（正負交替的周期性）直流方波源和異頻正弦電

流源。

B.3電流峰值應大于3A，紋波系數(shù)小于2%。正負交替的周期性直流方波電流頻率宜在1

0Hz～55Hz之間，持續(xù)時間內保持幅值穩(wěn)定，以保證測量電壓波形中電阻響應分量占有較

大寬度。

B.4異頻正弦電流源應能輸出標準正弦波波形，推薦采用異于工頻又接近工頻的類工頻電

流（45Hz～55Hz），電流有效值應大于3A。

B.5電壓測量單元應能準確測量直流電流或正負交替的周期性直流方波電流激勵下穩(wěn)態(tài)的

電壓值。電壓測量單元應能測量45Hz～55Hz頻率范圍的異頻電壓值，選頻性能應良好，能

在較強的工頻干擾下保證測試精度。

B.6測試系統(tǒng)應按測試功能分別標明能保證誤差≤5%的最小信噪比，具體測試方法見DL/

T845.2-2020。

B.7測試系統(tǒng)的主要性能指標：

（1）儀表的準確度不低于1.0級；

（2）電壓表分辨率不低于0.1mV；

（3）接地阻抗測量范圍應涵蓋0~50Ω，最小分辨率不低于1mΩ；

（4）互感耦合引起的接地電阻測量誤差改變量≤5%（等效互感≤5mH）；

（5）接地阻抗地干擾抑制能力不低于66db（干擾衰減2000倍）；

（6）地干擾電壓引起的誤差改變量≤5%；

（7）出廠時應配備必要的標準電阻等測試部件，以便現(xiàn)場驗證測試結果的有效性。

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附錄C

（規(guī)范性）

基于組合波的接地阻抗測量原始數(shù)據(jù)記錄表

表C.1接地阻抗組合波法測量原始數(shù)據(jù)記錄表

測試方法最初并行長度電流（A）頻率（Hz）Z（Ω）R（Ω）X（Ω）

（m）

接地阻抗測試

直流（方波）電流（A）接地阻抗阻性分量Rg（Ω）

組合波測試1

組合波測試2并行長度（m）電流（A）頻率（Hz）Z（Ω）R（Ω）X（Ω）

引線并行長度L1

引線并行長度L2

引線并行長度L3（視條件）

引線并行長度L4（視條件）

引線并行長度L5（視條件）

單位長度互感（mΩ/100m）

最初并行長度（m）

接地阻抗感性分量Xg（Ω）

接地阻抗Zg（Ω）

地線分流（%）

接地阻抗修正值（Ω）

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附錄D

（資料性）

接地阻抗組合波法測試案例

D.1基本情況

某110kV變電站為即將投產的室內GIS變電站，占地面積很小，主地網(wǎng)對角線D≈80m，

變電站的110kV架空出線和10kV電纜尚未進入變電站，無需考慮避雷線分流的影響。

緊挨著變電站的，是一大片已經(jīng)完成平整的工廠用空地，該空地尺寸超過300m，滿足

30°夾角法的布線要求，為此，在空地上準確地布置電壓線和電流線的并行長度，進行測量

引線間互感耦合影響的量化測試。

D.2測試方案

為作比較，選擇30°夾角法和遠離夾角法兩種接地阻抗測試方案。

30°夾角法的dPG=290m，dCG=320m，電流線與