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閱讀：201發(fā)布時(shí)間：2025-10-5
接地測(cè)試實(shí)際上就是指測(cè)量變電站接地網(wǎng)的接地電阻。接地電阻是電流由接地裝置流入大地再經(jīng)大地流向另一接地體或向遠(yuǎn)處擴(kuò)散所遇到的電阻，它包括接地線和接地體本身的電阻、接地體與大地的電阻之間的接觸電阻以及兩接地體之間大地的電阻或接地體到無(wú)限大遠(yuǎn)處的大地電阻。
#1、接地測(cè)試的意義 目前，我國(guó)正處于電力大發(fā)展時(shí)期。電力事業(yè)的發(fā)展大大激發(fā)了該領(lǐng)域相關(guān)課題的深入研究，主要涉及電網(wǎng)技術(shù)和高壓技術(shù)，而接地系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)不僅貫穿于電網(wǎng)技術(shù)和高壓技術(shù)的所有領(lǐng)域，而且涉及到氣象、建筑防雷等方面。在國(guó)內(nèi)，目前對(duì)于接地技術(shù)的研究主要集中在接地網(wǎng)的腐蝕檢測(cè)方法研究，腐蝕檢測(cè)裝置研究，接地電阻測(cè)試方法研究，接地電阻測(cè)試過程中的誤差分析，接地裝置的降阻研究與應(yīng)用等等。 接地網(wǎng)屬于變電站建設(shè)時(shí)施工的設(shè)備。一般情況下，對(duì)于變電站接地網(wǎng)的驗(yàn)收是通過檢查接地電阻、跨步電壓和接觸電勢(shì)來(lái)進(jìn)行，只要這三個(gè)指標(biāo)達(dá)到一定的要求，就承認(rèn)該接地網(wǎng)通過驗(yàn)收。而對(duì)于接地網(wǎng)內(nèi)部各條支路連接與設(shè)計(jì)圖紙的一致性，一般是業(yè)主通過派遣一兩個(gè)員工進(jìn)行全程監(jiān)造來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 但通常情況下，一個(gè)110kV等級(jí)的敞開式變電站地網(wǎng)面積都在50m×50m以上，地網(wǎng)支路動(dòng)輒一兩百條以上，因此，監(jiān)造人員難以對(duì)照?qǐng)D紙一一對(duì)應(yīng)檢查。另外，按照地網(wǎng)設(shè)計(jì)圖的跨步電壓和接觸電勢(shì)可以簡(jiǎn)單地檢查接地網(wǎng)支路連接情況，但其電壓信號(hào)一般都非常小，導(dǎo)致信噪比小，難以準(zhǔn)確檢查支路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的正確性。而接地網(wǎng)的接地電阻一般只跟接地網(wǎng)封閉體的面積有關(guān)，更無(wú)法反映接地網(wǎng)支路連接是否與圖紙一致，因此常規(guī)接地網(wǎng)的測(cè)試無(wú)法完成對(duì)接地網(wǎng)施工合格與否的判定。 為了變電站設(shè)備和人員的安全，需要尋求一種接地網(wǎng)支路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)準(zhǔn)確性檢查的便捷方法。另外，出于經(jīng)濟(jì)角度考慮，一些新變電站建設(shè)于地形環(huán)境復(fù)雜、靠近山脈和河流的地方；隨著地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一些舊變電站周圍逐漸增加了很多建筑；敞開式變電站接地網(wǎng)面積大，隨之帶來(lái)了測(cè)試工作量大、測(cè)試精度跟不上等困難。為此，需要打破傳統(tǒng)方法的限制，研究接地電阻測(cè)試新方法，以適應(yīng)新環(huán)境下的敞開式變電站的實(shí)際狀況，限度地準(zhǔn)確獲取大型接地裝置的接地電阻。 #2、 變電站接地電阻測(cè)量的實(shí)例 1.帶有架空地線的測(cè)試 用三極法測(cè)量帶架空地線的變電站接地電阻，由于架空線路地線與變電站接地網(wǎng)相連，且二者很難斷開，在測(cè)量接地電阻時(shí)，部分電流會(huì)從架空線路地線流向遠(yuǎn)方而沒有經(jīng)被測(cè)變電站接地網(wǎng)直接入地。由此導(dǎo)致測(cè)量接地電阻偏小，與變電站實(shí)際的接地電阻相差較大，需要在測(cè)量結(jié)果中將地線的分流電流除去。 測(cè)量變電站接地電阻時(shí)，電流引線相對(duì)于線路地線很短，且兩者距離很遠(yuǎn)，之間的夾角很大，因此，電流引線與線路地線之間的互感基本可以忽略，其分流原理類似于純粹的電阻分流。因此，如果有多回線路的情況，每回線路分得的測(cè)量電流差別不大。 實(shí)際變電站故障發(fā)生時(shí)，故障電流由線路的相導(dǎo)線提供，即相導(dǎo)線作為電流引線。此時(shí)，由于相導(dǎo)線與其地線一直保持長(zhǎng)距離平行，之間的距離也非常近，造成它們兩者之間的互感很大。相導(dǎo)線提供的故障電流會(huì)通過互感的作用在地線中感應(yīng)出很大的反向電流，這部分電流可能成為分走故障電流的主要部分，雖然地線電阻的作用也會(huì)分走一部分電流，但這部分電流隨著相線與地線之間的距離減少，比例越來(lái)越小。 2.帶有架空地線的接地阻抗測(cè)試方法 實(shí)際測(cè)量中，當(dāng)架空線路地線與變電站接地網(wǎng)相連時(shí)，測(cè)得的阻抗Zm為被測(cè)變電站實(shí)際接地阻抗ZSg1與所有相連線路地線、桿塔總等值阻抗的并聯(lián)。所有相連線路地線、桿塔總等值阻抗為所有相連線路地線、桿塔等值阻抗的并聯(lián)。如果求得每條線路地線、桿塔的等值阻抗，則可以得到ZSg1。因此，分析的關(guān)鍵是獲得每條線路地線、桿塔的等值阻抗。為方便計(jì)算，在求線路地線、桿塔的等值阻抗時(shí)，作如下假設(shè)：忽略變電站接地網(wǎng)與桿塔接地裝置之間的互電阻；同一條線路的桿塔接地阻抗相同；同一條線路的檔距不變，為平均檔距；忽略各條線路地線之間的互感影響；每條線路均較長(zhǎng)，檔數(shù)較多，末端變電站的接地阻抗影響可以忽略，并可以認(rèn)為線路增加一個(gè)檔距其地線等值阻抗不變。當(dāng)求得每條線路從被測(cè)變電站看線路地線的等值阻抗Zn后，可得變電站所連線路的總等值阻抗。該阻抗與變電站接地阻抗并聯(lián)后即為架空線路地線與變電站接地網(wǎng)相連時(shí)變電站的實(shí)測(cè)接地阻抗。因此，當(dāng)測(cè)得變電站的接地阻抗，并求得變電站所連線路的總等值阻抗后，從而可以推出變電站實(shí)際的接地阻抗。 3.變電所短路電流分流系數(shù)計(jì)算方法 電力系統(tǒng)短路故障時(shí)的短路電流計(jì)算，如果按照序分量和相分量，可分為序分量法和相分量法。正序、負(fù)序、零序分量存在相互耦合，此時(shí)不能采用傳統(tǒng)的序分量法進(jìn)行求解，而基于相參數(shù)模型則可適用于上述線路的實(shí)際情況。相分量法中，對(duì)各相相導(dǎo)線、架空地線和電纜外皮等線路參數(shù)沒有對(duì)稱條件的約束，因此運(yùn)用相參數(shù)較為直觀也更為精確。求解一個(gè)相參數(shù)電路，實(shí)際上就歸結(jié)為基本的電路求解問題。 4.變頻與大電流相結(jié)合的測(cè)試方法 目前在接地規(guī)程中關(guān)于接地參數(shù)測(cè)量的方法仍然建議采用工頻大電流或變頻小電流。但這兩種方法都存在一定的問題。工頻大電流法對(duì)于新建變電站測(cè)試效果較好，因?yàn)榇藭r(shí)工頻干擾很小，對(duì)于在運(yùn)變電站尤其是電壓等級(jí)較高的變電站，在測(cè)量接地阻抗時(shí)，可采用反向法去除部分干擾，但還是有一部分干擾無(wú)法去除。另外在進(jìn)行跨步電勢(shì)、接觸電勢(shì)、地表電位分布等測(cè)量時(shí)存在的干擾信號(hào)有時(shí)大于測(cè)量信號(hào)，從而無(wú)法測(cè)量。 變頻小電流法的優(yōu)點(diǎn)是干擾信號(hào)小，在某些小型變電站可較好進(jìn)行測(cè)量，但在大型變電站中，在進(jìn)行跨步電勢(shì)、接觸電勢(shì)、地表電位分布等測(cè)量時(shí)，測(cè)量信號(hào)太小，有些地方甚至無(wú)法測(cè)出信號(hào)。在測(cè)量接地阻抗時(shí)電流太小，測(cè)量信號(hào)較低，測(cè)量存在較大誤差。另外，在土壤電阻率分層相差不大的平原地區(qū)，兩種測(cè)試方法測(cè)得的接地阻抗吻合性較好，但在土壤電阻率分層相差較大的山區(qū)，兩種測(cè)試方法測(cè)得的接地阻抗相差很大。這種變頻大電流的測(cè)試方法綜合了以前兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，克服了各自存在的缺點(diǎn)，使跨步電勢(shì)、接觸電勢(shì)、地表電位分布等測(cè)量數(shù)據(jù)更加可靠和易于實(shí)施。在多數(shù)情況下，45Hz～49Hz和51Hz～55Hz基本就可以較好獲取接地阻抗，也就是說接地測(cè)量導(dǎo)則中的40Hz～60Hz可以用45Hz～55Hz代替，這樣的測(cè)試頻率與工頻更接近；試驗(yàn)電流3A～20A也可以變?yōu)?0A～50A。變頻與大電流相結(jié)合的接地阻抗測(cè)試系統(tǒng)主要由變頻電源、放大器、濾波器、耦合變壓器以及可調(diào)頻萬(wàn)用表組成，可調(diào)頻萬(wàn)用表可以測(cè)量電壓、電流信號(hào)，調(diào)頻萬(wàn)用表能很好地辨識(shí)由測(cè)試系統(tǒng)所產(chǎn)生的預(yù)定頻率信號(hào)，對(duì)非預(yù)定頻率的其他信號(hào)則衰減得很厲害。為了更好地監(jiān)測(cè)電壓和電流，也可采用記錄波形的方法獲取?？紤]到測(cè)試的便捷性與經(jīng)濟(jì)性，儀器功率可以定為30kVA，輸出電流定為100A。以上根據(jù)國(guó)家電力標(biāo)準(zhǔn)研究了幾種接地電阻測(cè)試新方法，從中可以得到如下結(jié)論： ????是傳統(tǒng)接地電阻測(cè)試的0.618與30°夾角約束條件可以放寬，從而使得對(duì)接地阻抗的測(cè)試工作變得更加容易一些。 ????是針對(duì)敞開式變電站面積大的特點(diǎn)，可以選擇短距離接地電阻測(cè)試。 ????是當(dāng)變電站帶有架空地線，且架空地線與接地網(wǎng)間連接頭不容易拆除時(shí)，如果能夠搜集到架空地線的詳細(xì)資料，可以用帶有架空地線的接地電阻測(cè)試值通過仿真計(jì)算獲取變電站接地裝置的實(shí)際接地電阻。 ????是針對(duì)敞開式變電站接地電阻小的特點(diǎn)，適當(dāng)情況下可以選擇變頻大電流測(cè)試方法來(lái)進(jìn)一步提高信噪比，以便準(zhǔn)確獲得變電站接地裝置的接地電阻。 #3、 結(jié)論性的論述 敞開式變電站與GIS變電站相比，具有占地面積大、接地電阻小、所處地理位置環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)，在接地網(wǎng)驗(yàn)收、評(píng)估和接地參數(shù)測(cè)試中存在諸多問題，如現(xiàn)場(chǎng)地網(wǎng)完工后的驗(yàn)收不規(guī)范、復(fù)雜地形條件和大地網(wǎng)接地參數(shù)測(cè)試工作繁重、不準(zhǔn)確（有時(shí)甚至無(wú)法得到測(cè)量數(shù)據(jù)）以及變電站地網(wǎng)與線路架空地線無(wú)法在分離情況下修正接地參數(shù)等等，項(xiàng)目的研究成果基本解決了這些問題。 1.是接地網(wǎng)主網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的無(wú)損電檢測(cè)方法可用于地網(wǎng)完工驗(yàn)收，較好地解決了在接地網(wǎng)敷設(shè)中支路遺漏，或與設(shè)計(jì)或完工圖紙不相符合的情況，為變電站接地網(wǎng)資料的完整、準(zhǔn)確提供證據(jù)。 2.是在接地參數(shù)測(cè)量時(shí)，可采用短距離放線和電流極、電壓極任意放置的方法，其測(cè)量結(jié)果經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)與傳統(tǒng)試驗(yàn)方法對(duì)比，具有較好的一致性，解決了放線難、工作 量大和環(huán)境復(fù)雜的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試問題。 3.是變頻小電流在測(cè)試中測(cè)量數(shù)據(jù)過小，工頻大電流干擾過大，無(wú)法得到準(zhǔn)確測(cè)量值，變頻大電流的測(cè)試方法克服了兩者的缺點(diǎn)，解決了干擾和測(cè)量數(shù)據(jù)小造成測(cè)量誤差大的問題，提高了測(cè)試準(zhǔn)確度。 4.是對(duì)于變電站與架空地線無(wú)法分離情況下的變電站，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量時(shí)和系統(tǒng)實(shí)際短路時(shí)注入地中電流的流向和分布是不同的，因此在判斷接地參數(shù)合格與否時(shí)，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為兩者接線狀態(tài)相同而采用不考慮分流系數(shù)的方法。應(yīng)根據(jù)測(cè)量結(jié)果等效計(jì)算得到變電站與架空地線無(wú)法分離情況下的變電站實(shí)際接地阻抗，在接地參數(shù)評(píng)估時(shí)，實(shí)際入地短路電流應(yīng)考慮分流系數(shù)的影響，這樣的測(cè)試結(jié)果更加科學(xué)、準(zhǔn)確、合理。 更多：施業(yè)凱，：（微信同號(hào)）公司：/
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