大型地网变频接地特性测量系统(精)
戈壁地质条件下大型地网接触电压、跨步电压、场区地表电位梯度的测量
戈壁地质条件下大型地网接触电压、跨步电压、场区地表电位梯度的测量发布时间：2022-03-21T07:57:02.798Z 来源：《中国电业》2021年25期作者：纪晓建1，朱海棠1，彭红艳2[导读] 针对戈壁地区气候干燥，土壤电阻率高，地表导电性差、土层复杂等特点，找出适合在戈壁地质条件下大型地网性能参数检测的方法和技术方案，以便更能全面、准确测量，真实反映地网状况，准确评价防雷设施的安全性，为戈壁地区的大型地网防雷检测提供参考。
纪晓建1，朱海棠1，彭红艳21.哈密市气象局，新疆哈密 839000；2.哈密伊州区气象局，新疆哈密 839000摘要：针对戈壁地区气候干燥，土壤电阻率高，地表导电性差、土层复杂等特点，找出适合在戈壁地质条件下大型地网性能参数检测的方法和技术方案，以便更能全面、准确测量，真实反映地网状况，准确评价防雷设施的安全性，为戈壁地区的大型地网防雷检测提供参考。
关键词：戈壁地质；大型地网；性能参数新疆面积约166万KM2，远离海洋，降水量少，气候干燥，属典型的温带大陆性干旱气候。
沙漠和戈壁面积约80万KM2，占新疆总面积50%，其中戈壁面积29.3万KM2，占新疆总面积的17.65%，其地表是由粗砂、砾石覆盖在硬土层上形成的荒漠地形，地表干燥、砾石覆盖、导电性差等特点为防雷设施地网、技术方法提出了不同的要求。
加之近些年风电场、光伏电站基本建设发展很快，系统额定电压等级的提高，高电压、大容量的变电站日益增多,出现了许多大型、超大型的接地网，这些大型接地装置的地网使接地短路电流水平大大提高。
同时信息化的日趋发展，数字化、高灵敏的继电保护和计算机监控系统的广泛应用，它们对地网的要求愈来愈高，接地网的工作状况直接关系到人身安全和电力设备和电力系统的安全运行。
DL/T 475－2017《接地装置特性参数测量导则》规定：对于大型接地装置要测量电气完整性、接地阻抗、场区地表电位梯度、接触电压差、跨步电压差及转移电位等参数[1]。
简析大型地网接地装置几个特性参数的测量
工业技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald127大型接地装置包括110 kV以及大于110 kV的电压变电所接地装置、高于200 mW装机容量的火电站、水电站及核电厂接地装置、面积大于5 000 m 2接地装置等。
随着电力工业的快速发展，电压等级不断升高，电网容量越来越大，大型接地装置的数量越来越多。
1 接地阻抗具体测量一般情况下，将接地阻抗划分为接地电阻、地网自感抗等两个主要方面。
譬如，在地网接地阻抗未达到要求标准的情况下，如果有雷击出现或者电力系统出现故障的时候，雷电流或故障电流在通过电网的过程当中会出现地网电位突然升高（t=1～5 us)的现象出现，当地网电位大于2 000 V 时（转移电位，结合地表电位分析，防止转移电位的危害），这样会对整个变电所中的相关设施造成不同程度的破坏，譬如，设备的有效掌控、继电保护、自动装置、通讯设备、监控系统等。
针对接地阻抗的具体测量中较为常用的方法包括直线法、夹角法、电位降法等。
(1)直线法:当采用直线法对大型地网进行测量时，在土壤电阻率均匀地区，电流线长度应取地网最大对角线的2倍（土壤电阻率不均匀地区可取3倍），电压线长度宜为电流线的（0.5～0.6）倍。
(2)夹角法:当采用夹角法时，电流线和电压线等长，长度取网对角线长度的两倍，夹角取30°。
(3)电位降法:电位极P从地网边缘开始顺着电流的具体回路呈现出3°～45°的角度进行逐渐移动，平均150 m就对P-G相互间存在的实际电位差U进行测量，其中，曲线平坦的位置即为电位零点的位置。
用电位降法进行测量，整个测量过程当中形成的差异一般包含了测量地级的具体方位、布线的长度及角度、测量电流的具体情况等内容。
如果将接地网中的测量电流进一步增加，那么就会使得干扰电压中所得出的测量数据变得较小，这样就会使得测量误差进一步地缩小一些。
浅谈大地网接地装置特性参数检测
浅谈大地网接地装置特性参数检测1引言近年来，随着现代化建设快速发展，社会已经进入智能化、工业化、集成化、信息化的时代。
特别近些年电力工业的水平也快速发展，国内电网容量急剧扩大，电压等级不断升高。
发、供电企业的接地系统也越来越多，接地装置(大地网)的重要性显得尤为突出。
因此开展对大型电厂接地装置特性参数测量的综合检测也更为迫切。
2接地装置的重要性发电厂变电站接地装置是保证人身和设备安全，维护电力系统可靠运行的重要措施。
近年来随着工农业生产的不断发展，国内电网容量急剧扩大，电力系统短路电流越来越大．为确保短路电流快速散失，保证人身安全和电气设备的安全运行，电力生产运行部门对接地装置越来越重视。
资料表明，近年来国内外由于接地不良，外壳接地引下线连接腐蚀、不通等引起和造成电力系统停运和设备损坏的例子不在少数。
3接地阻抗接地阻抗是反映接地装置是否良好的一个重要指标。
接地阻抗是接地装置对远方电位零点的阻抗．数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差．与通过接地装置流人地中的电流的比值。
接地阻抗包括接地电阻和接地电抗两部分(z=R+jX)，接地电阻只是其中的一部分，不能反映真实情况。
因为电力系统短路时。
短路电流主要成份是交流分量，交流电流流过接地装置时，产生的电压降也是交流电压，交流电压除以交流电流，对应的值是阻抗(I=U／Z)，而不是电阻。
运行经验也证明，接地电抗是实际存在的．是不可忽视的重要参数。
所以说测量接地电阻不能反映实际情况，而测量接地阻抗才能反映实际情况．才有实际意义和价值。
运行中的110 kV变电站接地网．电抗约等于电阻，运行中的220 kV及500 kV以上的变电站接地网，电抗大于电阻。
凡是用输出电流是直流的测试仪，测量到的都是电阻。
凡是用输出电流是交流的测试仪，测量到的都是阻抗。
根据国家DL＼T475—2006《接地装置特性参数测量导则》要求，新建的电厂、变电所和新建杆褡的接地装置验收时，必须测试接地阻抗．同时要测试土壤电阻率、接地引下线导通电阻。
接地装置特性参数测量系统
地系统注入有时达上百安培的工频大电流以压倒工频和杂散信号干扰，提高测试
准确度，来达到测试目的。新导则规定，电流必须大于50A。 传统测试方法测量设备和仪表相对简单，但却存在不少的缺点： ➢测试设备笨重，测试接线复杂，放线难度大，劳动强度高，试验回路搭建困难； 测试项目少（一般仅测试接地电阻） ➢电流大、电压高，安全性能差。 ➢同时因现场工频干扰问题及测量仪器的精度问题，如果注入电流获得的信噪比不 够大，测试结果误差较大 ➢很大的试验电流会对变电站的继电保护的正常工作带来威胁，不符合电力试验安 全、高效、简便和准确的发展方向。
系统组 成
4023-耦合变压器
4024—大功率信号源 （8000S）
4025D-可调频率万用表
电流线圈
ROGOWSKI 电流线圈
8000（S）系列接地装置特性参数测量系统的配置
标准配置： ➢4024型大功率变频信号源 ➢4023型耦合变压器 ➢4025D型可调频率万用表
4024型大功率变频信号源
异频小电流法 (类工频法) DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》推荐采用的测试方法。通过向被测地网注入 一个非工频信号,一般是取在工频信号附近的几个赫兹的信号做为测量的输入信号。实验电流 一般在3~20A，频率在40~60Hz，异于工频又接近工频。实际测试一般取45~55Hz。
异频法的优点： ➢可以获得较好的信噪比，特别是接地电阻很小时,测量精度高。 ➢能够有效的解决工频、谐波信号干扰。 ➢测量重复性好，能够长时间连续测量。 ➢采用小电流信号安全性能好。 ➢测量需要的附件重量轻、方便现场测试。 ➢能够很方便的对导则规定的测试项目进行测试。
➢ 高稳定度的信号源，确保整个测试过程的准确性。 ➢ 设备体积小，方便携带和现场测试。 ➢ 测试的电流小，安全性好，所需的测试电缆细，现场布线简单，劳动强度小。 ➢ 测试成本低，测试设备小，测试的电缆细，只需几人就可完成测试。
超高压变电站接地装置特性参数异频测量方法
超高压变电站接地装置特性参数异频测量方法王正林1王小明高虹(青海省气象灾害防御技术中心,西宁810001)摘要:接地装置是超高压变电站的重要组成部分,对确保变电站生产安全、设备运行安全、人身安全具有很重要的地位。
重大电气事故的发生和扩大事故隐患与接地装置的缺陷有直接关系。
因此,超高压变电站的接地装置特性参数测量方法和分析,对于评估判断接地装置安全性、可靠性具有重要意义。
现以国家电网塔拉750KV 变电站为列,按《接地装置特性参数测量导则》DL/T475—2017的要求,使用8000S 接地装置特性参数测试系统和异频小电流测试法,对电站的接地装置特性参数进行测量,分析判断接地装置各特性参数是否符合规范和设计要求,确定接地装置特性参数是否满足电站安全运行要求,从而掌握电站测量规律和注意事项,为接地测试工作者提供参考。
关键词:变电站;接地装置;特性参数;异频测量1作者简介：王正林（1967年10月—），男，助理工程师，从事气象灾害防御技术研究工作，E —mail:530273194@.1国家电网塔拉750KV 变电站概况国家电网塔拉750KV 变电站工程位于青海省海南州共和县恰卜恰镇两台村，地理坐标为36°06'54″N ，100°28'11″E ，海拔高度2866m ，最大冻土深度为150cm ，年平均气温4.6℃，年降水量325.0mm ，年平均雷暴日数36.6d 。
变电站采用垂直接地体和水平接地体为主的共用接地装置，接地网的埋设深度在冻土层以下，场区内所有变电设备均与主地网连接。
接地装置长为502m 、宽为208m ，所在地土壤以夹杂黄沙的砂砾为主，土壤电阻率为179~865Ω窑m 之间，很不均匀。
接地装置设计要求接地阻抗R ≤0.35Ω。
变电站采用4支45m 高的独立接闪杆进行保护，接地电阻要求R ≤10.0Ω。
图1为塔位750KA 变电站的平面示意图。
2变电站接地装置引发的事故分析变电站发生接地短路故障引起的短路电流经接地装置进入大地时，一方面短路电流在接地装置上产生地电位，如果接地装置的接地电阻值比较大，散流和均压性能较差，短路电流在就会造成地网电位异常升高，并在地表面引起不均衡的电位分布。
大型接地网接地电阻的测量
［ ］ ＤＬ Ｔ ６ １ １９ 交流 电气装置的接地 ［ ］ １ ／ ２ — ９ ７ ｓ．
［ ］ ＤＬ４ ５ ｌ９ 接 地 装 置 工 频 特 性 参 数 的 测 量 导 ２ ７ 一 ９ ２
则［ ］ ｓ．
［ ］ ＭＨ Ｔ５ ０ － １ ９ 工 频 接 地 电 阻 测 量 ［ ］ ３ ／ １ １ ９ ９ Ｓ． 收 稿 ｝期 ： ０ １—１ ０ １ ２１ １— ８
１喝 现代建 筑电气 ｌ ｆ
・
电气安 全 ・
离 接地 网越 远 ， 终 端 测 量 的接 地 电 阻 则 越 大 ， 在
原 因是 水 平外 引接 地 线埋 在 浅 表 的砂 土 中 ， 因此 在外 引接 地 极 终 端 测 量 相 当 于 加 大 了测 量 线 的
电 阻。
图 ３中地 网增 加 ４条外 引 接地 极 后 ， 大 地 对 网的降 阻作 用并 不 大 ， 当地 网受 到雷 击 地 电位 但 升 高时 ， 由于 ４条 外 引接 地 极 的作 用 ， 地 网 的 使
ＫＵＡＮＧ ｎ Ｄｏ ｇＩ
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大型地网接地特性参数测试的技术要求
大型接地网特性参数测试的技术要求摘要：接地装置的状况直接关系到电力系统的安全运行，科学合理地测试接地装置的各种特性参数，准确评估其状况十分重要。
目前国内电力系统中接地装置的测试工作比较薄弱，一些关键的技术观念比较模糊，技术手段落后，工作方法上缺乏统一的规范和认识。
鉴于新版的DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》所涵盖的新技术、新观念，特根据当今接地测试技术发展的观念和趋势，结合一些实测案例说明接地装置的特性参数测量必要的技术要求。
关键词：接地装置特性参数变频抗干扰一、接地网特性测试概述接地网是由垂直和水平接地极组成的，供发电厂、变电所使用的，兼有泄流和均压作用的水平网状接地装置。
大型接地装置是指110KV 以上电压等级变电所或装机容量在200MW以上的火电厂和水电厂的接地装置，或者等效面积在5000㎡以上的接地装置。
大型接地装置特性的测试参数有接地阻抗、跨步电位差、接触电位差、电气完整性、场区地表电位剃度、转移电位等六项。
除了电气完整性，其它参数为工频特性参数。
DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》在接地特性参数测试方法上推荐使用三极法和直接测量法；取消了原导则中接地电阻四极法测试、避雷线分流的处理，以及其他一些在实际中较难把握、很难实现的规定。
在输电线路杆塔接地阻抗测试部分中严格规范了钳表法的使用，对于不满足测试条件而获得的数据不能采信。
在土壤电阻率测试中增加了四极非等距法的内容。
并给出了各项测试结果的参考界定值;在技术观念上强调对接地装置的各项参数全面考核，综合判断，而不是片面强调某一项指标。
在测试仪器技术指标方面也有明确的要求，例如在接地阻抗测试方面：工频大电流法试验电流≮50A，异频法试验电流≮3A，接地阻抗测量值分辨率≯1mΩ，测量电压分辨率≯1mV，测量准确度不低于1.0级，异频法使用的仪表应具有良好的选频特性等。
二、大型接地网的复杂性1、在大型接地网中，工频零序电流、谐波电流、运行中的输电线路感应等对接地网特性参数测试存在着很大的干扰。
文本基于异频大电流大型地网接地特性测量技术
基于异频大电流的大型地网接地特性测量技术中国能源建设集团北京电力建设公司郝全柱王大勇莫会兴聂建民张宏蔡丽虹1、前言随着发电厂和变电站规模的扩大，其接地网的面积更大，电力系统中数字化、智能化电子设备的普遍应用，其对地网安全可靠性的要求更严格。
对于大型地网，其安全可靠性的评估不能再片面强调接地阻抗唯一性，而应对接地网的场区电位梯度、跨步电压、接触电压、电气完整性等参数特性进行综合判断。
基于以上背景，准确测量大型地网接地特性对方法、设备、经验的要求越来越高。
DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》推荐采用异频电流法测试大型地网的特性参数，相比传统工频大电流法，抗干扰性强，大大提高测量精度和工作效率。
对接地阻抗测量，施加3A以上的异频小电流即可获得较为满意的结果，但对电位参数测量时，施加小于10A异频电流，若地网场区较大或土壤电阻率较高，得到的跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度等电压信号响应较低（数毫伏以下），选频表有时甚至没有读数，异频小电流测试的应用范围因此受到很大限制。
为解决上述问题，通过并联两台15kW的推挽式的正弦波高保真线性功率放大变频电源增大测试系统的容量，经过无局放升压变压器输出合适电压，得到较大的输出电流（试验表明最大电流可达70A），可获得足够大的电位差信号，较好解决了异频小电流法在大型地网测试中电压信号响应较低的问题，满足实测精度要求。
利用该异频大电流接地特性测试系统，对大型地网接地特性多个进行全面测试，获得了较理想的结果。
2、技术特点2.1 变频电源输出波形为纯正弦波，输出功率大，输出电压频率、幅值可调，既可获得适合测量接地阻抗时的异频小电流（大于3A），又可获得满足跨步电压、接触电压、场区地表电位梯度测量时的足够异频大电流，测试结果准确度高，同时又大大降低了测试工作的难度。
2.2 论证了异频测量法与工频测量法的等效性。
2.3 总结了不同现场环境下异频法测量接地阻抗应采用的测量方式，总结了不同测量方式的典型值的参数修正值。
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DF9000大型地网变频接地特性测量系统，DF910K大型地网变频接地阻抗测量系统，DF902K变频接地阻抗测量仪通过对接地网注入一个异于工频的电流，然后通过高精确数字滤波软硬件系统进行选频测量，有效地避免了50Hz 及其它干扰信号引起的测量误差，可精确、安全、经济的测量接地网接地阻抗、场区地表电位梯度、接触电压、跨步电压，转移电位等参数，使得测量过程变得轻松，方便，安全。
DF9000, DF910K, DF902K系列产品的共同技术特点：
☆采用军用电子对抗数字滤波技术，抗干扰能力极强。
(关键性能)选频特性尖锐，通频带±0.3Hz。
实测200V的干扰在±1Hz偏频测量引起的误差低于0.1mV,干扰抑制能力超过万分之一，保证了测试精度。
☆系统输出功率大（2-20KW），电压高(0-1000V)，输出电流大（0-50A），彻底解决了同类设备输出功率和电压偏小，现场难以升流的问题。
测试回路电流等于电压除以回路电阻。
做接地系统测试时，很多情况下回路阻抗较大，而仪器的输出功率小电压低，无法产生足够大的电流。
本系统的输出功率大，电压高，有利于产生足够大的回路电流，保证测量准确性。
☆逐点步进精确选频测试，非误差较大的双点变频。
系统采用40-70Hz步进1Hz多点变频测试，克服了双点变频法的局限性，可选择与工频相近的49Hz，51Hz进行测量，保证了测试结果等效性，并可得到接地系统的频率特性。
☆专门设计的正弦波变频软硬件系统，保证系统输出纯正正弦波，波形畸变
率≤1%。
☆实时测量指定频率下的电压、电流及电压电流相位差；
☆自动计算接地阻抗，电阻分量，电抗分量。
☆可精确测量接地阻抗，场区地表电位分布，土壤电阻率等参数。
☆自动转换电压、电流量程。
采用高级增益编程放大技术，无需手动换挡，保证了测试精度。
☆系统软件内置校准程序，各量程可分别进行校准，保证了测量精度。
☆全天候大屏幕液晶显示测试数据，一键鼠标式旋钮，傻瓜式操作。
☆可保存2000组以上数据，与计算机联机上传数据，方便分析处理。
带SD 数据存储卡，可很方便的下载数据。
☆自带微型打印机，随时打印保存数据。
☆系统内置高精度日历时钟，保存结果包含时间信息，方便分析和后期处理。
上海大帆大型地网变频接地阻抗测量系统系列产品的主要功能:
◆精确测量大型接地网接地阻抗，接地电阻、接地电抗；
◆精确测量大型接地网场区地表电位梯度；
◆精确测量大型接地网接触电位差，接触电压，跨步电位差，跨步电压；
◆精确测量大型接地网转移电位；
◆测量接地引下线导通电阻；
◆测量土壤电阻率。
DF9000大型地网变频大电流接地特性测量系统
主要功能：精确测量接地阻抗，接地电阻、接地电抗，场区地表电位梯度，接触电位差，接触电压，跨步电位差，跨步电压，导通电阻，土壤电阻率等参数。
可全面测量大型地网的各项特性参数，完全满足新版DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》测量要求。
DF9000系统输出功率大，电压高，最大可输出50A电流，具有超强的选频抗干扰能力。
系统中包含独立的高精度多功能选频万用表，可以很方便的测量接触电压，跨步电压，场区地表电位梯度等参数，完全满足大型、超大型地网的测量要求（110kV及以上变电站）。
系统参数
电源电压：AC 220V或380V，50Hz 输出功率： 5KW～20KW
输出电压：0～1000V 测试输出电流：0～50A
频率调节范围：45～65Hz 步进频率：1Hz
抗干扰能力：通频带≤±0.3Hz，衰减≥80dB/Hz；分辩率：1mΩ
测量范围：0.001～1000Ω测量精度：1.0级
大功率变频信号源隔离变压器高精度多功能选频万用表
现状：
我国的电力基本建设发展很快，随着系统额定电压等级的提高，高电压、大容量的变电所日益增多,出现了许多大型、超大型的接地网。
接地网的工作状况直接关系到人身安全、电力设备和电力系统的安全运行。
科学合理地测试接地网的各种特性参数，准确评估接地网的安全状态，对确保电力系统的安全可靠运行和变电站工作人员的人身安全具有十分重要的意义。
之前受测试设备技术水平的限制，对于接地网的测试往往仅局限于测量接地电阻的大小。
实际上对于大型地网，“接地电阻”呈现出较明显的“复数阻抗”性质，即包含电阻分量、电抗分量，所以应当采用“接地阻抗”的概念取代“接地电阻”。
另外，接地阻抗也不是判断接地网是否安全为唯一指标。
如在高土壤电阻率地区，欲降低变电所地网的接地阻抗值，不仅十分困难，而且往往很不经济、也很不合理。
而在低土壤电阻率地区，即使地网的接地阻抗值达到了电力行业标准 DL/T621-1997“交流电气装置的接地”规定的要求，变电所内的接触电压和跨步电压，也不一定处处都能满足人身安全和设备安
全的要求。
随着人们对地网科学认识和评判水平进一步提高，不能仅以接地阻抗作为接地系统的安全判据已成为行业专家共识。
在电压等级较高的电力系统中，单相接地故障电流显著增大。
众多行业专家认为，对于大型地网来说，应把对“接触电压”和“跨步电压”的要求提到首要上来。
这样，无论从保证人身安全和设备安全、还是从经济技术指标方面考虑，都会更加适用与合理。
至于接地阻抗的绝对值，根据变电所当地的具体土壤条件，可以而且应当允许在一定的范围内变动。
所以，新版DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》规定了要测量“场区地表电位梯度”，“接触电压”，“跨步电压”等项目。
DF910K大型地网变频接地阻抗测量系统
DF910K 变频大电流接地阻抗测量系统主要功能：精确测量接地阻抗，接地电阻、接地电抗，导通电阻，土壤电阻率参数。
DF910K系统输出功率10kW，能输出25A以上的电流，可满足大型、超大型地网接地阻抗的测量。
系统参数
电源电压：AC 220V或380V，50Hz 输出功率： 5KW～20KW
输出电压：0～1000V 测试输出电流：0～50A
频率调节范围：45～65Hz 步进频率：1Hz
抗干扰能力：通频带≤±0.3Hz，衰减≥80dB/Hz；分辩率：1mΩ
测量范围：0.001～1000Ω测量精度：1.0级
DF902K 变频接地阻抗测量仪
DF902K 变频接地阻抗测量仪主要功能：精确测量接地阻抗、接地电阻、接地电抗，土壤电阻率等参数。
输出功率2kW，最大输出电流10A，可满足常规接地网的测量。
DF902K接地阻抗测量仪集大功率变频信号源，耦合变压器及选频电压电流测量功能于一体，输出经隔离的可调频调压的电压信号，同时测量指定频率下的电流及电压大小，自动计算出阻抗值及电阻分量，电抗分量。
系统参数
电源电压：AC 220V 功率：2KW
输出电压：0～200～400V 测试输出电流：0～10A 输出频率：45～65Hz 步进频率：1Hz
输出波形：纯正弦波，畸变率≤1%
电压量程20mV / 200mV / 2V / 20V / 200V自动换挡
电流量程：0.2A / 2A /20A，自动换挡
通频带≤±0.3Hz，衰减≥80dB/Hz 重量：约26Kg。