大型接地网测试技术的发展与应用

陈鹏云1, 朱庆翔1, 吴伯华1, 刘 晋1, 陈继东1, 王绥喻2, 袁静帆2 (11 国家电力公司华中公司, 武汉 430077; 21 海南省电力公司生技部, 海口 570203) )
摘 要 分析了外界干扰对工频大电流法的影响和异频法 测量大型地网接地电阻的优点, 指出几种应用较广的异频测 试仪器中仪器 D 所测为地网的纯电阻 R , 8000 型所测为阻 抗 Z 而 JD 16— 可同时给出 R 和 Z。为消除电压、电流线互 感对 X 值的影响, 可在地网外附近设置辅助电极测量地网 自感分量, 实测验证了它的效果。 Abstract T he influence of in terference on la rge cu rren t m ethod is ana lyzed. T he advan tage of m ea su rem en t of la rge g round ing g rid by non pow er frequency m ethod is p resen t2 ed. T he in strum en t D m ea su res the p u re resistance R and the 8000 typ e tester m ea su res the im p edance Z. T he JD 16-
模拟电路参数 JD 16— 测试结果 模拟电路参数
R
X
Z
R
X
Z f = 128 H z f = 160 H z
011 010 011 0197 010 0199 011
011
0124 01155 01285 01238 01156 01284 01239 01239
0179 0149 0193 01792 01489 01911 01787 01787
倒相法是抗干扰的基本措施, 其前提是: ①试 验、干扰信号均为理想的工频正弦波; ②倒相前后干
扰信号不变[2, 4]。 但实际干扰含有工频、谐波和高次 杂波[1, 3], 且其工频成分也是变化的。 因此倒相法效 果不理想。
总之, 大型地网接地电阻很小, 外界干扰严重时 工频大电流法测试结果可信度大为降低。
2 DL 475—921 接地装置工频特性参数的测量导则[ S ] 3 解广润 1 电力系统接地技术 [M ]1 北京: 水利电力出版
社, 1991 4 方瑜 1 四极法测量地网接地电阻的分析[ [J ]1 高电压技
术, 1992, (4) , 41～ 44
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b1 不同异频仪器测量结果含义不尽相同。 c1 地网的“工频特性参数”是接地阻抗, 包括接 地电阻 R 和地网自感抗 X , 通常 X < R 。测量线平行 布置时, 感性分量包含线间互感和地网自感。
参考文献
1 陈鹏云, 刘晋, 吴伯华, 等 1 测量地网接地电组的双矢量 分析法[J ]1 高电压技术, 2002, 28 (7) 19～ 21
果与“工频特性参数”的等效性须进行研究。 从仪器
D 和 JD 16— 对比测试 R 、L 串联模拟电路的结果 (见表 3)。 可见 JD 16— 型所测与模拟电路一致, 仪器 D 的测试结果与频率无关, 等于模拟电路中的 R , 说明仪器 D 所测为纯阻性分量, 未考虑感性分 量。海南省某变电站用仪器D 和 JD 16— 型对比测 试, D 的数据和 JD 16— 的阻性分量基本一致。
表 2 几种测试仪器的技术参数
仪 器 波形 JD 16— 正弦 8000 系统 正弦
仪器 D 方波
f H z 最大输出U V
4175, 5125
100
40～ 69
70
105～ 160
50, 峰值
最大输出 I 10 A 15 A
50 mA , 峰值
表 3 仪器 D 与 JD 16— 测试仪测试对比 8
can m ea su res the R and Z sim u ltaneou sly. In o rder to e2 lim ina te the influence of vo ltage and cu rren t lines on X , the aux ilia ry p robe can be p u t nea r the g rid to m ea su re the self - inductance com ponen t of g rid. T he test verifies the ef2 fect. 关键词 大型地网 接地电阻 地网自感 异频 Key words la rge g round ing g rid g round ing resistance self- inductance of g round ing g rid non- pow er frequency 中图分类号 TM 835. 4 文献标识码 A
几种应用较广的仪器参数表 2。JD 16— 型接 地电阻测试仪用 4715 H z 和 5215 H z 分别进行双频 率测量, 自动取两者的平均值, 可看作工频特性参 数。 英国仪器 D 试验频率偏离工频较远, 其测试结
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三峡接地网面积大, 其自感也大。竣工验收试验 中, 电压线和电流线 (分别用 500 kV 三峡至龙泉和 至万县线) 方向相反, 线间的互感为 0, 所测 X 为自 感抗。JD 16— 型实测的 Z = 01128 8 , R = 01107 8 , X = 0107 8 < R 。一般 500 kV 变电站地网面积 小于三峡地网, 其 ΞL 也小。湖北数个 500 kV 变电站 地 网 测 试 中 电 流、 电 压 线 夹 角 30°,M 较 小, JD 16— 实测X = (ΞL + ΞM ) < 50◊ R 。表 1 中X > R 的原因是电压、电流线太近且平行。显然测量线 越长, 线间距离越小互感越大。
X 8 01241 01284 01316
由表可见, 两仪器测量结果基本一致, 真实可 信。JD 16— 测试结果表明不同试验频率下R 基本 不变化, X 随频率线性变化。
我国用“接地装置工频特性参数”衡量地网状
况, 异频测量频率与工频不同, 其测量结果应换算为 工频下的参数。表 1 中的 R 可取均值 01088 8 , X 用 插值方法处理为 01263 8。
测量大型地网电阻的电流、电压线长, 外界电磁 场在引线上的耦合电压较大 (实测可达数V ) , 地中 干扰电流 (如系统零序电流) 也在接地电阻上产生压 降[1, 2]。 上述测试系统外的干扰主要成分是工频。
传统的工频大电流法试验频率与外界干扰相 等, 仪表不能分离试验信号与工频干扰, 为减小测量 误差, 必须加大试验电流, 以提高信噪比[1]。 但工频 试验电流即使达到 50 A , 其上压降也仅有 10 V (设 接地电阻 012 8 ) , 信噪比不高。 实际试验电流一般 ≯30 A , 信噪比更低。
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大型接地网测试技术的发展与应用
D evelopm en t of M ea su rem en t T echno logy of L a rge G round ing G rid
综上所述, 平行布线时地网接地阻抗测量分两 步进行: 按 01618 原则设置电压极, 用电压、电流线 测阻性分量 R (可应用相角差法等[6] ) , 再用电流线 垂直方向上 (地网外附近) 辅助电极的辅助电压线与 电流线测出地网自感分量 ΞL , 由于辅助电压线较 短, 容易实施。
4 结 语
a1 地网测试过程中, 外界电磁场对电压线和电 流线的感应以及地中零序电流的存在, 是产生测量 误差的主要原因。 干扰严重时可使工频大电流法测 试结果的可信度大为降低。
须 注意自感电压是在地网金属材料上, 互感电 压是在电压线上。为测地网自感, 本文采用图 1 接 线。图中辅助电极设置在地网外附近, 它与注入电流
点之间的辅助电压引线和电流线垂直, 线间互感为 零。用辅助电压线和电流线测量所得结果中的感性 成分即地网自感分量。
图 1 测量地网自感的接线图
某电厂地网测试中电流线约 2 km , 电压线约 112 km , 两线沿公路两侧布置(夹角 30°, 互感很小) , 辅助电极在电流线垂直方向上, 距地网边沿 100 m。 先用 JD 16— 和电压、电流线在 512 A 试验电流下 测得 R = 01035 8 , X = 0109 8 , 再用辅助电压线和 电 流线测自感得 X = 01016 8 , 即该地网接电阻 01035 8 自感抗 01016 8 , 阻抗 Z = U I = 01039 8。 该阻抗值与 5 年前电厂尚未投运, 外界干扰很小时 地网竣工验收试验用工频大电流法测得的 01037 8 基本一致。
因 试验电流和地网电位均为交流, 实测结果是 阻抗 Z = R + jX , 试验频率不同, 测出的X 也不同。 某 500 kV 变电站地网接地电阻测试中的电流、电压 线距离较近, 平行布置, 其 JD 16— 型、8000 型两 仪器的对比测试结果见表 1。
表 1 接地电阻测试结果对比
JD 16—
0 引 言
测量大型地网接地电阻采用的工频大电流方法 在外界工频干扰严重时误差较大, 实践表明, 异频测 试可排除此干扰, 有效提高测量准确度, 各种新型异 频测量装置得到广泛应用。
本文分析外界干扰的来源以及工频大电流法和 异频测量法的技术特点和测量结果的准确性, 同时 探讨地网自感的测量等问题。
1 外界干扰对工频大电流法的影响