ICS 29.180 CCS K 41 TCEC 中国电力企业联合会标准 T/CEC XXXXXXXXX 接地阻抗组合波测试技术导则 Guide for measurement of larger grounding grid ground impedance based on composite wave for mutual inductance coupling elimination （征求意见稿） 20XX- XX- XX 发布 20XX-XX- XX 实施 中国电力企业联合会 发布 T/CEC ****-20** II T/CEC****-2020 接地阻抗组合波测试技术导则 1范围 本文件规定了基于组合波测试技术消除测试线互感耦合影响的接地网接地阻抗测试原 理、一般要求、测试步骤。 本文件适用于发电厂、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、电气化铁路牵引站等接地网的交接验收试验，已运行接地网的 状况评估和预防性（例行）试验。 2规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日 期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包 括所有的修改单）适用于本文件。 DL/T475-2017接地装置工频特性参数测量导则 DL/T845.2-2020电阻测量装置通用技术条件第2部分工频接地电阻测试仪 3术语与定义 下列术语和定义适用于本文件。 3. 1 接地网 grounding grid 由垂直和水平接地极组成的，供发电厂、变电站使用的，兼有泄流和均压作用的水平网 状接地装置。 ［来源：DL/T475-2017，3.5条] 3. 2 接地阻抗 ground impedance 接地网对远方电位零点的工频阻抗。数值上为接地网与远方电位零点间的电位差，与通 过接地网流入地中的电流的比值。接地阻抗Z值是一个复数，接地电阻R是其实部，接地电 抗X是其虚部。 [来源：DL/T475-2017，3.7条，有修改] 3. 3 电流极 current electrode 为形成测试接地网接地阻抗的电流回路，而在远方布置的接地极。 [来源：DL/T475-2017，3.13条，有修改] 1 T/CEC ****-20** 3. 4 电位极 potential electrode 在测试接地网接地阻抗时，为测试所选的参考电位而布置的接地极。 L来源：DL/T475-2017，14条，有修改 3.5测试线互感耦合 mutual inductance coupling of test leads 测量接地阻抗时，电流线流过交变电流时在临近的电位线上基于磁耦合原理产生感应电 压的现象称为互感耦合现象，产生感应电压的量度可用互感耦合系数M描述。 4接地阻抗的组合波测试原理 4.1接地阻抗组合波测试方法基于电压-电流三极法基本原理，在完成接地阻抗测试的基础 上增加组合波测试环节，以获得单位引线并行长度的互感耦合系数，剔除互感耦合分量。 4.2通过直流电流获得接地阻抗的实部R。通过异频正弦电流获得接地阻抗模值Z，去除直 流电流获得接地阻抗的实部R，得到接地阻抗的虚部X。利用互感耦合与引线并行长度的函 数关系，通过改变并行引线长度得到不同耦合强度测量值，获得互感耦合系数，进而剔除互 感耦合分量。测试原理见图1，互感耦合解析过程详见附录A。 ）电压极P 平行共线 距离L1 路径P11 路径P2 M 夹角法布线 互感抗 平行共线 距离L2 Z2 XM2 ○电流极C XL XM1 Rg Z1 Lg 3 实测阻抗向量 零电位点 真实阻抗向量 TX Rg 图1接地阻抗组合波测试原理示意图 5一般要求 5.1在电流线和电位线并行长度较长（超过300m），或并行长度相比电位线长度占比较大 （超过30%）时，宜选用组合波测试方法剔除互感耦合对接地阻抗测量的影响。 5.2接地阻抗组合波测试方法的测试内容、测试方案、测试回路布置、地线分流测量、测 量仪表抗干扰能力、测试条件、测试周期和作业安全等要求与接地阻抗的电压-电流三极法 相同，均应符合DL/T475-2017的规定。 T/CEC ****-2020 5.3电流线和电位线并行长度至少有2个，每次并行长度改变量至少为总并行长度的10%， 期间并行引线的间距保持不变，电流极和电位极位置保持不变，应采用GPS定位测绘实际并 行长度。如有条件，建议测量选择1~2组不同引线并行长度以提高互感耦合系数拟合计算的 精度。 等部分，其中电流源包括直流电流源和异频正弦电流源，对测试系统的要求详见附录B 5.5直流电流源的电流幅值大于3A，纹波系数小于2%，持续时间应保证电压测量单元能测 到稳定的电压。为了避免土壤极化效应对测量的影响，宜采用正负交替的周期性方波直流电 流源，频率宜在10Hz~55Hz范围，正负极性持续时间相同。 5.6异频正弦电流源应符合DL/T475-2017的规定，频率应在45Hz~55Hz范围，有效值在 3A以上。 6测试步骤 6.1 按照DL/T475-2017的要求，完成接地网接地阻抗测试，获得接地阻抗测量值Zx，进 入组合波法测试环节。 6.2直流电流激励测试。保持测试接线方式不变，测量直流电流激励下的稳态信号，得到 接地阻抗的电阻分量测量值Rg。 6.3异频交流电流激励测试。 6.3.1向接地网施加类工频（45Hz～55Hz）电流，测量响应电压的稳态信号，从而计算得 到接地阻抗的模值Z1；基于接地阻抗的电阻分量R和模值Z1，计算得到接地阻抗的电抗分 量X1。 6.3.2减小电位线与电流线的并行长度（变化量至少为总并行长度的10%），按照6.3.1 测试得到接地阻抗模值Z2，计算得到接地阻抗的电抗分量X2。 6.3.3如果X2相比X1的减小量达不到解析计算精度的要求（宜取3%），应再次减小电位 线与电流线的并行长度进行测量，直至满足要求。 6.3.4根据并行长度改变量与电抗分量变化量，通过解析拟合计算得到并行单位长度的互 感耦合系数，解析计算过程见附录A。 6.4基于实测的互感耦合系数，将单位长度互感值乘以最初并行长度，得到实际接地阻抗 测试布线的总互感抗值，再从组合波法实施前的接地阻抗测量结果分离出的电抗分量中减去 总互感抗值，得到接地网接地阻抗的自电抗分量Xg。与6.2获得的接地阻抗实部测量结果 Rg结合，得到剔除互感耦合分量的接地阻抗测量值Zg。接地阻抗组合波法测试原始数据记 录表见附录C，应用案例见附录D。 6.5对于地线（包括架空避雷线和电缆金属外护层）接入的情形，应在接地阻抗组合波法 测量完成后进行地线分流测量，分流测试和处理方法同DL/T475-2017。 3 T/CEC ****-20** 附录A （资料性） 基于组合波接地阻抗测量结果的互感耦合分量计算方法 A.1在正弦波激励下，接地阻抗测量值虚部会受互感耦合影响较大，产生误差。对于平行 直线法布线的接地阻抗测量，可使用基于方波和正弦波的组合波测试技术，并测绘电流线、 电压线平行共线距离，通过计算剔除接地阻抗测量值中的互感耦合分量，获得更准确的接地 阻抗测量值。 A.2采用交变直流的方波电流进行测试，可避免正弦波电流激励引起的互感误差和避免直 流法土壤极化引起的误差，获得准确的接地阻抗实部测量值R。采用正弦波电流进行测试， 可获得到包含互感耦合分量和地网自感分量的接地阻抗模值测量值Z。通过Z和R，可以计 算得到接地阻抗视在测量值的感抗X分量，包括接地网自感抗XL和互感耦合分量XM，即X=XL + XMo A.3为避免移动电压极导致零电位点改变对接地阻抗测量的影响，基于组合波接地阻抗测 量值剔除互感耦合分量的实施，无论是直线法还是夹角法，都需要固定电流极、电压极，只 改变电流线、电压线平行共线长度，获得现场布线对应的互感耦合强度实际测量值，进而实 现互感耦合分量的剔除。 A.4基于组合波接地阻抗测量值剔除互感耦合分量的具体实施过程如下。布线时至少布置 两个电压线路径，对应的两个测量点互感耦合强度不同且测试仪可分辨。在相同频率下，通 过组合波测量接地阻抗可获得两个接地阻抗视在测量值，Z1，Z2。 A.4视在感抗分量有如下关系： X, = XLI +XM = j@ (L +M) (A.1) X, =XL2 +XM2 = j@ (L2 +M,) (A.2) A.5由于电压极相同，接地网自感分量相同，则有： Li = L2 (A.3) A.6由于两个电压路径改变长度长度不远，从布线的整体区域来看，电压线、电流线的等 效间隔距离D基本不变，两个测量点对应的整体等效土壤电阻率β基本不变，测量的频率f 不变。因此，互感耦合分量M1，M2与电压极与电流极平行共线距离1，I2成正比，即有： M=l M2 12 (A.4) A.7基于组合波测试得到的视在接地阻抗值，并测绘得到两个电压路径中电压测试线分别 与电流线平行共线距离l1，l2。通过A.1~A.4四个公式，即可解析计算得到接地网互感抗XM1， XM2以及自感抗XG。不受互感耦合影响的接地阻抗的电阻分量为方波测量值RG。最终便可计 算得到剔除互感耦合分量的接地阻抗测量值ZG ZG=RG+XG (A.5) 4 T/CEC****-2020 附录B （规范性） 组合波法测试系统通用要求 B.1组合波法测试系统包括试验电源、电压采集单元和运算显示单元三两部分，至少含有 以下功能： （1）试验电源，可输出（正负交替的周期性）直流电流和异频电流； （2）电压采集单元，可测量直流（方波）电流激励对应的稳态电压，可测量异频电压