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1、大型变电站地网测试技术（2）,广东电网公司电力科学研究院,DL/T4752006接地装置特性参数测量 导则修订过程 受中电联和电力行业高电压标委会委托，由东北电力科学研究院高压所和广东电力科学研究院所作为主要修编单位，于2003年10月20日启动。由国家发展和改革委员会于2006年5月6日发布，实施时间为2006年10月1日。 参编单位中国电力科学研究院、厦门红相电力设备公司、西安四方机电有限责任公司、苏州工业园海沃科技有限公司、黑龙江电力试验研究所、天津电力科学研究院、江苏电力科学研究院、华东电力试验研究院、广西电力试验研究院、浙江电力试验研究所以及清华大学、武汉大学和重庆大学等院校。,“新
2、修编导则”有如下重要改变（1）测试内容不仅仅是接地阻抗一项指标，增加了电气完整性、场区地表电位梯度测试等重要内容，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。（2）取消了“原导则”中接地电阻四极法测试以及一些在实际中较难把握、很难实现的规定。（3）从结构上对“原导则”进行了调整，增加了术语和定义、安全注意事项、评判的参考标准等，充实丰富了各项细节内容。（4）线路杆塔接地阻抗测试中严格规范了钳表法的使用。（5）土壤电阻率测试增加四极非等距法的内容。,新修编“导则”推荐了类工频小电流测试（接近工频又异于工频）作为抗工频干扰的手段
3、，同时又规范这种测量方法的使用（要求测试电流大于3A）。我院高压室自从2006年7月装备澳大利亚红相公司的8000型变电站接地参数测试系统后，已采用该测试系统的类工频小电流法完成将近30个运行和基建变电站和发电厂接地网接地电阻测量，同时与传统的工频大电流法测试进行比对分析，积累了一定的测试数据和经验，论证了采用类工频小电流法代替传统工频大电流法的等效性和优势。,也初步论证了对于运行的无法拆除避雷线的变电站，采用类工频小电流法并结合避雷线分流的测量以剔除避雷线分流的影响，获得较为真实的变电站接地电阻，解决一直以来运行变电站由于带着避雷线而导致接地电阻测量不准确的难题的可行性，为运行变电站接地网状
4、态评估提供正确的依据。,1 范围2关于定义 接地装置的电气完整性 接地阻抗 场区地表电位梯度 跨步电位差、接触电位差,4 接地装置特性参数测试的基本要求4.1内容4.2 测试时间4.3 测试周期4.4 测试结果的评估,5 接地装置的电气完整性测试5.1 方法5.2 测试的范围5.3 测试中应注意的问题5.4 测试仪器5.5 测试结果的判断和处理,6 接地装置工频特性参数的测试6.1 基本要求6.1.1 试验电源的选择a) 推荐采用类工频小电流法测试大型接地装置的工频特性参数，试验电流宜在310A，频率在4060Hz范围，异于工频又尽量接近工频，且仪器设备符合6.5的要求。LEM、AVO的DET
5、 2/2型接地摇表，使用100128Hz的频率也是采用异频法的测试原理，但由于输出的测试电流太小（几十mA的量级），对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能很好地解决抗干扰问题。（1）干扰大时出现“高噪声”；（2）部分测量不准。,b) 如果采用工频电流测试大型接地装置的工频特性参数，则应采用独立电源或经隔离变压器供电，并尽可能加大试验电流，试验电流不宜小于50A，测量仪器符合6.5的要求，并要特别注意试验的安全问题，如电流极和试验回路的看护。与原导则的修改之处是，对工频大电流法测试电流的要求从至少30A提高到至少50A，一方面是与国标对应，即行业标准要高于国标，另一方面，从我们的测量实践也发
6、现，即使施加30A，获得的信噪比仍太低，测试结果不可信，如沙角、珠江LNG、景湖站，即使加到90A仍不理想，此外变电站的检修电源容量太小提出了问题，解决办法仍然是采用异频小电流法。,6.1.2测量回路的布置6.1.3 电流极和电位极6.1.3 电流极和电位极6.1.4试验电流的注入6.1.5 试验的安全,6.2 接地阻抗的测试6.2.1 测试方法6.2.1.1 IEEE推荐的电位降法,6.2.1.2 电流电压表三极法a)直线法 电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5左右，如三次测量的结果误差在5以内即可。 大型接地装置一般不宜采用直线法测量。如果条件所
7、限而必须采用时，应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测量结果的影响。,b) 夹角法只要条件允许，大型接地装置接地阻抗的测试都采用电流电位线夹角布置的方式。dCG如6.1.2的要求，即35D，对超大型接地装置则尽量远；dPG的长度与dCG相近。接地阻抗可用公式（2）修正。 如果土壤电阻率均匀，可采用dCG和dPG相等的等腰三角形布线，此时使约为30，dCGdPG=2D。,原导则中有四极法，与会代表都反映实际应用中很难把握，测试误差很大，一致意见是不再推荐这种方法。,6.2.1.3 接地阻抗测试仪法接地装置较小时，可采用接地阻抗测试仪（接地摇表）测接地阻抗，接线图见图3。图3中
8、的仪表是四端子式，有些仪表是三端子式，即C2和P2合并为一，测试原理和方法均相同，与三极法类似，布线的要求也参照三极法执行。,6.2.2 干扰的消除a) 通常接地装置中有不平衡零序电流，为消除其对三极法测试接地阻抗的影响，除了增大测试电流，还可采用倒相法。6.2.3 接地阻抗的理解和判断 接地阻抗是接地装置的一个重要参数，但并不是唯一的、绝对的参数指标，它概要性地反映了接地装置的状况，而且与接地装置的面积和所在地的地质情况有密切的关系。因此判断接地阻抗的是否合格，首先要参照DL/T 6211997中的有关规定，但同时也要根据实际情况，包括地形、地质和接地装置的大小，综合判断。,6.3 场区地表
9、电位梯度测试 本导则推荐的场区地表电位梯度测试是一项区别于传统概念的测试项目，实践证明又是一项能够直观有效地判断地网状况的测试，也是本导则的重要修订内容。当然这项试验对仪器的要求较高，试验人员的工作强度较大，但只要有关厂家仪器开发的方向正确，试验人员方法得当，都不是什么问题。这项测试已在东北电网几乎所有大型接地装置的测试中广泛应用，取得了丰富成熟的测试经验和大量有价值的测试结果，有效地指导接地装置的改造工程，值得在全国范围内大力推广，进一步取得不同地区、不同类型接地装置的测试经验，修订完善相关的标准和规程。,6.4 跨步电位差（压）、接触电位差（压）和转移电位测试及结果判断跨步电位差和接触电位
10、差的安全界定值参见DL/T621-1997。跨步电位差一般不宜大于80V；一个设备的接触电位差不宜明显大于其它设备，一般不宜超过85V；转移电位一般不宜超过100V。原导则中提到跨步电势测量时，“测试电流应在接地短路电流可能注入的地方注入”，而实际上谁也无法预知系统短路将在哪个设备上发生，对所有设备依次注入电流地测试又不现实；同样接触电势测试时，也不可能带按原导则要求。,8. 土壤电阻率的测量8.1 一般要求8.2 单极法8.3 四极法8.3.1 测量方法 单极法和四极等距法或称温纳法均沿用原导则的写法，结构上做些微调。增加了四极非等距法，也称施伦贝格巴莫法，以增加本导则的适用性。四极非等距法
11、在理论和实践上都是较成熟的方法，在GB/T17949.12000中也被引用。,8.3.2 测量要求及结果处理 被测场地土壤中的电流场的深度，即被测土壤的深度，与极间距离a有密切关系。当被测场地的面积较大时，极间距离a也相应地增大。 土壤电阻率测量注意事项 (a) 尽量减小地下金属管道的影响。 (b) 尽量减小土壤结构不均匀性的影响。,异频法的提出测量信号干扰问题测量过程复杂, 工作量过大避雷线和电缆出线外皮分流测量大电流法的缺点：不安全、测分流不行、运行站测跨步电压尤其是接触电压不理想，电压和电流极放线受限制。,随着试验技术和仪器设备水平的提高，目前类工频小电流法的测试仪器精度很高，分辨率可达
12、0.1mV，带宽非常窄，可达1Hz，使得接地装置的测试电流能够控制在10A以下，安全简便，对电力系统正常运行没有干扰，是今后接地测试技术发展的方向，本导则鼓励采用这种方法。,大地中可能存在较大的零序电流，尤其是运行中且出线较多的变电站，基建的变电站情况稍好，它不仅流入测量电流回路，影响电流读数，还在电压回路上形成压降，影响电压读数。如在测量某500kV变电站接地阻抗时发现，干扰电流有时大于2A，干扰电压有时大于3V。 通常可用两种方法来减小地中零序电流的影响，一是增大工频试验电流，二是采用倒相法。增大工频试验电流即为增大信噪比，但即使将测试电流提高到50A100A，在某些情况下电压与干扰电压处
13、于同一数量级。更何况在某些情况下，如土壤电阻率高的岩石地区无法找到合适的电流极，将测试电流升到10A也很困难。,为了有效地解决零序电流对接地阻抗测量的影响，美国国家标准ANSI/IEEE 81:1983中较早提出了异频法，即注入频率不同于电网频率的测试电流，我国在2000年发布的国标中引用了该标准，新修编的电力行业标准中也推荐采用异频法测量接地装置的接地阻抗。 采用异频法，不仅解决了地中零序电流的干扰，而且高频干扰和带电运行的线路干扰问题也迎刃而解。另外，异频法还可在变电站不停电的情况下使用。,新国标中提到了频率在50Hz到100Hz的仪器，但频率较大会导致以下问题：（a）电流的集肤效应导致测
14、量结果偏大；（b）接地阻抗中电感分量可能起到决定作用，与实际情况不符；（c）接地阻抗测量值与工频接地阻抗的等效性问题等。因此，适合的测量电流频率为工频10Hz，在我国即为4060Hz， 该频率距工频太近，因此要求电压和电流测量设备的通频带不仅可变，而且很窄，技术要求很高。直到上世纪90年代澳大利亚红相公司研制了8000型地网参数测量装置，异频法才逐渐普及。,采用异频法测试存在一个接地阻抗测量值与工频接地阻抗的等效性问题，毕竟4060Hz的频率距离工频还是比较远。 我们处理等效性的办法。 类工频好处：（1）放线电压极不受10kV、110kV以上线路影响。（2）关于跨步电压，运行的变电站工频测量跳
15、动很大，类工频稳定。（3）测量分流提供了可能，尤其是电缆沟。（4）配变中性点可以用了。（5）干扰电压。（景湖站、台山电厂、龙中站）,测量避雷线（包括OPGW光纤地线）、10kV电缆出线的接地外皮和接地的变压器中性点的分流也是异频法的优点之一，因为地中零序电流同样可以流经避雷线，倘若在工频下测量将很难区分零序电流和测量电流。工频无法测分流，构架存在环流，110kV、10kV电缆不平衡时也可能把工频电流测量进去。使用8000型设备配套的罗哥夫斯基线圈，可以测得每条线路避雷线和电缆出线外皮中流入的异频测量电流，将这些电流相加即得到避雷线和电缆出线外皮对测试电流的总分流值。,异频小电流法对电流的要求。
16、为解决异频法的抗干扰问题：新规程要求电流320A。 LEM、AVO的DET 2/2型接地摇表，使用100128Hz的频率也是采用异频法的测试原理，但由于输出的测试电流太小（几十mA的量级），对于大短路电流系统的接地网测试来说，仍不能很好地解决抗干扰问题。 尽管很多情况下是接近的，但也有差别比较大的，没有规律，因地网而异。 摇表不能用于交接，只能用于粗测和施工阶段测量 。（1）干扰大时出现“高噪声”；（2）部分测量不准。,异频法测量系统介绍（我院高压室装备了类工频测量系统并在实践中取得较好的应用效果） 澳大利亚红相8000型大型接地网测量系统，（1）其施加类工频正弦电流入地网，消除工频干扰，可较准确得测得地网接地电阻等参数；（2）可利用柔性罗哥夫斯基线圈测量分流系数，进一步修正测量结果，使其更接近地网接地电阻值真实值。,初步证明在变电站无法解开出线避雷线、OPGW光纤地线无法隔离、10kV电缆外皮与地网连接，而导致对测试电流的分流条件下，进行相关分流测量，计算分流系数来修正接地电阻测量值的方法是可行的。 通过剔除分流因素的影响，达到提高测试结果的准确度，使
