大型接地装置特性参数测试评估系统的应用

大型接地装置特性参数测试评估系统的应用

王喆

吉林省送变电工程有限公司吉林130031

摘要：近年来，我国由于接地引起的电力系统事故时有发生，而每次事故产生的直接经济损失大约在数十万元到几百万元，而由于电力系统事故造成的停电所带来的间接经济损失则更大。因此发电厂、变电站的接地装置特性工频参数的综合测量和分析，对于评估判断接地装置安全、可靠性至关重要。

关键词：变电站；电力系统事故；应用

1智能变电站的接地系统组构

1.1主接地网

接地网，是对由埋在地下一定深度的多个金属接地极和由导体将这些接地极相互连接组成一网状结构的接地体的总称。它广泛应用在电力、建筑、计算机，工矿企业、通讯等众多行业之中，起着安全防护、屏蔽等作用。接地网有大有小，有的非常复杂庞大，也有的只由一个接地极构成，这是根据需要来设计的。在水电站及变电站里由专门的地下接地体和房屋中钢筋相焊成一个接地网，所有电气设备外壳及变电器中性点接在这个网上。

1.2接地装置

接地装置也称接地一体化装置：把电气设备或其他物件和地之间构成电气连接的设备。（建筑电气施工技术）。接地装置由接地极（板）、接地母线（户内、户外）、接地引下线（接地跨接线）、构架接地组成。它被用以实现电气系统与大地相连接的目的。与大地直接接触实现电气连接的金属物体为接地极。它可以是人工接地极，也可以是自然接地极。对此接地极可赋以某种电气功能，例如用以作系统接地、保护接地或信号接地。接地母排是建筑物电气装置的参考电位点，通过它将电气装置内需接地的部分与接地极相连接。它还起另一作用，即通过它将电气装置内诸等电位联结线互相连通，从而实现一建筑物内大件导电部分间的总等电位联结。智能变电站在电缆的使用方面有很大的节约作用，降低了成本。

1.3接地引线

接地引线分两种，一种是接地引下线是连接电气设备与接地体的金属导体。如防雷接地引流线。另一种是作用于电器设备上，由于绝缘性能不好或使用环境潮湿，会导致其外壳带有一定静电，严重时会发生触电事故。为了避免出现的事故可在电器的金属外壳上面连接一根电线，将电线的另一端接入大地，一旦电器发生漏电时接地线会把静电带入到大地释放掉。

2对大型接地装置特性参数测试评估系统的分析

目前，大型地网接地阻抗的测试因测试工作量大，设备电源容量不足等原因，基本是按照以往要求只测试了地网的接地阻抗单一参数，对分流影响基本没有过多的给予关注，因此，单一的对测试出的工频接地阻抗值是否满足小于0.5欧姆来判断接地网是符合变电站系统最大短路电流要求是不合理的，特别是变电站因架空地线（GWPO）和电缆（外护套）导致分流较大时，使用接地阻抗测试仪的结果会比实际值偏小。如果在使用测试仪对场区电位梯度、转移电位、跨步电压、接触电压测试时由于实验时注入的电流过小，使用的测试仪器精度很难达到要求，无法对变电站整体接地系统进行综合评估。

2.1试验中存在的误区

对地网注入电流的分流测试试验时，我们往往会存在以下误区两种误区。

（1）直接将测试到的各地线分流值相加，用总注入电流直接减去分流，而后用测试到的同频电压降进行阻抗计算，没有考虑对注入电流和分流进行矢量运算，会导致换算后的结果偏小。（2）对大型接地网测试时若使用总注入电流对场区电位梯度、转移电位、跨步电压、接触电压换算到系统最大短路电流状况下的值会偏离实际值小许多，其值大小与分流所占比例会成反比。

2.2解决思路及应用前景

考虑架空地线（GWPO）和电缆（外护套）因接地方式差异，在接地线上电阻分量与电抗分量所占比例不同，要准确测试出各地线上分流与注入电流相位偏差，保证注入电流和分流的同步采样和远距离无线传输，并进行矢量运算才可真实反映接地网的实际状况。如果通过准确测试和计算得出地网的实际电感值，间接就可以计算得到地网在冲击电流作用下的冲击阻抗和因冲击电流引起的瞬间场区电位梯度升高限值、转移电位、跨步电压、接触电压等参数，这点对接地网的整体评估意义重大。有必要按照最新技术标准要求应用一套大功率的异频法大型接地装置特性参数测试评估系统解决填补目前接地装置验收试验项目中的缺项。

3大型接地装置特性参数测试评估系统的技术参数及应用效果

3.1应用内容及关键技术

3.1.1测试系统中大功率变频稳流电源异频稳定输出特性，频率输出准确度应优于0.1%，输出最大电流20A，输出最高电压800V，满足大型接地网场区电位梯度、转移电位、跨步电压、接触电压的测试要求。

3.1.2异频电源应满足单频连续输出时间不低于4小时，频率精度不低于0.1%，稳流精度不低于0.5%，以满足大型变电站多个点注入电流分流幅值及相位测试，兼顾根据实际注入电流推算到系统最大短路电流下的接地网场区电位梯度、转移电位、跨步电压、接触电压，用于整体接地装置特性参数进行评估；

3.1.3配置多台（无线传输）选频电流（电压）表：分流测试采用大口径的柔性电流互感器是本项目的关键核心部件，线圈周长不小于2.5米，可将站内构架接地体完整套入测试注入电流的幅值及与注入电流的相位差；电流分辨率不小于1mA，内置GPS无线模块与电源注入电流对时同步测取分流过零时差，计算被测地线分流与注入电流的相位偏差，时间误差精度在保证在800nS以内，才可保证相位偏差控制在0.5度以内。为保证准确测取电位梯度、跨步电势时接触电极电阻对选频电压表的影响，将选频电压表的内阻抗需达到20兆欧以上，分辨率需达到0.01mV；

3.1.4研发大型接地装置特性参数测试评估系统测量装置部件，采用无线同步测量法，实现对接地装置接地阻抗和场区电位梯度、转移电位、跨步电压、接触电压测试的有效测量。

3.1.5按国标要求方法布置电流极和电压极位置，通过GPS定位测距仪----按照标准规定以参考点经纬度，确定电流极和电压极布置符合测试要求此测量方法，只需一次布极、一次测试，同时提高了现场测试的工作效率，减轻现场测试的劳动强度。

3.2应用效果及关键参数

3.2.1装置所达到的参数

额定容量SH：5kVA，绕组及其额定电压、额定电流：输入（变频电源侧）绕组：145V、35A；输出绕组的组合及其额定电压、额定电流4组输出绕组通过串、并联构成三种组合1）.输出绕组（4组）全部串联，此时额定输出电压为800V；对应的测试异频电流上限分别设定为5A；4组输出绕组先两两串联，再将已串联的两组并联，此时额定输出电压为400V；对应的测试异频电流的上限分别设定为10A；输出绕组（4组）全部并联，此时额定输出电压为200V；对应的测试异频电流的上限分别设定为20A；

3.2.2电源输出频率及电压档位选择

输出频率：45Hz-65Hz由选定的偏离电网标称频率单频或双频输出，对50Hz电网分别施加标称频率对应的上下频率（47.5或52.5），对电流极和电压极引线回路阻抗检测直接采用设定频率的低频段检测，对电流极和电压极引线未接入接地极前引线的绝缘检测，采用260Hz频率通过容抗值（或电容）的大小判断引线是否破皮存在有接地。

3.2.3输出效果

输出反馈信号采用半开环，即只对输出波形、频率修正，由主机测量监测隔离变输出指定频率电压、电流的有效值通过主机程序控制输出电压的升降。1.输出波形：标准正弦波，波形失真度优于2%；2.输出频率：定频输出频率准确度要求±0.1%；3.输出电压稳定度：优于0.5%；

结论

在智能变电站的建设过程中，只有充分的对各个技术建设环节的准确把握才能够保证坚强电网的有效实施，才能够确实的为我们日常生产以及生活过程的稳定供电提供有效保障。最终确保智能电网在我国范围内的广泛应用，对全面的接地网接地状况进行评估，可以较以往提高现场操作人员的作业效率数倍以上。为我国的经济实力提供强大的后盾支撑。

参考文献：

[1]DL/T475-2017《接地装置特性参数测量导则》

[2]GB50150-2016《电气设备交接试验标准》