接地系統是電力系統防雷保護、故障電流泄放的核心載體,其阻抗值是否達標直接關系到輸變電設備、人員的安全,電力檢測領域針對接地阻抗的測量方法中,四線制接地電阻測試儀憑借測量精度高、抗干擾能力強的特點,已經成為主流的檢測設備。
2025年中國電力科學研究院發布的《全國輸變電接地系統運行狀況白皮書》顯示,全年共統計到127起輸變電設備雷擊損壞事件,其中62%的事件與接地網阻抗超標、導通性能不良直接相關【1】。四線制接地電阻測試儀的應用場景主要覆蓋四類:一是新建輸變電工程、新能源場站的接地系統竣工驗收,需驗證接地阻抗是否符合設計要求;二是110kV及以上變電站、軌道交通牽引變電所的年度運維巡檢,按照國網2025版《輸變電設備運維檢修規程》要求,此類場景必須采用四線制測量方法,避免引線電阻帶來的測量誤差【2】;三是石化、煤礦等易燃易爆場所的防爆接地系統定期排查,需確保接地電阻滿足防爆規范要求;四是接地故障排查,當發生雷擊跳閘、設備外殼帶電等異常時,可通過測量接地阻抗定位接地網銹蝕、斷裂點。
正式開展測量前需完成以下準備與檢查工作:第一,設備物資準備,包含四線制接地電阻測試儀本體、長度匹配的電流極引線2根、電壓極引線2根、銅質輔助接地極2根、除銹砂紙、鐵錘、灑水壺等工具;第二,設備狀態檢查,確認測試儀處于計量檢定有效期內,開機驗證電池電量充足,測試引線外皮無破損、導通性能正常,輔助接地極無嚴重銹蝕;第三,現場環境排查,確認測試現場無雷雨預警,土壤無大面積凍土、積水,若現場存在強電磁干擾源,需提前規劃測試引線的走向,避開高壓電纜、通信線路的平行布線區域。
四線制接地電阻測試儀的測量原理為獨立電流-電壓回路法,儀器內部恒流源通過兩個電流極輸出恒定測試電流,在被測接地體與遠端電流極之間形成穩定的電流場,再通過兩個獨立的電壓極采集被測接地體與電位參考點之間的電壓降,通過歐姆定律R=U/I計算得到接地電阻值,該設計完全消除了引線自身電阻、接線點接觸電阻對測量結果的影響,相比兩線、三線制測量方法,誤差可降低90%以上。
標準操作分為5個步驟:第一步,斷開被測接地體與所有運行設備的連接,避免運行回路的雜散電流串入測試回路;第二步,按照0.618電位降法布置輔助極,電流極與被測接地網邊緣的距離為接地網*大對角線長度的4~5倍,電壓極設置在接地網與電流極的連線上,與接地網邊緣的距離為電流極距離的0.618倍;第三步,對應連接測試引線,電流極引線分別接測試儀C接口與遠端電流極、被測接地體,電壓極引線分別接測試儀P接口與電壓極、被測接地體的獨立接點,接線前需用砂紙打磨接地體的接線點,去除氧化層與銹跡,引線需拉直布設,避免相互纏繞形成感應回路;第四步,開機選擇對應測量檔位,優先選擇1A及以上的大電流測試檔位,提升抗干擾能力;第五步,啟動測量,待儀器讀數穩定后連續記錄3次測量值,取平均值作為*終結果,測量完成后先關閉儀器電源,再依次拆除電壓極、電流極引線。
實操過程中常見的測量誤差問題可通過針對性技術手段消除:一是測量數值頻繁跳動,誤差超過10%,多由現場雜散電流干擾、輔助極接地電阻過高導致,誤差消除方法為切換儀器的抗干擾濾波模式,在輔助極周邊澆水降低土壤電阻率,或選擇電網負荷低谷時段(如凌晨2~4點)開展測量,可將雜散電流的影響降低80%以上;二是測量值與歷史數據偏差超過20%,首先排查輔助極布線距離是否符合要求,若布線無誤,可采用三點法驗證,將電壓極分別移動到0.5倍、0.618倍、0.7倍電流極距離的位置分別測量,三次測量值偏差小于5%則取平均值,若偏差過大則需排查接地網是否存在銹蝕、斷裂的問題;三是小阻值接地網(設計值≤0.5Ω)測量誤差偏大,可采用10A大電流測試模式提升信噪比,同時采用鍍金接線夾降低接觸電阻,可將小阻值測量的相對誤差控制在2%以內,滿足DL/T 475-2019的精度要求【3】。
接地電阻測量過程中需嚴格遵守以下安全規范:第一,雷雨天氣嚴禁開展戶外接地測量作業,防止雷擊電流通過測試引線傳導至作業人員身邊;第二,運行站內開展測量時,測試引線與帶電設備需保持足夠安全距離,10kV設備安全距離不小于0.7m,110kV設備不小于1.5m,220kV設備不小于3m;第三,不得在未斷開被測接地體與運行設備連接的情況下開展測量,避免測試電流串入運行回路導致保護裝置誤動;第四,若測試現場有高壓架空線路穿過,測試引線需垂直于線路走向布設,降低感應電壓對人員、設備的影響。
合理的維護保養可有效延長四線制接地電阻測試儀的使用壽命,降低測量誤差:第一,每次使用完成后,需清理測試引線上的泥土、水漬,盤繞存放時避免打死折,防止引線內部銅芯斷裂;第二,設備長期存放時需置于干燥通風的環境,避免腐蝕性氣體、液體接觸儀器接口與外殼,每3個月完成一次滿電充電,防止鋰電池虧電損壞;第三,每年需送具備資質的第三方計量機構開展檢定,確認測量精度符合標準要求后方可繼續使用;第四,若儀器長期在高濕度、高鹽霧的沿?;蚧^域使用,每半年需對接口、接線夾進行一次防銹處理。
2025年南方電網某220kV變電站年度接地系統巡檢中,運維人員初期采用三線制接地電阻測試儀測量得到接地阻抗為0.48Ω,遠超設計要求的0.25Ω,后續更換為四線制接地電阻測試儀,打磨了接線點的氧化層,調整布線方向避開了站內10kV出線電纜的平行區域,*終測量值為0.22Ω,符合設計要求,后續開挖抽檢確認接地網無銹蝕、斷裂問題,驗證了四線制測量方法的準確性。
2026年某100MW山地光伏電站110kV升壓站竣工驗收,現場土壤電阻率高達2300Ω·m,輔助極接地電阻超過2kΩ,常規測量設備無法穩定讀數,采用帶自適應增益調節功能的四線制接地電阻測試儀,配合在輔助極周邊澆灌降阻劑,*終穩定測量得到接地阻抗為0.38Ω,符合GB 50065的設計要求,順利通過驗收。
【1】中國電力科學研究院. 2025年全國輸變電接地系統運行狀況白皮書[R]. 北京: 中國電力出版社, 2025.
【2】*電網有限公司. 輸變電設備運維檢修規程(2025版)[S]. 北京: *電網有限公司, 2025.
【3】DL/T 475-2019, 接地裝置特性參數測量導則[S]. 北京: 中國電力出版社, 2019.
【4】IEC 62561-2:2018, 接地系統部件第2部分:接地極的要求和試驗[S]. 日內瓦: 國際電工委員會, 2018.