《團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)-接地阻抗組合波測試技術(shù)導(dǎo)則》

ICS29.180

CCSK41T/CEC

中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)標(biāo)準(zhǔn)

T/CECXXXXX—XXXX

接地阻抗組合波測試技術(shù)導(dǎo)則

Guideformeasurementoflargergroundinggridgroundimpedancebasedon

compositewaveformutualinductancecouplingelimination

（征求意見稿）

20XX-XX-XX發(fā)布20XX-XX-XX實(shí)施

中國電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)發(fā)布

T/CEC****-20**

II

T/CEC****-2020

接地阻抗組合波測試技術(shù)導(dǎo)則

1范圍

本文件規(guī)定了基于組合波測試技術(shù)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(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、電氣化鐵路牽引站等接地網(wǎng)的交接驗(yàn)收試驗(yàn)，已運(yùn)行接地網(wǎng)的

狀況評估和預(yù)防性（例行）試驗(yàn)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)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(yīng)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(dǎo)則

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

3術(shù)語與定義

下列術(shù)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(yuǎn)方電位零點(diǎn)的工頻阻抗。數(shù)值上為接地網(wǎng)與遠(yuǎn)方電位零點(diǎn)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(gè)復(fù)數(shù)，接地電阻R是其實(shí)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(yuǎn)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(shí)，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(shí)，電流線流過交變電流時(shí)在臨近的電位線上基于磁耦合原理產(chǎn)生感應(yīng)電

壓的現(xiàn)象稱為互感耦合現(xiàn)象，產(chǎn)生感應(yīng)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(chǔ)

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(shí)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(shí)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(guān)系，通過改變并行引線長度得到不同耦合強(qiáng)度測量值，獲得互感耦合系數(shù)，進(jìn)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(shí)，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(nèi)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(yīng)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(gè)，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(yīng)采用GPS定位測繪實(shí)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(jì)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(yùn)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(shí)間應(yīng)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(yīng)對測量的影響，宜采用正負(fù)交替的周期性方波直流電

流源，頻率宜在10Hz~55Hz范圍，正負(fù)極性持續(xù)時(shí)間相同。

5.6異頻正弦電流源應(yīng)符合DL/T475-2017的規(guī)定，頻率應(yīng)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(jìn)

入組合波法測試環(huán)節(jié)。

6.2直流電流激勵(lì)測試。保持測試接線方式不變，測量直流電流激勵(lì)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(lì)測試。

6.3.1向接地網(wǎng)施加類工頻（45Hz～55Hz）電流，測量響應(yīng)電壓的穩(wěn)態(tài)信號，從而計(jì)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(jì)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(jì)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(dá)不到解析計(jì)算精度的要求（宜取3%），應(yīng)再次減小電位

線與電流線的并行長度進(jìn)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(jì)算得到并行單位長度的互

感耦合系數(shù)，解析計(jì)算過程見附錄A。

6.4基于實(shí)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(shí)際接地阻抗

測試布線的總互感抗值，再從組合波法實(shí)施前的接地阻抗測量結(jié)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(shí)部測量結(jié)果

Rg結(jié)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(yīng)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(hù)層）接入的情形，應(yīng)在接地阻抗組合波法

測量完成后進(jìn)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(jié)果的互感耦合分量計(jì)算方法

A.1在正弦波激勵(lì)下，接地阻抗測量值虛部會(huì)受互感耦合影響較大，產(chǎn)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(shù)，并測繪電流線、

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

阻抗測量值。

A.2采用交變直流的方波電流進(jìn)行測試，可避免正弦波電流激勵(lì)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(zhǔn)確的接地阻抗實(shí)部測量值R。采用正弦波電流進(jìn)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(jì)

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(dòng)電壓極導(dǎo)致零電位點(diǎn)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(shí)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(yīng)的互感耦合強(qiáng)度實(shí)際測量值，進(jìn)而實(shí)

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(shí)施過程如下。布線時(shí)至少布置

兩個(gè)電壓線路徑，對應(yīng)的兩個(gè)測量點(diǎn)互感耦合強(qiáng)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(gè)接地阻抗視在測量值，Z1，Z2。

A.4視在感抗分量有如下關(guān)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(gè)電壓路徑改變長度長度不遠(yuǎn)，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(gè)測量點(diǎn)對應(yīng)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(gè)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(gè)公式，即可解析計(jì)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(jì)

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(yàn)電源、電壓采集單元和運(yùn)算顯示單元三兩部分，至少含有

以下功能：

（1）試驗(yàn)電源，可輸出（正負(fù)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(lì)對應(yīng)的穩(wěn)態(tài)電壓，可測量異頻電壓；

（3）運(yùn)算顯示單元可計(jì)算接地阻抗的實(shí)部、虛部、模值等不同分量。

B.2試驗(yàn)電源輸出電流波形組包括（正負(fù)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(yīng)地，組合波法的試驗(yàn)電流包括（正負(fù)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(yīng)大于3A，紋波系數(shù)小于2%。正負(fù)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(shí)間內(nèi)保持幅值穩(wěn)定，以保證測量電壓波形中電阻響應(yīng)分量占有較

大寬度。

B.4異頻正弦電流源應(yīng)能輸出標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)大于3A。

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

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

在較強(qiáng)的工頻干擾下保證測試精度。

B.6測試系統(tǒng)應(yīng)按測試功能分別標(biāo)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(biāo)：

（1）儀表的準(zhǔn)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(yīng)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(shí)應(yīng)配備必要的標(biāo)準(zhǔn)電阻等測試部件，以便現(xiàn)場驗(yàn)證測試結(jié)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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T/CEC****-2020

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(chǎn)的室內(nèi)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(jìn)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(zhǔn)確地布置電壓線和電流線的并行長度，進(jìn)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(yuǎn)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