專利名稱：大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力行業(yè)中接地阻抗的測(cè)量方法，具體是指大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)
量方法。
背景技術(shù)：
發(fā)電廠、變電站接地網(wǎng)除了為各種電氣設(shè)備提供公共參考地，更重要地，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障或遭受雷擊時(shí)起到快速有效地泄放故障電流，改善接地網(wǎng)和場(chǎng)區(qū)地表地電位分布，保障一、二次設(shè)備和人員安全的作用，是維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、保障人員和設(shè)備安全的重要措施。接地阻抗(習(xí)慣稱為“接地電阻”，實(shí)為帶感性分量的阻抗值)是反映接地網(wǎng)性能和狀態(tài)好壞最重要的參數(shù)，其準(zhǔn)確測(cè)量的重要意義是不言而喻的。接地網(wǎng)隱蔽工程的特點(diǎn)，決定了它與其它電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)測(cè)量具有較大的區(qū)別，而且電廠和變電站投運(yùn)后，架空線路和電纜的接入，不可避免地改變了原接地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)測(cè)試電流產(chǎn)生了較大的分流作用。如何準(zhǔn)確測(cè)量變電站地網(wǎng)的接地阻抗，成為長(zhǎng)期以來困擾工程技術(shù)人員的難題和挑戰(zhàn)。接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量時(shí)，在接地網(wǎng)的導(dǎo)體上注入一個(gè)工頻電流或異頻電流，電流將在接地網(wǎng)與電流極之間形成回路，得到接地網(wǎng)周圍大地表面的一個(gè)電位分布，如果接地網(wǎng)是獨(dú)立的，即接地網(wǎng)與其它金屬性接地體無電氣連接，則測(cè)試電流全部通過待測(cè)接地網(wǎng)散流到大地中，此時(shí)測(cè)量結(jié)果反映了接地網(wǎng)的真實(shí)接地阻抗。而如果接地網(wǎng)與其它金屬接地體存在電氣連接，部分測(cè)試電流將通過其它金屬接地體流出，即其它接地體對(duì)測(cè)試電流進(jìn)行分流，對(duì)散流做出了貢獻(xiàn)，從接地網(wǎng)流過的測(cè)試電流減少，導(dǎo)致接地阻抗測(cè)量結(jié)果偏小。上述金屬接地體主要是架空出線避雷線、電纜金屬外護(hù)套、接地的變壓器中性點(diǎn)，以及少量與接地網(wǎng)焊在一起的金屬管道和金屬體等，它們都對(duì)測(cè)試電流造成了分流，直接影響接地阻抗測(cè)量結(jié)果。測(cè)試電流的分流途徑有以下幾個(gè):(I)架空地線分流。與接地網(wǎng)連接的架空出線避雷線(包括普通地線和OPGW光纖地線)，他們從不同電壓等級(jí)出線構(gòu)架上引出，連接終端塔后作為線路避雷線外引，將架空出線所接的線路桿塔地網(wǎng)全部與主接地網(wǎng)連接，由于線路桿塔地網(wǎng)的接入，原主地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了質(zhì)的變化，此時(shí)采用電壓-電流法測(cè)量得到的接地阻抗不再是原主接地網(wǎng)的接地阻抗。(2)電纜外護(hù)套。變電站的進(jìn)線和出線高壓電纜都有金屬外護(hù)套，在電纜頭處引出接主地網(wǎng)，站外的另一側(cè)電纜頭處的金屬外護(hù)套接到對(duì)側(cè)的接地網(wǎng)，因此電纜外護(hù)套實(shí)質(zhì)上是廣義的地線。為減小環(huán)流引起的損耗，IlOkV及以上電纜外護(hù)套一般是一端接地，另一端經(jīng)保護(hù)器(氧化鋅高阻片)接地，這種情況下，電纜外護(hù)套不會(huì)對(duì)測(cè)試電流造成分流。而IOkV 35kV的中壓電纜一般從變電站高壓室的高壓柜經(jīng)電纜溝引出，由于電纜外護(hù)套兩端接地，將電纜對(duì)側(cè)的IOkV桿塔或配電變壓器地網(wǎng)引入與主接地網(wǎng)連接，同樣改變了原主地網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)測(cè)試電流造成了分流，需要對(duì)電纜外護(hù)套的分流進(jìn)行處理。基于以上分析，要考察變電站地網(wǎng)，必須針對(duì)獨(dú)立接地網(wǎng)進(jìn)行，這一點(diǎn)只有在交接驗(yàn)收階段能夠做到，因此國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB50150-2006《電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于接地裝置的驗(yàn)收試驗(yàn)是針對(duì)獨(dú)立接地網(wǎng)進(jìn)行的，如果交接驗(yàn)收時(shí)避雷線已架設(shè)進(jìn)入變電站，GB50150-2006第26.0.3要求，試驗(yàn)時(shí)必須排除與接地網(wǎng)連接的架空地線、電纜的影響。實(shí)測(cè)中實(shí)現(xiàn)途徑只有以下兩條:(a)隔離架空地線與地網(wǎng)的連接。一般地，出線構(gòu)架上引出的避雷線在構(gòu)架處通過一個(gè)瓷質(zhì)或玻璃絕緣子與構(gòu)架金屬部分通過跳線連接，在有絕緣子的情形，解開跳線就可實(shí)現(xiàn)隔離架空地線與地網(wǎng)的連接。(b)測(cè)量分流。對(duì)于OPGW光纖地線，以及個(gè)別直接接構(gòu)架的普通地線，由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，無法拆除，沒有條件隔離與地網(wǎng)的連接，只能進(jìn)行分流測(cè)量，以便剔除架空地線的影響，得到更為準(zhǔn)確的地網(wǎng)接地阻抗值。(C)對(duì)于出線電纜外護(hù)套，可以在高壓室開關(guān)柜的電纜頭處，解開電纜外護(hù)套與地網(wǎng)的連接，但運(yùn)行變電站，考慮安全性，則難以解開，在這種狀況下，也只能進(jìn)行分流測(cè)量并進(jìn)行處理。由于變電站大量采用OPGW光纖地線，除了部分老式普通架空地線的變電站，實(shí)際上是無法隔離架空地線與地網(wǎng)的連接的，實(shí)際上，對(duì)于多根架空地線的變電站，只隔離部分普通地線，哪怕留一根架空地線(如OPGW光纖地線)連著地網(wǎng)，同樣會(huì)引起地網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)質(zhì)的變化，盡管分流水平有所下降，測(cè)量仍然不準(zhǔn)確，此時(shí)只能采用分流測(cè)量。無論在地網(wǎng)注入工頻測(cè)試電流還是異頻測(cè)試電流，都存在避雷線分流較大的現(xiàn)象，此時(shí)地表電勢(shì)分布被大大改變，在實(shí)測(cè)接地阻抗時(shí)須考慮避雷線的影響。以往，在分流測(cè)量手段不完善時(shí)，一般認(rèn)為避雷線分流并不多，如

圖1，如無法斷開避雷線與地網(wǎng)的連接，從總注入電流I中減去避雷線分流Ie可得地網(wǎng)散流Igl，地網(wǎng)阻抗為Z=U/Igl，其中U為電壓回路壓降。但在實(shí)際測(cè)量中發(fā)現(xiàn)避雷線分流比例可能很大，比以往想象值大得多，廣東電網(wǎng)地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量實(shí)踐表明，可能有超過50% (甚至70%)的注入電流進(jìn)入了避雷線和電纜外護(hù)套，實(shí)際地網(wǎng)散流不足50%。注入電流I先流入地網(wǎng)，然后分成兩部分，如圖1所示，Igl直接進(jìn)入大地，Ie首先進(jìn)入避雷線，經(jīng)桿塔接地電阻分流為Ig2、Ig3、……，再進(jìn)入大地。每一個(gè)進(jìn)入大地的電流都產(chǎn)生一個(gè)電勢(shì)分布，圖2為電勢(shì)沿著線路方向分布圖，較大的避雷線分流Ie大大影響地表電勢(shì)分布。高壓電纜外護(hù)套分流實(shí)質(zhì)上是廣義的地線分流，電纜終端外護(hù)套引出所接地網(wǎng)相當(dāng)于架空線路對(duì)側(cè)變電站接地網(wǎng)，中間沒有入地點(diǎn)，在作理論處理時(shí)，可把電纜外護(hù)套看成中間一定數(shù)量桿塔接地電阻為無限大的架空地線，這樣，電纜外護(hù)套分流對(duì)地表電勢(shì)分布的影響則簡(jiǎn)單得多。架空地線和電纜外護(hù)套對(duì)測(cè)試電流的分流，將導(dǎo)致待測(cè)變電站地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量結(jié)果較真實(shí)值偏小，測(cè)量時(shí)(尤其是交接驗(yàn)收)要求排除架空地線和電纜外護(hù)套的影響，否則應(yīng)進(jìn)行分流測(cè)量，以便剔除 架空地線和電纜外護(hù)套的影響，得到更為準(zhǔn)確的地網(wǎng)接地阻抗值。
理論上，應(yīng)到出線構(gòu)架頂上向外測(cè)量避雷線和光纖地線對(duì)測(cè)試電流的分流，考慮到作業(yè)安全性(尤其對(duì)于運(yùn)行變電站)，基于電流連續(xù)性原理，從地網(wǎng)進(jìn)入構(gòu)架(各基)的電流等于通過構(gòu)架流出到線路架空地線的電流，在地面出線構(gòu)架上測(cè)量各基構(gòu)架所有存在金屬性連接的基腳流過的測(cè)試電流分量，再做適當(dāng)處理的方法是可行的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，該測(cè)量方法科學(xué)合理，能夠現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量出大型接地網(wǎng)接地阻抗，能夠真實(shí)反映接地網(wǎng)的真實(shí)接地阻抗，提高了接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性，避免了重大系統(tǒng)性誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)接地網(wǎng)狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)本發(fā)明的這一目的通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟:(I)在大型接地網(wǎng)的任一位置處注入一個(gè)異頻測(cè)試電流，由測(cè)量點(diǎn)的主機(jī)實(shí)時(shí)采樣記錄所述異頻測(cè)試電流的幅值和相角，將所述異頻測(cè)試電流的波形向大型接地網(wǎng)的場(chǎng)區(qū)進(jìn)行無線發(fā)射，所述異頻測(cè)試電流作為基準(zhǔn)電流；(2)在大型接地網(wǎng)的場(chǎng)區(qū)內(nèi)的出線構(gòu)架地面各構(gòu)架基腳處，采用具有測(cè)試電流幅值和相角無線接收功能的多功能選頻電壓電流表，接收所述異頻測(cè)試電流的基準(zhǔn)電流波形信號(hào)，所述的基準(zhǔn)電流波形信號(hào)包括所述異頻測(cè)試電流的幅值和相角；(3)與步驟(I)大型接地網(wǎng)注入異頻測(cè)試電流的同時(shí)，用柔性羅哥夫斯基線圈測(cè)量與出線構(gòu)架存在金屬連接的可能產(chǎn)生分流的所有構(gòu)架基腳以及電纜所流過的分流電流的向量，該分流電流的向量包括分流電流的模值和相角，并且將測(cè)量結(jié)果同步傳輸給所述的多功能選頻電壓電流表，所述的多功能選頻電壓電流表能夠自動(dòng)比較接收來的每個(gè)分流電流向量與異頻測(cè)試電流基準(zhǔn)向量之間的相位差；(4)記錄各構(gòu) 架基腳以及電纜的分流電流模值，以及與異頻測(cè)試電流之間的相角差;(5)將異頻測(cè)試電流作為參考向量I廣0°，首先計(jì)算所有構(gòu)架基腳以及電纜的分流電流向量的分流向量和，I Σ Z θ Σ =Il Z θ 1+12 Z Θ2+—+Ιηζ: θ ηI ΣΖ θ Σ:各構(gòu)架總的分流向量和；I1 Z θ 1:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量I ;12 Z Θ 1:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量2 ;In Z θη:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量η。然后用異頻測(cè)試電流的向量減去分流向量和，即得到大型接地網(wǎng)散流的實(shí)際電流
I地網(wǎng),
I 地網(wǎng) Zi = I ζ Ο -I實(shí)際注入定的電流向量值；I Z 0°:注入的測(cè)試電流，其相角位O ;I ΣΖ θ Σ:各構(gòu)架總的分流向量和；(6)測(cè)量大型接地網(wǎng)與電壓極引線之間的電位差U，通過該電位差U除以接地網(wǎng)散流的實(shí)際電流IiM，即得到大型接地網(wǎng)的接地阻抗測(cè)量值VZ ’ =U/1 地網(wǎng)；V:被測(cè)地網(wǎng)接地阻抗值；U:被測(cè)地網(wǎng)與電壓極之間的電位差
I _:地網(wǎng)的實(shí)際散流值。本發(fā)明中，所述的大型接地網(wǎng)是指發(fā)電廠或變電站的接地網(wǎng)。本發(fā)明中，所述步驟(2)中的異頻測(cè)試電流是指頻率范圍在40 70Hz之間的異頻電流。本發(fā)明可以做如下改進(jìn):該方法在步驟(I)之前還包括步驟:采用現(xiàn)有技術(shù)中的大型接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量的電流一電壓法布線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形和土壤均勻性情況，選擇現(xiàn)有技術(shù)中的補(bǔ)償法或者遠(yuǎn)離法，在大型接地網(wǎng)施加與步驟(I)相同頻率的異頻測(cè)試電流，得到大型接地網(wǎng)的參考接地阻抗值Z'；該方法還包括步驟(7):對(duì)步驟(6)獲得的接地阻抗值Z，按DL475-2006《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》6.2.1.2的規(guī)定，采用如下公式進(jìn)行修正，獲得修正后的接地阻抗值
[004權(quán)利要求
1.大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，該方法包括如下步驟: (1)在大型接地網(wǎng)的任一位置處注入一個(gè)異頻測(cè)試電流，由測(cè)量點(diǎn)的主機(jī)實(shí)時(shí)采樣記錄所述異頻測(cè)試電流的幅值和相角，將所述異頻測(cè)試電流的波形相位信息向大型接地網(wǎng)的場(chǎng)區(qū)進(jìn)行無線發(fā)射，所述異頻測(cè)試電流作為基準(zhǔn)電流； (2)在大型接地網(wǎng)的場(chǎng)區(qū)內(nèi)的出線構(gòu)架地面各構(gòu)架基腳處，采用具有測(cè)試電流幅值和相角無線接收功能的多功能選頻電壓電流表，接收所述異頻測(cè)試電流的基準(zhǔn)電流波形信號(hào)，所述的基準(zhǔn)電流波形信號(hào)包括所述異頻測(cè)試電流的幅值和相角； (3)與步驟(I)大型接地網(wǎng)注入異頻測(cè)試電流的同時(shí)，用柔性羅哥夫斯基線圈測(cè)量與出線構(gòu)架存在金屬連接的可能產(chǎn)生分流的所有構(gòu)架基腳以及電纜所流過的分流電流的向量，該分流電流的向量包括分流電流的模值和相角，并且將測(cè)量結(jié)果同步傳輸給所述的多功能選頻電壓電流表，所述的多功能選頻電壓電流表能夠自動(dòng)比較接收來的每個(gè)分流電流向量與異頻測(cè)試電流基準(zhǔn)向量之間的相位差； (4)記錄各構(gòu)架基腳以及電纜的分流電流模值，以及與異頻測(cè)試電流之間的相角差； (5)將異頻測(cè)試電流作為參考向量IZ 0°，首先采用復(fù)數(shù)運(yùn)算法計(jì)算所有構(gòu)架基腳以及電纜的分流電流向量的分流向量和，I ΣΖ θ Σ =Il Z θ 1+12 Z Θ 2+…+In Z θ n I ΣΖ θ Σ:各構(gòu)架總的分流向量和；I1 Z Θ 1:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量I ; 12 Z Θ2:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量2 ;In Z θη:現(xiàn)場(chǎng)所測(cè)得的分流向量η ； 然后用異頻測(cè)試電流的向量減去分流向量和，即得到大型接地網(wǎng)散流的實(shí)際電流值I地網(wǎng)， 1±也網(wǎng)Z θ=ΙΖ0 _ΙΣΖ θ Σ ImmZ Θ:實(shí)際注入定的電流向量值；I Z 0°:注入的測(cè)試電流，其相角位O ; IΣΖ θ σ:各構(gòu)架總的分流向量和； (6)測(cè)量大型接地網(wǎng)與電壓極引線之間的電位差U，通過該電位差U除以接地網(wǎng)散流的實(shí)際電流IiM，即得到大型接地網(wǎng)的接地阻抗測(cè)量值VZ，=V/I 地網(wǎng)； V:被測(cè)地網(wǎng)接地阻抗值；u:被測(cè)地網(wǎng)與電壓極之間的電位差 I地網(wǎng):地網(wǎng)的實(shí)際散流值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，其特征在于:所述的大型接地網(wǎng)是指發(fā)電廠或變電站的接地網(wǎng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，其特征在于:所述步驟(2)中的異頻測(cè)試電流是指頻率范圍在40 70Hz之間的且工頻不是50Hz的電流。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，其特征在于:該方法在步驟(I)之前還包括步驟:采用現(xiàn)有技術(shù)中的大型接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量的電流一電壓法布線，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地形和土壤均勻性情況，選擇現(xiàn)有技術(shù)中的補(bǔ)償法或者遠(yuǎn)離法，在大型接地網(wǎng)施加與步驟(I)相同頻率的異頻測(cè)試電流，得到大型接地網(wǎng)的參考接地阻抗值Z1 ； 該方法還包括步驟(7):對(duì)步驟(6)獲得的接地阻抗值Z，按DL475-2006《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》6.2.1.2的規(guī)定，采用如下公式進(jìn)行修正，獲得修正后的接地阻抗值Z
全文摘要
本發(fā)明公開了大型接地網(wǎng)接地阻抗的測(cè)量方法，涉及發(fā)電廠或變電站的接地網(wǎng)等大型接地網(wǎng)的接地特性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，基于與測(cè)試電流參考向量的相位差測(cè)量，得到發(fā)電廠、變電站出線架空地線和電力電纜外護(hù)套對(duì)測(cè)試電流分流的模值和相位差，通過各分流的向量和計(jì)算，準(zhǔn)確求得測(cè)試電流中通過接地網(wǎng)實(shí)際散流向量，從而實(shí)現(xiàn)接地網(wǎng)接地阻抗的準(zhǔn)確測(cè)量。改變了以往運(yùn)行發(fā)電廠、變電站在帶著出線地線的狀態(tài)下測(cè)量地網(wǎng)接地阻抗，要么不測(cè)量架空地線和電纜外護(hù)套分流，要么只測(cè)分流向量的大小，而不測(cè)量與測(cè)試電流向量的相位差，僅將測(cè)試電流減去分流模值代數(shù)的簡(jiǎn)單處理方式，提高了接地阻抗測(cè)量的準(zhǔn)確性，避免了重大系統(tǒng)性誤差，實(shí)現(xiàn)對(duì)接地網(wǎng)狀態(tài)的準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。
文檔編號(hào)G01R27/20GK103217584SQ201310100058
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月26日
發(fā)明者李謙, 余月仙, 邵建康, 肖磊石 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 上海大帆電氣設(shè)備有限公司