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浅谈接地网测试技术

来源:www.whnort.com     发布时间:2020-09-04    阅读量:141次

      1、接地网测量的基本原理

      当系统发生接地故障短路时,巨大的短路电流经接地网入地过程中会引起地网的电位升高,地网电位升高往往会对系统的正常运行构成威胁,有时甚至导致系统二次设备的损坏,从而导致系统事故的扩大。

      通常,把地网电位升高值U与经地网入地电流值I的比值称为地网的接地电阻(或接地阻抗),接地电阻是考核地网状况的主要技术指标之一。

      为了测量接地网的接地电阻,须在距地网比较远的地方设置一个电流极C(应按规程要求),使试验电流由地网入地,经电流极返回,此时地网与电流极之间必有一个区域是“零电位”(请参考相关理论)。“零电位点”与接地网之间的电位差U与试验电流I的大小有关,但U/I是确定不变的,它反映了地网的特性。不过,此处的U/I与规程所定义的“地网接地电阻”有一定的差异,在此不作详细论述。

       接地网测试常采用0.618法,即:电压线和电流线平行布置,电压极P与地网中心E的距离是电流极C与E之间距离的61.8%。但值得指出的是,此理论基础是建立在“地网周围的土壤电阻率均匀一致”。我们在使用0.618法的实践中,应注意土壤率不均匀所导致的测量误差。

       常用的测试线布置方法还包括:电流线和电压线反方向布置,以及电流线和电压线成一定夹角方式(请参考相关资料),此类布线方法的优点在于电压线和电流线之间的互感影响问题不突出,从而避免了互感带来的误差问题。

总之,大中型接地网测试要求足够长的电流线和电压线,不仅测试工作的实施具有较大的难度,而且,现场条件的限制很可能导致较大的测量误差(包括接线考虑不周所带来的方法误差,以及干扰误差和仪器误差)。因此,在开展大中型地网测试时,必须认真研究被测地网的环境条件,合理设计测试方案,并选用抗干扰性能优良的测试仪器进行测试,以保证测试结果的准确可信。

       2、平行布线方式时引线间的互感影响

      常用的0.618法属于平行布线法,在实际测试中,由于现场条件的限制,电流线和电压线之间的距离往往比较小,电流线中的试验电流所产生的电磁场会在电压线上感应出比较大的干扰电压。此时,仪器所测的电压信号中不仅含有试验电流在地网接地电阻上形成的压降,而且还包括了试验电流在电压线上感应的干扰电压。显然,简单的用U/I来给出结论是不对的,应该想办法剔除电压线上的感应电压成分。否则,上述互感影响所带来的误差十分严重。测试线愈长,线间距离愈小,则误差愈大。

      我们认为,互感影响所带来的误差属于方法误差的范畴,不属于仪器误差,技术人员可以想办法避免之(后面继续讨论)。

      3、工频电流法测量误差的主要原因

       工频电流法是传统方法,在的接地网测量项目,由于外界工频电磁干扰并不是特别强,再加上新建工程条件下我国电力系统中沿用了数十年,而且至今仍在使用,特别是对于新建变电站或发电厂的布线工作比较容易实施(例如采用反向布线和夹角布线)。但对于运行中的变电站和发电厂,采用工频电流法测量接地网过程中的误差问题就显得格外突出,主要原因是:外界工频电磁场以及地中零序性质的电流等所产生效果与工频试验电流所产生效果相比,已经达到无法忽视(但又无法剔除)的程度。例如,实际现场中,即使在施加试验电流为零的情况下,较长的电压线上外界干扰电压(工频为主要成分)已经达到数伏,假若地网接地电阻为0.2欧姆的话,20A信号试验电流所产生的信号电压降也仅4V。

倒相法、三相电流测试法等抗干扰措施在理论上可以消除外界工频干扰的影响,但长期实践经验表明,其效果并不理想,测量数据的复现性差,难以得到满意的测量结果。究其原因,此类抗干扰措施的假设前提条件是:外界干扰是纯正的工频信号,且在测试期间保持稳定不变。显然,实际系统情况并非如此。因此,测量误差主因往往难以判定。

总之,由于工频电流法的试验电流的频率与外界工频干扰的频率相同,同频率的外界工频干扰信号难以被剔除,再加上干扰信号中的谐波、高频和直流等成分的影响,必然导致测量结果出现误差。

      4、接地网异频测量技术

      异频测量法的主要优点在于其试验电流的频率避开了50Hz的工频而采用45Hz与55Hz两种不同的频率,因此就比较容易实现仅仅提取指定频率的信号进行分析,从根本上消除干扰的影响。

虽然异频接地电阻测试仪采用了先进的技术路线,但必须有配套的硬件技术和软件分析技术为支撑,才可能达到预期的技术效果。否则,从复杂的干扰环境中提取幅值不大的异频电流和电压信号的难度是很大的。

      异频地网接地电阻测试仪的主要技术特点体现在:

     1) 变频电源模块,输出电源连续可调频率十分稳定(频率为45Hz和55Hz);

     2) 强劲的硬件支持,采用专业级的高速数字信号处理芯片,运算速度快、精度高;

     3) 采用先进的数字滤波软件技术,测量数据精度有保证。

     正是由于以上技术优势,才使异频地网接地电阻测试仪在应用中表现出其优良的性能,它能彻底剔除各种外界干扰信号(包括工频、谐波、高频、以及直流分量等成分),从而大大提高了接地网测试的精度。

     现场应用和试验室考核结果表明,即使在强干扰电压和干扰电流情况下,其测量结果仍具有很好的复现性,测试误差远远小于DL/T845.2 中对准确度为1级的测试仪的误差限值。 

      异频地网接地电阻测试仪的测量内容包括地网的接地阻抗Z、纯电阻分量R和纯感抗分量X,以供测试人员进行技术分析,研究不同的布线方式下测量结果的差异。

      异频地网接地电阻测试仪的试验电流频率与工频相当接近,其测试结果可视为地网工频特性参数。

 

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