接地电阻故障保护为何重要，以及选择哪种接地电阻测试仪检测故障
接地电阻故障的发生
接地电阻故障通常以以下两种方式之一发生：带电导体与正常接地的金属意外接触，或者带电导体绝缘故障。
当发生绝缘故障时，通电的导体通常会接触不带电的金属，该金属会粘结到设备接地导体的一部分上。在牢固接地的系统中，故障电流主要通过设备接地导体返回到电源，其中一小部分使用平行路径，例如建筑钢或管道。
如果接地回路的阻抗与电路导体的阻抗一样低，则接地电阻故障电流会很高，并且正常的相过电流保护会清除它们而几乎不会造成损坏。
不幸的是，接地回路的阻抗通常较高。故障本身通常是电弧放电的。电弧的阻抗进一步降低了故障电流。
有时，接地电阻故障会低于保护装置的跳闸设置，并且直到故障升级并造成大面积损坏后，接地电阻故障才会完全跳闸。由于这些原因，需要使用具有最小延时设置的低水平接地保护设备来快速清除接地电阻故障。
检测接地电阻故障
有三种检测接地电阻故障的基本方法：
1.接地法
2.零序传感方法
3.残留感测方法
方法1 �C接地法
最简单和直接的方法是如图1所示的接地回路方法。该检测方法基于以下事实：变压器提供的所有电流都必须返回该变压器。
该导体上的电流传感器（可以是常规的条型或窗口型CT）只能响应接地电阻故障电流。由不平衡负载产生的正常中性线电流将沿着中性线返回，并且不会被接地返回传感器检测到。这是一种检测接地电阻故障的廉价方法，为了使其正常运行，零线必须仅在一个位置接地（如图1所示）。
图1 �C接地回路感应方法
在许多安装中，维修公用事业公司将中性点在变压器上接地，并且维修设备中需要额外接地。在这种情况和其他情况下（包括具有多个互连的中性接地点的多源），应采用残差或零序感测方法。
方法2 �C零序列传感方法
检测接地电阻故障的第二种方法是使用如图2所示的零序传感方法。该传感方法需要一个专门设计的环形或矩形配置的传感器。在典型的三相四线配电系统中，这种芯平衡电流互感器将所有相线和中性线包围。
仅在电路导体中流动的所有电流，包括平衡或不平衡的相间和相间中性的正常或故障电流以及谐波电流，都会导致传感器输出为零。
但是，如果任何导体接地，则故障电流将沿着接地路径返回-而不是正常的电路导体，并且传感器将具有不平衡的磁通状况，并且将产生传感器输出来致动接地电阻故障继电器。
图2 �C零序感测方法
零序传感器具有各种窗口开口，可用于带有小或大导体的电路，甚至具有大的矩形窗口，可安装在母线或并联的多个大尺寸导体上。某些传感器具有分芯，可安装在现有导体上，而不会干扰连接。可以在传感器的上游（但不在负载侧）使用其他接地点。
使用接地回路或零序感应方法的接地电阻故障保护可以通过使用单独的接地电阻故障继电器（GFR）和装有标准分励脱扣装置的断路器来实现，也可以通过具有整体接地电阻故障保护功能的断路器以及针对这些模式的外部连接来实现的感觉。
方法＃3 �C残留感测方法
检测接地电阻故障的第三种基本方法涉及使用多个通过剩余传感方法连接的电流传感器，如图3所示。这是一种非常常见的传感方法，用于配备电子脱扣器和整体接地电阻故障保护功能的断路器。
正常相过电流保护需要三相传感器。接地电阻故障检测是通过在中性点上安装一个额定值相同的传感器获得的。在残留感测方案中，极性标记的关系（如每个传感器上的X所示）至关重要。因为在正常的非接地电阻故障条件下，所有导体中电流的矢量总和将为零，所以必须采用适当的极性连接来反映这种情况。与零序感应方法一样，如果所有电流仅在电路导体中流动，则输出到接地电阻故障继电器或整体接地电阻故障跳闸电路的最终残留传感器输出将为零。
图3 �C残留感测方法
如果发生接地电阻故障，则来自故障导体的电流将沿着接地路径返回，而不是沿着其他电路导体返回，并且传感器输出的残差之和不会为零。当接地电阻故障电流的水平超过预设电流和延时设置时，将启动接地电阻故障跳闸动作。
可以在剩余传感器的上游使用其他接地点，但不能在负载侧使用。零序和残差检测方法都通常被称为矢量求和方法。
大多数分配系统可以根据系统的复杂性以及所需的服务连续性和选择性协调程度，单独使用这三种检测方法中的任何一种，或将这些检测方法组合使用。
根据电源的数量以及系统接地点的数量和位置，将需要使用不同的方法。
例如，图4中所示的双源系统是其中一种服务，它对关键负载的连续性是一个重要因素，这是最常用的系统。此系统使用联络点接地。此接地方法的使用仅限于在同一机柜中双馈（双端）或在单独的机柜中组合在一起并使用辅助接线的服务。
但是，借助这两个传感器的极性布置以及所示的联络开关辅助开关（T / a）和互连，可以消除这种可能性。联络断路器和两个主断路器之间的选择性接地电阻故障跳闸协调是通过设备GFR / 1，GFR / 2和GFR / T之间的预设电流接收和延时设置实现的。
只有在每个下游馈线上都增加了额外的接地电阻故障保护功能，才能有效利用此系统提供的提高服务连续性的优势。一些用户更喜欢将变压器中性点单独接地。
在这种情况下，应对电源和联络断路器使用局部差分接地电阻故障方案。
图4 �C双电源系统�C单点接地
根据备用电源的数量，接地点的数量以及所涉及的系统互连，可以开发出无数种接地电阻故障保护方案。
根据各个系统的配置，可以采用感应模式或所有类型的组合来实现所需的最终结果。
具有多个保护级别，这将降低GFR区域内故障的保护级别。为GFR开发了区域联锁来克服此问题。
具有区域互锁功能的接地电阻故障继电器（或具有整体接地电阻故障保护功能的断路器）在系统中进行协调，以针对大多数距源头最远的接地电阻故障以延时模式运行。
但是，仅当故障上游的GFR向上游GFR发送一个抑制信号时，才会激活此延时模式。下游GFR没有抑制信号表示存在任何接地电阻故障，该故障位于故障上游的GFR区域内，并且该设备将立即运行以清除故障，从而将损坏降到最低，并提供最大的服务连续性。
此操作模式允许所有GFR在其区域内发生故障时立即运行，并仍提供区域之间的完全选择性。
需要两线连接以将抑制信号从一个区域的GFR传送到下一个区域的GFR。
具有接地电阻故障保护功能的断路器和由接地电阻故障继电器激活的带分励脱扣器的标准断路器是接地电阻故障保护的理想选择。UL列出了许多超过1200 A的带保险丝的开关，以及一些额定值为400到1200 A的可熔断开关，适用于接地电阻故障保护。如此列出的易熔开关必须配备一个分励脱扣器，并且能够在故障达到其额定值的12倍时安全断开。配电系统彼此之间差异很大，具体取决于每个用户的要求，并且必须单独设计包括接地电阻故障电流在内的整个系统过流保护，以满足这些需求。
经验丰富且知识丰富的工程师必须考虑电源（公用设施和现场），停电和停机时间的影响，人员和设备的安全性，初始和生命周期成本以及许多其他因素。
他们必须使用保护装置，分析时间-电流特性，故障中断能力以及选择性和协调方法，以提供最安全，最具成本效益的配电系统。