王 琪,孟 勇,孫 泉

(1.山西電力科學(xué)研究院,山西太原 030001;

2.寧夏大唐國際大壩發(fā)電公司,寧夏 大壩 751607;3.中北大學(xué),山西太原 030005)

短距離法測量大型地網(wǎng)接地阻抗

王 琪,孟 勇2,孫 泉3

(1.山西電力科學(xué)研究院,山西太原 030001;

2.寧夏大唐國際大壩發(fā)電公司,寧夏 大壩 751607;3.中北大學(xué),山西太原 030005)

分析和研究接地阻抗的測試原理,總結(jié)了接地阻抗常規(guī)測試方法的弊端。從測試電位變化最為緩慢的思路出發(fā),結(jié)合對大型地網(wǎng)接地阻抗的實(shí)測對比,提出了適用于大型接地網(wǎng)接地阻抗測試的短距離方法。

短距離法;大型地網(wǎng);接地阻抗;測量

0 引言

變電站、發(fā)電廠接地網(wǎng)的接地阻抗作為地網(wǎng)特性參數(shù)的重要指標(biāo),對于及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地網(wǎng)故障,確保接地網(wǎng)安全運(yùn)行有著重要的作用。隨著電力系統(tǒng)電壓等級和系統(tǒng)容量的增加,高壓、特高壓變電站的接地網(wǎng)面積越來越大,用傳統(tǒng)方法 (三極法)對大型地網(wǎng)的接地阻抗進(jìn)行測試時(shí),由于電流極C和電壓極P距離地網(wǎng)邊緣處上引線G的距離很大,因而測試工作量非常大。因此,在滿足測量精確度的前提下,研究大型地網(wǎng)的短距離測試方法 (以下簡稱短距法)就有著十分必要的現(xiàn)實(shí)意義。下面對短距法的測試原理進(jìn)行介紹,并以久安500 kV變電站為例對其接地阻抗分別用常規(guī)方法和短距法進(jìn)行對比測試。

1 大型接地網(wǎng)短距離測試方法

1.1 理論依據(jù)

接地阻抗的數(shù)值等于接地裝置對地電壓與通過接地體流入地中電流的比值。應(yīng)該指出,習(xí)慣上稱之為接地電阻的應(yīng)該是接地阻抗,它含有電阻分量

圖1 電壓極和電流極的布置示意圖

圖2 不同的電壓極位置測得的接地電阻值

從圖2中可見,當(dāng)電壓極位于P2時(shí),無論電壓極離接地網(wǎng)多遠(yuǎn),測出來的值都比真實(shí)值小,當(dāng)距離越遠(yuǎn),誤差越小。這種測量方式的好處是電流極引線和電壓極引線之間不存在互阻抗,但弊端就是需要的引線太長,測量過程需要耗費(fèi)大量的人力物力。當(dāng)電壓極位于P1時(shí),存在一點(diǎn)能測得接地網(wǎng)的真實(shí)接地電阻,但此時(shí)電壓極引線較長,不僅增加了布線的難度,也增大了外界對電壓極引線的干擾。當(dāng)電壓極在電流極和接地網(wǎng)之間時(shí) (電壓極位于P),電壓極放置在某點(diǎn)上能測得接地網(wǎng)的真實(shí)接地電阻,該點(diǎn)即為電壓極的正確位置 (不妨稱為補(bǔ)償點(diǎn))。對于在均勻土壤中的球形接地體,補(bǔ)償點(diǎn)到半球形接地體中心的距離為電流極到接地體中心距離的0.618倍,這也就是規(guī)程中要求 x=(0.5～0.6)d的原因。但是,不同的接地網(wǎng)形狀、土壤結(jié)構(gòu)以及周圍存在的各種金屬等多種因素都會改變補(bǔ)償點(diǎn)的位置。一般來說,補(bǔ)償點(diǎn)是沒有固定位置的。

1.2 實(shí)施方式

進(jìn)行接地阻抗測試時(shí),在接地網(wǎng)上引線和電流極兩點(diǎn)的地表連線上,電位由高到低衰減分布。在零電位點(diǎn)附近電位分布曲線曲率最小。參看圖3,用短距法測試大型接地網(wǎng)接地阻抗時(shí),就是在與被測接地網(wǎng)相距為L=1.2～1.5 D(D為接地網(wǎng)最大對角線長度)處設(shè)置電流極,在電流極距離地網(wǎng)邊緣上引線G點(diǎn)0.6～0.8L之間均勻選取10～12個地表電位測試點(diǎn),然后由G點(diǎn)注入電流 (注入電流不小于3 A),測量各測試點(diǎn)的地表電位及與接地網(wǎng)上引線的距離,得到電位隨距離變化的曲線,并將測得的各地表電位測試點(diǎn)的相對距離和電位值應(yīng)用最小二乘法進(jìn)行數(shù)據(jù)擬合,該擬合曲線上曲率最小點(diǎn)的電位與注入電流的比值即該接地網(wǎng)接地阻抗值。

圖3 測試時(shí)各測量點(diǎn)布置簡化示意圖

2 短距法測試久安500 kV變電站接地阻抗

長治供電分公司久安500 kV變電站位于長治市屯留縣,全站主接地網(wǎng)長約323 m、寬約254 m,最大對角線長度約為410 m,設(shè)計(jì)要求實(shí)測接地阻抗不大于0.5 Ω。用短距法測試時(shí),電流極放線長度為600 m、電壓極放線長度為360～450 m,電流線和電壓線采用專用的測試屏蔽線,注入電流為5 A。

測試結(jié)果如表1所示,對擬合結(jié)果求取各點(diǎn)導(dǎo)數(shù),獲得曲線上曲率最小點(diǎn)K,由擬合結(jié)果可知,該點(diǎn)電位為1.39 V,因此接地網(wǎng)接地阻抗為1.39 V ÷5 A=0.278 Ω。

表1 短距法測久安500 kV變電站接地阻抗測試結(jié)果

3 測試結(jié)果分析

a)將可調(diào)頻萬用表的頻率調(diào)節(jié)到稍偏離工頻的48 Hz與52 Hz時(shí),干擾電壓U0的數(shù)值則下降到mV數(shù)量級,獲得了較為理想的信噪比,此時(shí)施加3～10 A的小測試電流即可滿足測量精度的要求。

b)由于接地網(wǎng)阻抗包含有與頻率相關(guān)的電感分量,采用偏離50 Hz的異頻測試電流測量,結(jié)果將與工頻接地阻抗值有一定的偏差。為此,采用相對50 Hz的對稱頻率 (此次測試采用48 Hz和52 Hz)來進(jìn)行測量,并用測試結(jié)果的算術(shù)平均值作為折算成的工頻阻抗值,可以減小測試帶來的誤差。

c)應(yīng)用常規(guī)三極法對該地網(wǎng)進(jìn)行測試,測試結(jié)果為0.305 Ω,兩種方法測試結(jié)果偏差較小,不超過10%。如果考慮到三極法測試時(shí)的線間互感則三極法測試的最終接地阻抗約為0.272,兩者偏差不超過2%。

4 結(jié)束語

同傳統(tǒng)測試方法相比,在滿足測量導(dǎo)則對測試條件要求的前提下,短距法測試時(shí)的電流極C和地表電位測試點(diǎn)P與被測接地網(wǎng)上引線G之間的距離大大縮短,操作簡便快捷,減少了測試工作量,降低了測試人員的勞動強(qiáng)度,提高了測試工作效率,具有較強(qiáng)的現(xiàn)場推廣意義。

Short-distance Testing Method for Grounding Resistance of Large-scale Grounding Grid

WANG Qi1,MENG Yong2,SUN Quan3
(1.Shanxi Electric Power Research Institute,Taiyuan,Shanxi 030001,China;
2.Daba International Power Generation Go.,Ltd of China Datang,Daba,Ningxia 751607,China;
3.North University of China,Taiyuan,Shanxi 030005,China)

The defects of traditional measurement are summed up based on the analysis and research on measuring the principle of grounding resistance.According to the slowest change of potential and comparing measurement on large-scale grounding grid,short-distance method is applied to grounding resistance testing for large-scale grounding grid.

short-distance testing method;large-scale grounding grid;grounding resistance;measurement

TM862

B

1671-0320(2010)04-0001-02

2010-03-20,

2010-05-24

王 琪 (1976-),男,北京人,1998年畢業(yè)于華北電力大學(xué) (北京)電氣技術(shù)專業(yè),工程師,現(xiàn)主要從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)工作;

孟 勇 (1972-),男,甘肅蘭州人,1996年畢業(yè)于華北電力大學(xué)電子工程通信工程專業(yè),工程師,從事電子系統(tǒng)通信、繼電保護(hù)及自動化工作;

孫 泉 (1988-),男,河北霸縣人,2007級中北大學(xué)電子信息工程專業(yè)在讀。和電抗分量,在小型地網(wǎng)中電抗分量比較小,但在大型地網(wǎng)中,電抗分量要大很多。當(dāng)電壓極、電流極和接地網(wǎng)在一條直線上時(shí) (如圖1所示),在不同的電壓極位置下測量得到的接地電阻值如圖2所示。