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淺談接地網測試技術

來源:www.peachchatter.com     發布時間:2020-09-04    閱讀量:971次

      1、接地網測量的基本原理

      當系統發生接地故障短路時,巨大的短路電流經接地網入地過程中會引起地網的電位升高,地網電位升高往往會對系統的正常運行構成威脅,有時甚至導致系統二次設備的損壞,從而導致系統事故的擴大。

      通常,把地網電位升高值U與經地網入地電流值I的比值稱為地網的接地電阻(或接地阻抗),接地電阻是考核地網狀況的主要技術指標之一。

      為了測量接地網的接地電阻,須在距地網比較遠的地方設置一個電流極C(應按規程要求),使試驗電流由地網入地,經電流極返回,此時地網與電流極之間必有一個區域是“零電位”(請參考相關理論)?!傲汶娢稽c”與接地網之間的電位差U與試驗電流I的大小有關,但U/I是確定不變的,它反映了地網的特性。不過,此處的U/I與規程所定義的“地網接地電阻”有一定的差異,在此不作詳細論述。

       接地網測試常采用0.618法,即:電壓線和電流線平行布置,電壓極P與地網中心E的距離是電流極C與E之間距離的61.8%。但值得指出的是,此理論基礎是建立在“地網周圍的土壤電阻率均勻一致”。我們在使用0.618法的實踐中,應注意土壤率不均勻所導致的測量誤差。

       常用的測試線布置方法還包括:電流線和電壓線反方向布置,以及電流線和電壓線成一定夾角方式(請參考相關資料),此類布線方法的優點在于電壓線和電流線之間的互感影響問題不突出,從而避免了互感帶來的誤差問題。

總之,大中型接地網測試要求足夠長的電流線和電壓線,不僅測試工作的實施具有較大的難度,而且,現場條件的限制很可能導致較大的測量誤差(包括接線考慮不周所帶來的方法誤差,以及干擾誤差和儀器誤差)。因此,在開展大中型地網測試時,必須認真研究被測地網的環境條件,合理設計測試方案,并選用抗干擾性能優良的測試儀器進行測試,以保證測試結果的準確可信。

       2、平行布線方式時引線間的互感影響

      常用的0.618法屬于平行布線法,在實際測試中,由于現場條件的限制,電流線和電壓線之間的距離往往比較小,電流線中的試驗電流所產生的電磁場會在電壓線上感應出比較大的干擾電壓。此時,儀器所測的電壓信號中不僅含有試驗電流在地網接地電阻上形成的壓降,而且還包括了試驗電流在電壓線上感應的干擾電壓。顯然,簡單的用U/I來給出結論是不對的,應該想辦法剔除電壓線上的感應電壓成分。否則,上述互感影響所帶來的誤差十分嚴重。測試線愈長,線間距離愈小,則誤差愈大。

      我們認為,互感影響所帶來的誤差屬于方法誤差的范疇,不屬于儀器誤差,技術人員可以想辦法避免之(后面繼續討論)。

      3、工頻電流法測量誤差的主要原因

       工頻電流法是傳統方法,在的接地網測量項目,由于外界工頻電磁干擾并不是特別強,再加上新建工程條件下我國電力系統中沿用了數十年,而且至今仍在使用,特別是對于新建變電站或發電廠的布線工作比較容易實施(例如采用反向布線和夾角布線)。但對于運行中的變電站和發電廠,采用工頻電流法測量接地網過程中的誤差問題就顯得格外突出,主要原因是:外界工頻電磁場以及地中零序性質的電流等所產生效果與工頻試驗電流所產生效果相比,已經達到無法忽視(但又無法剔除)的程度。例如,實際現場中,即使在施加試驗電流為零的情況下,較長的電壓線上外界干擾電壓(工頻為主要成分)已經達到數伏,假若地網接地電阻為0.2歐姆的話,20A信號試驗電流所產生的信號電壓降也僅4V。

倒相法、三相電流測試法等抗干擾措施在理論上可以消除外界工頻干擾的影響,但長期實踐經驗表明,其效果并不理想,測量數據的復現性差,難以得到滿意的測量結果。究其原因,此類抗干擾措施的假設前提條件是:外界干擾是純正的工頻信號,且在測試期間保持穩定不變。顯然,實際系統情況并非如此。因此,測量誤差主因往往難以判定。

總之,由于工頻電流法的試驗電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同,同頻率的外界工頻干擾信號難以被剔除,再加上干擾信號中的諧波、高頻和直流等成分的影響,必然導致測量結果出現誤差。

      4、接地網異頻測量技術

      異頻測量法的主要優點在于其試驗電流的頻率避開了50Hz的工頻而采用45Hz與55Hz兩種不同的頻率,因此就比較容易實現僅僅提取指定頻率的信號進行分析,從根本上消除干擾的影響。

雖然異頻接地電阻測試儀采用了先進的技術路線,但必須有配套的硬件技術和軟件分析技術為支撐,才可能達到預期的技術效果。否則,從復雜的干擾環境中提取幅值不大的異頻電流和電壓信號的難度是很大的。

      異頻地網接地電阻測試儀的主要技術特點體現在:

     1) 變頻電源模塊,輸出電源連續可調頻率十分穩定(頻率為45Hz和55Hz);

     2) 強勁的硬件支持,采用專業級的高速數字信號處理芯片,運算速度快、精度高;

     3) 采用先進的數字濾波軟件技術,測量數據精度有保證。

     正是由于以上技術優勢,才使異頻地網接地電阻測試儀在應用中表現出其優良的性能,它能徹底剔除各種外界干擾信號(包括工頻、諧波、高頻、以及直流分量等成分),從而大大提高了接地網測試的精度。

     現場應用和試驗室考核結果表明,即使在強干擾電壓和干擾電流情況下,其測量結果仍具有很好的復現性,測試誤差遠遠小于DL/T845.2 中對準確度為1級的測試儀的誤差限值。 

      異頻地網接地電阻測試儀的測量內容包括地網的接地阻抗Z、純電阻分量R和純感抗分量X,以供測試人員進行技術分析,研究不同的布線方式下測量結果的差異。

      異頻地網接地電阻測試儀的試驗電流頻率與工頻相當接近,其測試結果可視為地網工頻特性參數。

 

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