保护接地网

2024-12-26

保护接地网(共12篇)

保护接地网 篇1

根据广东省电力系统继电保护反事故措施规定, 在主控室、保护室柜屏下层的电缆室内, 按柜屏布置的方向敷设首末端连接的专用铜排, 形成保护室内的二次接地网。保护室内的二次接地网经截面不小于100mm2的铜缆在控制室电缆夹层处一点与变电站主地网引下线可靠连接。

目前, 我厂继保班室下的电缆架内未敷设接地专用铜排, 未构成室内二次接地网, 没有用截面积不小于100mm2的铜缆连接室内二次接地网与室外二次接地网, 室外电缆沟也未敷设引至主接地网二次接地铜排, 不满足中调反事故措施要求及电厂安全性评价要求, 故而此次完善我厂二次接地网。

1 改造后的保护二次接地网应满足及敷设原则

1) 应在升压站二次电缆的沟道, 就地端子箱, 使用截面积不小于100mm2的裸铜排敷设与主接地网紧密连接的等电位接地网。对于室内的等电位接地网而言, 它与主接地网之间的连接只能存在一个连接点, 只有这样设置才能保证不会将主接地网中存在的电位差带入到二次设备中;在选择连接点的过程中, 应该尽量选择电缆竖井处。为了保证可靠的连接, 在选择连接线的过程中, 应该使用四根及以上的铜缆, 并且其截面积应该在50mm2以上, 将它们排在一起共同构成共点接地。

2) 在保护室屏柜下层的电缆室内, 按屏柜布置的方向敷设截面积不小于100mm2的专用铜排, 将该专用铜排首尾端连接 (成“目”字结构) , 形成保护室内的等电位接地网。对于分散布置的保护就地站、通信室以及集控室而言, 应该使用截面积满足要求的铜缆进行连接。就室外的等电位接地网来说, 在敷设铜排时, 需要沿着二次电缆沟道进行, 并且采用的铜排截面积应该在100mm2以上。在开关站的就地端子箱内, 也应该设置相应的裸铜排, 其截面积在100mm2以上。同时, 电缆沟道中的等电位接地网也应该采用铜排进行连接。对于室外的接地铜排而言, 其敷设的主要作用是降低二次电缆屏蔽层两端的电压, 防止二次设备出现误动的现象[1]。

2 室内二次接地网敷设施工方案

在保护室下层的电缆室, 我们使用130mm2的专用铜排按屏柜布置的方向敷设, 将该专用铜排首尾两端用Φ8mm螺栓可靠压接。我们用120mm2的裸铜缆连接屏柜下端接地铜排与保护室下层的电缆室已首尾相接的专用接地铜排。用120mm2的裸铜缆连接保护室下专用铜排与升压站电缆沟内的接地铜排。应该采用铜排首尾相连的方式进行保护室、控制室等连接, 形成等电网接地环网。对于通信室和计算机室来说, 其等电位接地网应该各自构成环网, 再采用铜缆将这些环网接入到保护室和控制室等的等电位接地环网中[2]。

3 室外二次接地网敷设施工方案

1) 我们用截面积130mm2的铜排沿二次电缆的沟道进行敷设, 构建室外的等电位接地网。

2) 应注意将接地铜排就近与主地网相连, 否则, 因端子箱与主地网是连通的, 当端子箱附近一次系统发生接地故障时, 将会在端子箱与接地铜排之间形成高电压, 可能会损坏设备或二次电缆。

每根铜排在主电缆沟内在控制室及保护室与主接地网连接外, 还应在二次电缆沟远端处我们采用截面130mm2的铜排与主地网连接。室外等电位接地网接入主接地网的接地点与大电流入地点距接地导体的地内距离不宜小于15m。

3) 升压站开关端子箱。现在厂家生产的端子箱都是将箱门、箱体用黄绿两色4mm2的铜线连接, 再与箱内接地铜排 (截面积不少于100mm2) 相接。箱内接地铜排主要方便电缆屏蔽层、电流、电压互感器二次回路接地线及端子箱内其它接地线等与之相接。我们通过用截面积120mm2的裸铜缆连接端子箱内接地铜排与电缆沟内接地铜排, 在电缆沟内用Φ12mm膨胀螺丝固定, 在箱内用Φ12mm螺栓固定。

室外等电位接地网在敷设过程中, 首先应该将裸铜排设置在就地端子箱、设备的本体端子箱等处, 保证裸铜排的截面积在100mm2以上;同时使用铜缆接到二次电缆的等电位接地网上。在端子箱和铜排之间, 应该使用Φ10mm的螺栓进行压接;在二次电缆沟道中使用的铜排应该进行支撑, 支撑物应该采用绝缘子, 保证绝缘性能。值得注意的是, 二次电缆沟道的接地铜排之间应该保持相应的距离, 与主接地网只能进行一次连接[3]。

4 二次电缆及设备的接地

就二次电缆的屏蔽层来说, 有两种接地方式, 一种是两点接地, 另一种是一点接地。在继电保护及其自动化装置而言, 电缆芯所处的回路属于强电回路;屏蔽层会产生相应的电流, 这一电流产生的干扰信号较小;因此, 对于屏蔽层而言, 适宜采用两点接地的接地方式, 可以有效防止电磁干扰。在热工专业电缆中, 电缆芯所处的回路不再是强电回路, 而是弱电回路;一旦屏蔽层中流过电流, 芯线中就会产生相应的干扰, 这一干扰会导致装置发生误动作, 因此, 在这种情况下, 应该采用一点接地的接地方式;另外, 应该将屏蔽层连接到等电位接地网中。就电流互感器和电压互感器的二次回路来说, 通常要求进行一点接地, 并且要采用相应的专用接地线将其接在主接地网上。保护、监控以及通信等二次设备的接地可以分为:保护接地与工作接地[4]。它们应该保证与主接地网的良好连接, 防止漏电和静电对人的伤害。

5 结束语

电力系统中出现接地故障, 而厂站中的接地电阻尽管很小, 但无法达到零, 将会引起接地点与零电位点之间出现不平衡电压, 这一电压对二次设备的危害是致命的。保护二次网完善后可以有效的抑制主接地网不平衡电压导入到继电保护二次系统, 避免设备的损坏及保护误动的发生。本文阐述了本厂的二次接地网的改造施工原则及施工方案。

参考文献

[1]广东省电力系统保护反事故措施, 2007.

[2]唐宝锋.二次系统等电位接地网敷设.

[3]侯昌明.放热焊接法在变电站接地网中的应用[J].电工材料, 2006.

[4]李宾皑.电力系统二次设备的接地和接地铜排的敷设[J].华东电力, 2005.

保护接地网 篇2

表2 使用钢材量的比较

布置 n1 n2 Vjmax/kV 钢材长度 L/m

等间距 18 20 0.799 6 860

不等间距 12 14 0.756 4 700

Lik=L.Sik,

式中 L——地网边长(长方向L=L1,宽方向L=L2),m;

Lik——第 i 段导体长度,m;

Sik——Lik占边长L的百分数。

Sik与i的关系似一负指数曲线,即Sik=b1×e-b2i+b3,

式中,b1,b2,b3均为常数,其确定方法如下:

当7≤k≤14时,当k>14时,

对于任意矩形地网,只要长、宽方向导体的布置根数一经确定,就可根据长、宽方向导体的不同分段 k,分别按上述推得的公式布置导体的间距。

3 结论

a)采用不等间距布置优化设计接地网,能够使地网各网孔电位趋于一致,从而提高了变电站的安全水平。

b)在同样安全水平下,优化设计的接地网较常规布置的接地网,一般能节省钢材量达38%以上,同时也减少了相应的接地工程投资,在技术上、经济上较为合理。

c)从边缘到中心均压导体间距采用按负指数规律增加的新方法来布置接地网,其指数公式的系数b只与某平行导体根数(或平行导体分段数k)有关。

参考文献

1 解广润.电力系统接地技术[M].北京:水利电力出版社,1985

变电站接地网缺陷诊断系统 篇3

摘要:针对接地网腐蚀诊断问题,主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统,简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点,并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源,测量接地网各支路数据,采用ARM9嵌入式系统处理数据,人机交互采用QT软件,将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析,本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint

摘要:针对接地网腐蚀诊断问题,主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统,简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点,并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源,测量接地网各支路数据,采用ARM9嵌入式系统处理数据,人机交互采用QT软件,将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析,本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint

摘要:针对接地网腐蚀诊断问题,主要开发了一套变电站接地网缺陷检测系统,简单介绍了接地网仿真软件CDEGS的功能及特点,并利用其中的MALZ模块对变电站接地网进行建模仿真计算。现场实验中通过向接地网注入激励电流源,测量接地网各支路数据,采用ARM9嵌入式系统处理数据,人机交互采用QT软件,将测量结果与CDEGS软件仿真计算的地表磁场分布结果进行对比分析,本系统可以准确检测接地网发生缺陷部位。endprint

保护接地网 篇4

1 基本点概述

配电网中有关TN, TT, IT是来自西方接地安全保护在系统和用户两侧的接地方式的简捷论述, 普遍登载于配电网技术书籍与教材之中, 但它们在书籍与教材中的理论表述, 真正在实际应用中却存在巨大反差。几乎没几个电工、电气工作者能完全在实际中正确地应用起来。总结起来有两点不甚清楚:①适应范围, 就是在什么情况下采用哪种系统;②如何接地, 在哪里接地。书中叙述不清, 没能结合实际, 造成了理论和实践的完全脱节。

本文试图解决以上问题, 有理论表述而不重复教材, 做到有差异但重点突出, 补上遗漏且给出论证。再进一步给出实例接线, 与国标、行规结合起来去建立接地保护重要概念, 实现要点理解, 从而从主观意愿上积极、正确地应用到实际工作中, 去解决安全大问题。期望能对众多配电网技术教材和书籍有关接地安全技术问题起到完善、补充作用。

2 接地保护重要认知点

(1) TN, TT, IT系统第一个字母表示系统的接地情况, 第二个字母表示用户受电设备的接地情况。①强调系统与用户不仅是接地的点不同, 更为重要的是它们的安全标准是根本不同的。②关于类TN、类TT、类IT系统, 对于前一个字母的接地应参照系统标准执行。所谓“类”是指第一个字母表示的, 并不是真正意义上的系统部分而是隶属用户部分。如这个配电变压器就是用户的, 又如一个安全电压下的IT系统, 都属于这种情况。我们应对前一个字母对应电路执行系统标准, 此为类××系统。

(2) 应关注用户的接地特点, 因接地核心问题是保护人身安全。例如设备上注明“非电气工作人员不得开启设备, 以防触电”。这是因为不开启设备不会造成人员触及到两个电位点, 而不开启, 触及到的仅设备外壳这一点高电位, 构成回路只能是通过地回路。此时因有剩余电流动作保护装置, 应能保护人身安全, 即本文重点所叙述的与剩余电流保护器密切相关的接地安全问题。它为低压三大保护法中安全电压法、绝缘法、接地保护法后者的内容。

(3) 国家标准中人身安全一个重要参数是通过人身的电流和时间的乘积小于30 m As, 这是接地保护的重要依据。GB/T 13870.1—1992《电流通过人体的效应第一部分:常用部分》给出了人身安全电流 (工频) 安全区间, AC-1绝对安全区, 人体无感觉;AC-2安全区, 人有感觉但无危害;AC-3相对安全区, 人有较强烈触电感觉但长时间才有触电身亡的可能, 触电者有能力自主摆脱触电, 死亡概率小。30 m As在AC-2与AC-3的交界点上, 二级剩余电流保护或总剩余电流保护可大于30 m As, 其落在AC-3相对安全区间内, 如TT系统总剩余电流保护, 为了满足选择性要求, 难以做到十全十美。剩余电流动作保护器对人体的保护主要是缩短电流作用在人体上的时间。

3 关于TN系统要点

TN系统是应用最为广泛的系统, 它又分为3个子系统。①TN—C。三相四线制, 企业、标准化小区居民用户常采用之。②TN—S。三相五线制, 带有一定的理想化, 用户要求高的信息化用户常采用之, 如科研机构等。③TN—C—S。以上两个系统的综合, 即一部分属TN—C, 一部分属TN—S。

3.1 简述TN—C (如图1)

这是一个TN—C系统接线简图, 考虑到系统标准化规范要求与用户要求的重大差别, 特将图之横线部分定义为配电系统, 它可以是主干线路、分支线路、接户线路;而竖线为用户, 它可以是接在系统上的一个受电设备如水泵等, 也可以是某一用户如小区内的住户。各其他分支线路同之。

哪是系统部分, 哪是用户部分?这就涉及到“产权分界点”的概念。《电力供应与使用条例》:“用电计量装置, 应当安装在供电设施与受电设施的产权分界处。”即计量箱 (含本身) 向电源侧方向产权属系统, 计量箱出线用户负荷侧方向属用户。1997年后电力改制为纯企业, 电力对用户只有安全建议权, 没有执法权。行规只针对本行业内、保障系统。

在《低压配电技术规范》中, ①N线、PEN线应当作带电导体看待, 而PE线不是;②禁止开断N线、PEN线。国标往往会被用户作为执行标准, 但应强调禁止开断的是系统的N线、PEN线, 而用户是允许的。这是具有指导意义的, 如选用电气系统中用三相四极断路器, 它只有3对触点;单相用户用二极刀开关。在民规中没有查到类似论述, 应补上。

图1有两处典型错误:①用户2的接线;②装了总剩余电流动作保护装置RCD-Z。

要点1:用户N线与PE线要分别接系统, 如用户1。所谓分别接系统, 指用户侧PE线与N线在系统上共线。因用户N线不能确保不开断, 若开断, 如用户2的K2断开, 则用户侧在系统正常工作状态时用户2全部处在高电位上, 这就是为何严禁在插座内将N线与PE线连接的原因, 而用户1在K1断开无此状况。犯此错误的非仅一般电工, 包括GB 14050—1993《系统接地的型式及安全技术要求》, 2006年进网作业教材 (理论部分) 直到2011年改版前高低压教材都引用了以上标准, 影响范围很大, 概因国标权威性大于行规如DL、民规如JGJ。

要点2:关于重复接地点G, 只能在系统N线上, 每一分支至少一点接地。系统要求“严禁N线开断”, 但万一系统N线开断了, 如K2开断了, 由于有了重复接地点G, 它构成了与中性点的地回路, 防止了用户设备外壳高电位问题, 当然防止了三相不平衡时某相用户过电压问题。对系统而言也界定了“用户家用电器赔偿规定”哪些应赔, 哪些不赔的问题, 就是哪些属于系统引起, 那些是用户自身问题。建议将此补充到《用户家用电器损坏处理办法》中去。

要点3:由于用户三相不平衡G点电位Vg是个变量, 其与中性点VO存在电位差, 可以造成一个不小于总剩余电流动作保护装置RCD-Z的启动电流的Ig, 在正常工作状态下使RCD-Z动作。在系统回路中, 这个电流Ig大小多半由两点相位差决定, 因此在TN—C系统中, 总剩余电流保护装置RCD-Z不可安装。在一个标准化小区由于用户侧都装了RCD, 是选用TN—C原因之一。一旦非规范化的用户或设备接入, 没有安装RCD的个别用户就会处于一个相当危险的无接地保护之中, 就完全不符合以人为本的安全基本理念, 不可忽视。

要点4:TN系统的用户若绝缘击穿如是金属性短路, 用户过电流保护会动作, RCD起后备作用, 但应特别注意选用剩余电流断路器, 建议Ⅰ级用熔管, Ⅱ级 (总开关) 用剩余电流断路器。然而有些可能是非金属性短路, 其回路电阻往往较大, 过电流保护不能动作, 所以用户侧RCD不能缺少。

要点5:用户PE线与N线要分别接系统, 在哪共点呢?显然是在计量箱前部并入共点连接, 在这点往前看是三相四线系统TN—C, 往后看是三相五线系统TN—S, 如此就引出了TN—C与TN—C—S合一问题, 稍后述之。

要点6:在TN—C系统中谨慎设计用户等电位连接, 尤其是单相用户。此连接会使设备既接N线又接地, 等于N线直接接地, 若为单相, 此对地电流由对中性点电压绝对值与相位共同决定, 更易使RCD误动。

3.2 简述TN—S (如图2)

TN—S系统即三相五线制, 在农网几乎看不到这种系统, 但是在一个信息化程度相当高的企事业单位确实需要TN—S系统。在这个系统中N线与PE线是分离的, 在此研究4个点a, b, c, d, 其中a与c, b与d处在同一地理位置。在三相不平衡系统中N线存在不平衡电流IS, 它是电源回路之一, 也即把它当作带电导体看待。而PE线在系统正常时无不平衡电流即PE线IPE恒等于零, 这样就有Van≠Vbn而Vcp=Vdp, 若将两台计算机等信息化设备外壳接在PE线c, d点上, 可保证两台设备“虚拟地”等电位, 这是可靠通信的需要。

要点1:若采用三相四线制TN—C系统的两台信息化互相通信的设备外壳分别在a点与b点, 那么两台设备虚拟“零电位”就不同, 传输的信号叠加在这个不同的“零电位”就会出现逻辑错误, 可靠性不能保证。如国网安徽灵璧供电公司的三台终端机经常性出现传输速率很低, 这主要是由于IP包中数据经常性出现错误, 重传及丢失信息包造成的, 此时不连接设备PE线要比接上好得多。但若是TN—S系统分别接在c点与d点上, 此问题即可解决。

保护接地网 篇5

垂直接地体与水平接地网周边施放降阻剂,降阻剂的使用依照厂家指导进行,接地网焊接采用铜焊、搭接焊。其中水平接地体扁铜之间搭焊长度不小于扁铜宽度的两倍,且至少三边焊接,当50mm扁铜与40×4mm扁铜搭焊时,搭接长度不小于100mm;扁铜与铜管焊接时,除在其接触面部位两侧焊接外,还将由扁铜本身与铜管围成的弧形与铜管焊接,焊接长度不小于80mm,

水平接地网敷设好后用与底板垫层同标号的混凝土填实。

接地网敷设完工后,实测接地电阻、接触电位差、跨步电位差,如不满足国家相关标准要求,则及时与甲方(监理)及设计院联系。如满足要求则请甲方(监理)、质监站及有关部门进行隐蔽验收后方可进行隐蔽。测量方法参照DL-475-92《接地装置工频特性参数的测量导则》执行。

保护接地网 篇6

【关键词】配电网;两相接地短路;故障定位;供电恢复

电力事业关乎民生福祉,在经济发展的不断加快的背景下,各行各业对于供电质量的要求也越来越高【1】,保证供电稳定是电力系统的工作基础。两相接地短路是一种较为常见的配电网故障类型,以下本文就以两相接地故障作为研究对象,对其故障定位与供电恢复展开探讨,具体如下。

1. 两相接地短路的故障定位

1.1 两相接地短路故障

当配电网某一区域出现两相接地故障时,会出现以下几种故障表现。

1.1.1母线零序电压发生变化,升至阈值以上【2】。

1.1.2出现接地短路故障的两相,接地点上游区域的开关会通过通过电压变化后发生相应改变的故障电流。

1.1.3接地点上游区域的开关或断路器会因故障电流出现跳闸断路,使故障电流被阻断。

1.2故障定位

首先,调动定位程序。假若该配电网主要是以中性点非有效接地的开关运行为主,如果出现上述三种情况,我们可以判断其由于两相接地短路而导致故障出现。因此,我们可以采用两相接地短路故障定位系统来实现故障位置的定位。其次,短路区位的判断。倘若该配电网主要是以中性点非有效接地为主,当其处于开环情况下,发生了m、n两相接地短路,其中,m和n在上述三种情况范围中,那么,m相接地存在以末端检测到m相过流开关在端点的下方,我们可以根据m相的接地位置来判断出n相的接地位置【3】。例如,在接地故障中,由于只具备一个开关S1,A也只能通过a相过流,那么我们就可以得知,该系统中出现短路故障的是a,具体方位在A端点下方,也就是ABC三者相接的位置。

1.3 故障信号的收集

要想对上述故障位置进行中正确的判断,我们可以通过加大相关故障信号、信息收集和整理的方式得以实现。首先,借助地调自动化系统,对相关信息进行传播,例如,断路器运行信息、保护动作信息以及零序电压信息等。此外,为了实现信息的传播,还要把馈线终端单元以及故障指示设备等装置面向配电自动化系统。例如,对电路的分流状况以及设备开关状况等进行检测。目前,投建应用的配网自动化系统一般只是在出现线路故障监测的方位安置两相电流互感器,并且,原始的配网线路终端过流信息执行的分类报告开始被合并过流信息上报所取代,而这种现象的出现就很容易导致两相接地出现短路故障。

2.两相接地短路故障的供电恢复

2.1两相接地短路故障隔离

当两相接地出现短路故障之后,即使有一些断路器出现了跳闸,然而,却没有把接地故障控制在一个狭小的范畴内,因此,为了实现两相接地短路故障隔离,需要配电自动化主站结合两相接地出现短路故障的具体方位,应用远程调控的方式进行故障控制。为了构建一个安全的接地故障隔离地带,我们只要把该地带的全部开关进行切断即可【4】。按照有关流程,在允许的情况下,把中性点非有效接地的配电网利用单相接地方式进行运作,但是在此期间,会给其他两相对地电压带来一定的影响。所以,在允许单相接地运作的情况下,2处接地区域只要对其中一个进行隔离就可以,但是要隔离哪一个,要结合实际情况,采用合理的方式进行隔离。针对在进行单相接地状态运行时,因为出现对地绝缘击穿的现象,使得两相接地出现短路故障的情况下,则坚决不可以进行单相接地运行,同时还要把2处接地区域进行隔离处理。

2.2两相接地短路故障的供电恢复策略

两相接地短路故障的供电恢复原则,是确保受到影响的符负荷能够及时的恢复供电。

2.2.1不允许单相接地运行的情况。

不允单相接地运行的情形,主要的目的是为了获得供电恢复,其开关主要的操作顺序如下所示:

步骤1:在开关操作前,首先要分析每个开关所处的状态,是并且把分析的结果储存在W1和W2当中,用wij=0(i=1,2),开关j处于分闸的状态,用wij=1(i=1,2)表示开关j处于闭合状态。

步骤2:把隔离2处对应的开关W1和W2处于分闸的状态,并且把相對应的需要分闸的开关放在操作队列SW当中,以便区分开关的实际状况,提高开关操作的效率,避免误操作出现,造成不要的损失【5】。

步骤3:如果有原电源恢复供电的处于失电状态的健全区域,那么相对应的开关就要处于闭合状态,同时把是需要合闸的开关按照恢复受负电荷的大小的顺序,存放在待操作开关当中。

步骤4:如果不能由原电源恢复供电的受影响区域和其他馈线之间存在相关的联络开关,那么就把这些开关在W2中对应的状态就是闭合状态,如果由原电源恢复供电的受影响区域并且和其他馈线之间不存在相关的联络开关,那么就输出开关操作队列,并推此次执行命令。

步骤5:如果在运行过程中存在闭环的状态,那么在环路上就要选择分闸后会造成孤岛现象的开关,并且在W2中对应的位置进行分闸,一直到闭环状态消失才能进行接下来的步骤。

步骤6:如果两相接地短路故障的馈线,不能有原来的电源恢复供电,相应的配电子路在红就需要进行网络重构,并根据网络重构的具体情况进行选择W2开闭状态。

步骤7:如果W1和W2中的开关存在差异性,那就继续采用步骤6中的方法制定二者之间没有差异性,将排列好的待操作开关按顺序放入开关操作队列SW中。

步骤8:输出开关操作队列SW并退出。

2.2.2允许单相接地运行的情况。

允许单相接地运行的情形和不允许单相接地运行的情形相比其操作步骤就比较简单,如果不允许单相接地运行的情形,为了获取供电恢复策略可以进行以下几个步骤。

步骤1:获取当前开关的状态,并存在W1和W2当中,在这一过程中存在单相接地区域,就处理的方法就和2.2.1中步骤1的处理方法相同。

步骤2:随意选择一个接地区域,把步骤1中得到的W1和W2中对应的状态设置成分闸,并放入开关队列当中。

步骤3:执行2.2.1节中的步骤3—步骤7,得出一种供电恢复方案及开关操作顺序,将排列好的待操作开关按顺序放入开关操作队列SW1中,其需要甩去的负荷为L1,电源点的最大载流量为I1。

步骤4:选出另一处接地区域,开关在W1和W2中对应的状态设置为分闸,并将相应的待分闸开关放入开关操作队列SW2中。

步骤5:执行2.2.1中的步骤3—步骤7,得出供电恢复方案及开关操作顺序,将排列好的待操作开关按顺序放入开关操作队列SW2中。

步骤6:如果L1和L2存在差异,并不相同,那么可采用甩去负荷少的方法作为恢复供电的优先策略,并以相应的开关进行操作。如果L1与L2相同,那么就比较两者电流,以电源点最大截流较小的方式恢复供电,并以相应开关操作。

3.结束语

综上所述,配电网的两相接地故障类型并不唯一,具体的表现也不尽相同,因此供电恢复方案应当根据不同的实际情况进行操作。

参考文献

[1]周封,朱瑞,王晨光,王丙全,刘健. 一种配电网高阻接地故障在线监测与辨识方法[J]. 仪器仪表学报,2015,03:685-693.

[2]王科,石孝文,邹文平,罗标,李泽冰,张占龙. 一种基于概率预估的配电网线路短路及接地故障定位系统[J]. 电气自动化,2013,05:73-75.

[3]郑日红,顾秀芳,韩如月,王飞,邓国栋. 配电网短路故障分析及其识别方法研究[J]. 工矿自动化,2012,04:23-29.

接地网阴极保护散流电位分布计算 篇7

由于其可靠性和经济性,深井阳极阴极保护技术被广泛地应用于埋地金属的防腐保护中。在深井阳极阴极保护的设计中,散流电位的分布计算是其难点。要精确地计算其散流电位,接地网的电场计算是基础,国内外对此已有研究[2,3,4],但大多研究仅针对于接地电阻的数值计算,没有涉及到阴极保护下接地网的散流电位计算。文献[5]给出了一种阴极保护下导体网络散流电位的计算模型,虽然考虑了导体内阻对散流电位的影响,但是没有考虑到矩形导体网络不同分支由于相对位置不同而产生的散流能力差异,误差较大,不适用于接地网的计算。

本文在此基础上考察了接地网导体自身电阻、土壤分层情况以及阴极保护电流注入点等因素的影响,提出了新的计算模型。

1 深井阳极保护系统

深井阳极阴极保护系统主要由3部分组成:直流电源、辅助电极和参比电极。直流电源的主要作用是提供阴极保护所需要的直流电压和直流电流。实际工程应用中常用的电源装置主要为恒电位仪,它能根据外界条件变化,迅速不断地改变系统的电流且使被保护金属构件的电位始终控制在保护电位范围内;辅助阳极用来把电流输送到阴极(被保护的接地网)上;参比电极用来与恒电位仪配合,测量和控制电位。

2 模型算法

在接地网处于阴极保护时,网络受控于注入的直流电流。这些电流的大小决定了接地网上所有节点和分支的预期电压升,也称作散流电位。每条分支上的散流电位都达到要求是阴极保护设计的首要条件。

在以往的阴极保护工程设计中,我们通过式(1)计算接地网的散流电位:

式中,R网为接地网的接地电阻,I为阴极保护注入的直流电流。

在计算散流电位时,若假设保护电流在延导体轴向传导的同时,漏电流集中在每段导体的端部节点入地,则可得节点i、j之间的导体轴向电阻的计算公式:

式中,S为导体横截面面积;ρc为导体材料的电阻率;L是每段导体的长度。

横向阻抗Rij的处理是计算中的关键。在计算Rij时,首先将接地网看作一个等位体,电位设为U0,假设将接地导体网络分成n段,设第i段的漏电流密度为λi/m),根据矩量法可以列出如方程组(3),lmn的计算可以参考文献[4]。

取U0为常数,解方程组(3),得到漏电流密度λi,假设对应Rij的导体段被分为k小段,则该导体段的横向阻抗通过下面公式计算:

式中,li为对应散流密度λi的导体段长度。

Ii记作注入节点i的阴极保护电流,Ui为节点的散流电位,则对于含有n个节点的网络有以下节点电压方程:

电导矩阵[G]中的元素Gij是网络实际电导的函数,由下式确定:

在[G]和[I]都已知的情况下,可通过求解式(5)得到散流电位。

上述方法在已知注入阴极保护电流大小以及注入点的情况下可以算得导体网络上的电压分布。在进行阴极保护工程设计时,通过调试注入电流的大小来保证所有导体网络的节点电压都处于阴极保护状态下。

3 实例计算及结果分析

3.1 均匀土壤中接地网的散流电位计算

3.1.1 实例计算

实例模型和等效电路如图1所示,其尺寸为200m×200m,地网单方向的平行均压带根数为5,形成网孔数16,埋深为0.8m,10个自然分段,从上到下编为1~5段,从左至右编为6~10段。土壤电阻率ρ=30Ω·m,导体等效半径为10mm,导体金属电阻率为10-7Ω·m。电流由节点1处注入,大小为6A。编程计算得到单位散流密度λi如图2所示,散流电位Ui如图3所示。

由图2可见,第1~5段的散流密度整体分布趋势呈“U”型;在每一导体自然段内,端部节点散流电流密度大于中间节点处的散流电流密度。其原因是由于屏蔽效应和尖端效应所致,与理论分析相吻合。

Ui的分布以及变化趋势如图3所示,散流电位在节点1处达到最大值0.5640V,在节点25处达到最小值0.4635V,散流电位发生了明显衰减,其原因是由于接地网导体本身轴向电阻所致。

图3中下方曲线所示为文献[5]计算结果,由于没有考虑尖端效应与屏蔽效应,与本文计算结果最大相差0.113V,其误差达到25.3%,可见文献[5]中的方法不适用于计算接地网的阴极保护散流电位。

3.1.2 接地网导体半径对散流电位分布的影响

接地网导体半径取不同数值时,接地网最高散流电位Umax、最低散流电位Umin;以及接地电阻的计算结果如表1所示。由表1可见,导体半径变大时,轴向电阻变小,对散流电位分布影响变小。

3.1.3 电流注入点对散流电位分布的影响

选取节点1、7、13为阴极保护电流注入点时,对应的散流电位分布如图4所示。由图可见,节点1处注入电流后,最大最小散流电位差为0.0878V,节点7处注入电流后,最大最小散流电位差为0.0467V,节点13处注入电流后,最大最小散流电位差为0.0298V。因此,选择靠近地网中心的位置注入保护电流有利于接地网散流电压的均匀分布。

3.2 水平分层土壤中接地网的散流电位分布

考虑土壤电阻率变化对散流电位分布的影响的计算结果如图5所示。计算时将土壤水平分两层,上层土壤厚度为2m,上层土壤电阻率为100Ω·m,下层土壤电阻率为30Ω·m。由图可见,散流密度整体分布趋势与接地网在均匀土壤中的分布相同,但数值大小随土壤电阻率变化较大。

表2、3为土壤参数变化时的计算结果,其中R0为文献[1]计算结果。由表可见,当土壤电阻率变大时,散流电位随之增大,但下层土壤电阻率的变化对其影响更大。

注:h=2m,ρt=30Ω·m,节点1注入电流6A。

注:h=2m,ρ1=50Ω·m,节点1注入电流6A。

3.3 垂直分层土壤中接地网的散流电位分布

对图1所示接地网建立直角坐标系,节点1为原点,以节点1、5所在直线为X轴,由1到5为正方向,节点1、21所在直线为Y轴,节点1指向节点21方向为正方向。假设土壤垂直分界面左右两端的土壤电阻率分别为:ρ1=100Ω·m,ρ2=20Ω·m,当垂直分界面分别位于X=75处时,接地网的单位散流密度及散流电位分布如图6所示;当ρ1=30Ω·m,ρ2=100Ω·m,垂直分界面分别位于X=220处时,接地网的单位散流密度及散流电位分布如图7所示。调整土壤及分界面参数后得到的散流电位分布如表4所示。

注:节点1注入电流6A。

由图6可见,当土壤分界面位于X=75处时,横向放置的接地导体分支(1~5段)前后半段以及纵向放置的接地导体分支之间(6~10段)散流能力差异明显,其原因在于,横向放置导体分支前后段以及纵向放置导体分支分别处于不同电阻率土壤层所致,符合理论分析。

由图7可见,当土壤分界面位于X=220处时,对于横向放置的接地网导体分支,导体分支左端的散流密度较大,原因在于,导体右端的土壤电阻率变大,散流较多的从导体分支左端流出,计算结果符合理论分析。

由表4可见,当垂直土壤分界面位于接地网埋设范围内时,土壤电阻率的变化对其散流电位分布影响较大。

4 结束语

本文在接地网电流场数值计算的基础上,采用场路结合的思想提出了一种新的阴极保护下变电站接地网散流电位分布的计算方法,计算了位于均匀土壤中的接地网在阴极保护时的散流电位分布,同时分析了接地网导体半径、恒电位仪连接位置、恒电位仪及深井阳极数目等参数对接地网散流电位分布的影响。计算结果对于接地网阴极保护工程设计具有实际意义。

另外,本文还分析了水平分层以及垂直分层土壤中处于阴极保护下的接地网的散流电位分布,并给出了具有一定理论依据的计算结果。

参考文献

[1]W.V.贝克曼,W.施文克,W.普林兹,阴极保护手册.北京;化学工业出版社,2005

[2]Kostic M B.Analysis of complex grounding system con- sisting of foundation grounding system with external grids [J].IEEE Transactions on Power Delivery,1998,13 (3):7522758

[3]Kostic M B,Shirkoohi G H.Numerical analysis of a class of foundation grounding systems surrounded by two2layer soil[J].IEEE Transaction on Power Delivery, 1993,8 (3):108021087

[4]鲁志伟,文习山,史艳玲,等.大型变电站接地网工频接地参数的数值计算[J].中国电机工程学报,2003,23(12):89293

保护接地网 篇8

关键词:配电网,过电流闭锁型接地保护负荷开关,零序电流,单相接地故障

1 前言

据统计, 配电网故障中约20-30%是由于支线故障不能隔离导致故障面扩大而造成的[1], 近年来开始规模应用的过电流闭锁型接地保护功能负荷开关能够判断单相接地故障并切除故障支线, 也能隔离相间或者三相短路故障, 配以无线通讯手段还可以主动上报故障信息, 利于保障或者快速恢复供电, 提高供电可靠性和配网市场服务水平。以下对影响该类型负荷开关单相接地故障判断准确性的零序电流方向检测、电流动作值整定进行了讨论, 对零序电流方向影响动作可靠性的条件进行了分析, 为其在配电网中可靠运行提供了参考意见。

2 工作原理

过电流闭锁型接地保护负荷开关主要用于定位和隔离支线故障, 安装在支线T接处 (馈线责任分界点) , 如图1。当开关负荷侧发生相间短路或者三相短路等事故时, 开关检测到过电流, 闭锁分闸;当变电站出线保护跳闸后, 过电流闭锁型接地保护开关分闸并指示SO (过电流) 动作, 隔离故障支线, 其它支线可以快速恢复供电。当其负荷侧发生单相接地故障时, 检测零序电压和零序电流, 根据电压电流整定值大小和电流方向, 过电流闭锁型接地保护开关自动分闸并指示GR (接地保护) 动作, 变电站10kV出线断路器不跳闸, 以确保10kV主干线及其它支线不停电。

当过电流闭锁型接地保护开关电源侧发生故障时, 应确保其不动作, 保证其连接的支线能够在系统切除故障后快速恢复供电。

3 零序电流检测原理

3.1 单相接地时电容电流分布

假定线路2的C相发生接地故障, 考虑中性点经消弧线圈并联电阻接地方式, 则配电网电容电流的分布如图2所示[2] (图中电流箭头是示意图, 不代表实际比例关系[3]) 。

3.2 ZCT零序电流检测

图2中, 用处于接地点两侧的两个过电流闭锁型接地保护开关分别表示故障发生在开关负荷侧 (SOG1) 和电源侧 (SOG2) 时的工作状况。从图中可以看出, 当故障发生在负荷侧时, SOG1开关的零序电流互感器 (ZCT) 检测到的零序电流就是健全线路和健全相的电容电流、流过中性点等效阻抗的电流与泄漏电导电流之和;当故障发生在电源侧时, ZCT检测到的零序电流是负荷侧健全相的电容电流与泄漏电导电流之和, 电网零序等效电路如图3。

其中, Rg为接地点过渡电阻, C∑为电源侧对地等效电容, C′02为负荷侧对地等效电容, L为消弧线圈电感, Rn为中性点等效电阻, Rs和R′s为两侧等效绝缘电阻。根据图3可得:

undefined

取L到K为电流取样正方向, 则SOG1的ZCT1检测到的零序电流undefined:

undefined

SOG2的ZCT检测到的undefined:

undefined (3)

从式 (2-2) 和 (2-3) 可以看到, 过电流闭锁型接地保护开关负荷侧单相接地时, ZCT检测到的零序电流undefined与undefined (电源侧单相接地) 中容性分量方向相反, undefined大小主要受到接地点过渡电阻、电网对地电容、对地泄露电导电流、中性点消弧线圈电感和等中性点对地效电阻等因素的影响, undefined大小决定于对地泄露电导电流和负荷侧电网对地等效电容。

4 零序电流检测仿真分析

以某110kV变电所母线所连的设备和线路为仿真计算原型, 电容电流规模选择50A和100A两种, 考虑消弧线圈过补偿、完全补偿、欠补偿以及无消弧线圈四种情况, 接地点过渡电阻从10Ω (代表完全接地) 到1kΩ, 计算用网络接线如图4, 过电流闭锁型接地保护开关在212线路的l5支线T接处。

在设定的仿真计算条件下, 当单相接地故障发生在过电流闭锁型接地保护开关的负荷侧时, ZCT检测到的零序电流从3.12A到103.74A;零序电流相对零序电压从滞后41.22度到超前86.94度;

当接地故障发生在过电流闭锁型接地保护开关的电源侧时, ZCT检测到的零序电流范围从0.02A到0.49A, 零序电流始终滞后零序电压90度左右。

5 动作值整定和零序电流方向

5.1 零序电流整定

发生单相接地故障时, ZCT检测到的零序电流具有足够故障特征触发过电流闭锁型接地保护开关动作。从计算结果中可以看到, 检测到的零序电流受到过渡电阻和中性点等效电阻的影响最大。根据式 (1) 或 (2) , 如果过渡电阻为5kΩ时, I01最小为0.94A, 为了保证过电流闭锁型接地保护开关可靠动作, 一般将动作值整定得更低, 多数过电流闭锁型接地保护开关都具备从0.2A向上多段切换的功能, 综合考虑负荷不平衡情况下的零序电流和保护动作灵敏度[4], 选择电流整定值为0.3~0.5A。

5.2 零序电流方向的分析

图4中, 过电流闭锁型接地保护开关负荷侧是架空线和电缆混合线路, 电容电流规模达到了0.5A, 在故障发生于过电流闭锁型接地保护开关电源侧, 故障点过渡电阻很小的条件下, ZCT也能检测到0.49A的零序电流, 超过或者接近整定值, 则过电流闭锁型接地保护开关可能误动, 导致其电源侧单相接地故障排除后不能快速恢复负荷供电。实际应用中, 过电流闭锁型接地保护开关大量安装在T接支线上, 负荷侧电缆和架空线长度比安装在用户责任分界点时更长, 电容电流规模可能远大于0.5A, 应采取措施防止在这种条件下过电流闭锁型接地保护开关的误动作。

故障发生在过电流闭锁型接地保护开关负荷侧时, 零序电流的相位从滞后零序电压41.22° (-41.22°) 到超前86.94°变化;而故障发生在过电流闭锁型接地保护开关电源侧时, 零序电流始终滞后零序电压90度 (-90°) 左右。通过检测零序电流相对零序电压的相位差, 设定过电流闭锁型接地保护开关相位动作范围在特定区间内, 则可以防止此类误动作。考虑到过补偿条件下, 中性点等效电阻的增加, 零序电流阻性分量减小, 使得零序电流向滞后零序电压90度的方向变化, 可以设定相位动作范围为-60°~120°。

如果不采用零序电流方向判断, 则要求过电流闭锁型接地保护开关负荷侧电容电流规模小于零序电流整定值, 即:

undefined

其中, E为系统电压, C0为开关负荷侧电缆单位长度的电容量, I0s为动作电流整定值, k为安全系数。

所以:undefined, 即负荷侧电缆长度不能超过一定的安全值。以300mm2截面电缆为例 (C0=0.37μF/km) , 不同的动作电流整定值对应的负荷侧电缆长度安全值见表1。通过检测零序电流和零序电压, 利用发生单相接地故障时零序电流特征, 过电流闭锁型接地保护功能接地保护开关能够判断单相接地故障并切除和隔离故障支线, 利于保障或者快速恢复非故障用户的正常供电。过电流闭锁型接地保护开关的ZCT检测到的故障零序电流受到配电网电容电流规模、补偿度和故障点过渡电阻的影响。仿真结果表明零序电流动作值整定在0.3~0.5A, 具有较好的动作灵敏度和可靠性。如果采用无方向性判断的过电流闭锁型接地保护开关, 负荷侧电缆长度应小于表1列出的安全值。

6 结束语

过电流闭锁型接地保护功能开关负荷侧电缆长度过长导致其负荷侧电容电流增大, 故障发生在其电源侧时, 过电流闭锁型接地保护开关可能误动作, 通过增加零序电流方向判断, 即设定其相位动作范围在特定区间内的方法, 可以防止误动作发生, 提高可靠性。

参考文献

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[2]李光琦.电力系统暂态分析 (第二版) [M].北京:中国电力出版社, 1995.

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[4]GB50062-92, 电力装置的继电保护和自动装置设计规范[S].

[5]陈士军, 10千伏架空配电线路用户分界负荷开关的研制[Z].2006, 5.

[6]李建基, 环网柜与负荷开关的发展[J].江苏电器, 2008.11.

[7]冯联伟, 负荷开关与熔断器组合在配电变压器保护中的应用[J].电网技术, 2007, 6.

保护接地网 篇9

本报告从技术角度比较分析了镀铜接地网和钢接地网的特点。

1 技术比较

1.1 性能比较

分别从导电性、热稳定性、耐腐蚀性等方面比较铜接地体与热镀锌钢接地体的差异。

1.1.1 导电性能

铜和钢在20℃时的电阻率分别是17.24×10-6(Ω·mm)和138×10-6(Ω·mm)。若以铜的导电率为100%,标准1020钢的导电率仅为10.8%,因此铜的导电率是钢的10倍左右。而30%导电率镀铜钢线导电率为30%,40%导电率镀铜钢线导电率为40%,均远较钢接地体好。尤其是在集肤效应下,高频时镀铜钢绞线导电性能远远优于钢材。即,铜接地体导电性能较钢接地体好。

1.1.2 热稳定性

铜的熔点为1083℃,短路时最高允许温度为450℃;而钢的熔点为1510℃,短路时最高允许温度为400℃。因此,接地体截面相同时,铜材热稳定性较好。同等热稳定校验条件下,钢接地体所需的截面积为铜材的3倍,是30%镀铜钢绞线的2.5倍,是40%镀铜钢绞线的2.8倍。

1.1.3 耐腐性

接地体的腐蚀主要有化学腐蚀和电化学腐蚀两种形式,在多数情况下,这两种腐蚀同时存在。铜在土壤中的腐蚀速度大约是钢材的1/10~1/50,而且电气性能和物理性能稳定。

铜的表面会产生附着性极强的氧化物(铜绿),对内部的铜有很好的保护作用,阻断腐蚀的形成。钢材是逐层腐蚀,镀锌层具有一定的抗腐蚀性,但是作用非常的有限。

钢接地体接头和钢接地体本身在腐蚀的过程中会出现点腐蚀情况,钢材点腐蚀的速度是均匀腐蚀速度的4~60倍,正是由于点腐蚀的存在,所以无法通过增加钢接地截面积的方式来增加其使用年限;铜不存在点蚀情况,寿命较长。

可见,铜接地体的耐腐性显著优于钢接地体。

1.1.4 镀铜接地体施工方便

水平主网采用镀铜钢绞线,由于镀铜钢绞线柔性好,允许的弯度半径小,所以拐弯方便,穿管容易。镀铜钢线的高机械强度,使其能够成卷供货,便于机械化施工。搭接处采用放热焊接,操作方便,加快施工进度,节省人工费用,简化施工工艺,更重要的是保证了镀铜钢接地网的连接质量。

综上所述,镀铜钢接地体与热镀锌钢接地体相比,镀铜钢接地体在导电性能、热稳定性能、耐腐蚀性、接点焊接质量和施工便利方面有显著的优越性。

1.2 接地体连接方式

变电所的接地网金属导体存在着大量的连接,只有可靠的、牢固的连接才能保证接地网的运行可靠性。

1.2.1 钢接地体的连接方式

目前,钢接地体之间的连接均为传统的电弧焊接方式,高温电弧会破坏接地体接头部位的镀锌层,有可能导致点腐蚀的出现,严重影响接地体的寿命。此外,电弧焊接连接不是真正的分子性连接,焊接点对于接地体的导电性能也有影响。

由于以下原因,所以钢接地体的连接不宜采用放热焊接方式。

1)大型、非标模具制造困难,造价高;2)焊药用量大;3)由于钢接地体本身防腐性能差,焊接质量的提高意义不大;4)焊接数量多,费用太高。

1.2.2 铜接地体的连接方式

目前铜接地体主要有以下两种种连接方式:

1)铜银焊连接法。扁铜条与扁铜条之间、扁铜条与裸铜绞线之问、裸铜绞线与裸铜绞线之间的连接都可以使用铜银焊连接法,常用的铜银焊接有乙炔焊、电弧焊等,但焊接都只是表面搭接,内部并没有熔合,接头不致密,性能只比压接和螺栓连接略好,焊接接头的性能还要取决于操作技术工的熟练程度,特别是铜焊,即使是持有特殊工种上岗证,也比较容易出现一些焊接缺陷,无法从表面观察合格与否。使用铜焊时,尤其是大截面导体的铜焊,对于现场的操作和施工环境有比较高的要求,但是电力工程接地系统都是在野外,施工环境恶劣,无法满足铜焊所需的焊接环境。基于以上原因,铜银焊连接法在电力工程接地系统实际施工中很少应用。

2)放热焊接连接法。放热焊接利用活性较强的铝把氧化铜还原,整个过程需时很短(仅数秒),反应所产生的热量足以使被焊接的导线端部融化形成永久性的分子合成。铜基放热反应的一般公式是:

放热焊接接头的特性:

1)外形美观一致;

2)连接点为分子结合,没有接触面,更没有机械压力,因此,不会松弛和腐蚀;

3)具有较大的散热面积,通电流能力与原导体相同;

4)接头电阻低,能承受故障大电流冲击,不至熔断。

放热焊接可以完成各种导线间不同方式的连接,如直通型、丁字型、十字型等;还可以完成不同材质导线的连接。这种焊接方式操作简单、焊接速度快,而且接头的耐腐蚀性好、电阻低、连接可靠,在国际上获得了大规模的应用。

放热焊接的优点:

1)焊接方法简单,容易掌握;

2)无需外接电源或热源;

3)供焊接用的材料、工具很轻、搬动方便;

4)焊接速度快捷,节省人工;

5)从焊接头的外观上便能鉴定焊接的质量;

6)可用于焊接铜、铜合金、镀铜钢、各种合金钢,包括不锈钢及高阻加热热源材料。

在国外,放热焊接已通过UL标准严格论证,并被IEEEStd80大纲等规程中指定为接地导体的连接方式。

综上所述,放热焊接是铜接地体的理想连接方式,方便快捷的操作、优秀的焊接质量是其他连接方式不可实现的。正是因为具备这样可靠、牢固的连接方式,铜接地体的性能比钢接地体更胜一筹。

1.3 接地点布置

采用镀锌扁钢设计的接地网,考虑到扁钢会锈蚀,为保障可靠的接地,按《二十五项反措要求》:变压器中性点应采用双接地引下线、重要设备及设备构架宜采用双接地引下线,且应接入主接地网的不同网格。

采用镀铜接地网后,由于可以忽略接地引下线的腐蚀、增强了引下线的热稳定性,因此对于除变压器中性点以外的接地引下线建议选用单接地引下线,不仅能够满足接地可靠性要求,还能够降低投资。

1.4 综合比较

综上所述,变电所的镀铜接地网方案的技术性优于钢接地网方案。

2 结论

本报告从技术性方面对镀铜钢接地方案、钢接地方案进行比较、分析,通过相关研究得到以下结论:

镀铜地网相对于钢接地网的优点:

1)镀铜地网相对钢接地网具有:导电性能优、热稳定性能好、耐腐蚀能力强、施工方便、寿命长、投运后检验维护工作量少、无污染等优点。2)采用镀铜地网,设备引下线的截面仅为250mm2,水平接地体截面仅为150mm2;相对于采用镀锌扁钢的接地网,接地体的截面大为减小,使施工成本和施工难度大幅度降低,加快了工程建设周期;3)镀铜地网采用放热焊接,确保连接点为分子结合、无腐蚀、无松弛、导电能力和原导体保持一致。并且放热焊接操作简单快捷简单,焊点美观可靠,是真正可靠、牢固、永久的连接。4)镀铜钢绞线都可以成盘或成卷供应,仓促和运输方便,并且可以连续的铺设,导体间连接点更少。相对6米/根的扁钢接地体,施工的速度更快,连接点更少,地网系统更可靠、稳定。

保护接地网 篇10

变电站接地装置是维护站内大型电力设备及运行人员安全的可靠保证与重要措施[1]。当发、变电站遭受雷击或者系统短路故障后,如果站内接地网接地阻值偏高或者材料、结构布置不合理,不仅会使得变压器等重要电力枢纽设备承受过电压造成绝缘破坏的危险,还将造成变电站内外一定区域内的电位偏高,给运行人员的人身安全带来潜在的威胁[2,3]。因此,在变电站接地网的设计及改造时,除了关注变电站接地网的接地电阻值以外,应该综合考虑材料本身对大型接地网的潜在影响。根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压[4]。

国内现行变电站接地网一般以扁钢、镀锌钢最为常见,虽然钢材料成本较低,但钢材料耐腐蚀性差的缺点使得接地网多次测量、检修、改造等二次投入增加[5,6]。近年来,为减少变电站接地网钢材料的腐蚀造成的全寿命周期成本的追加,材料成本较高的铜、铜包钢等接地材料也开始逐渐投入使用。

本文从变电站接地网铜、钢以及铜包钢接地材料实际应用存在的问题出发,对比分析了铜、钢以及铜包钢接地材料腐蚀及运行维护情况,采用CDEGS计算软件[7]对比分析了典型接地网设计中不同土壤条件和不同接地网面积下,铜、钢接地材料在接地电阻、网内电位差、接触电压以及跨步电压的具体差别,为接地网的优化改造提供一定的参考。

1 变电站接地材料的腐蚀

从实际调查情况来看,我国变电站接地网仍以镀锌钢作为主要的接地材料,在一些土壤条件比较差、腐蚀性较强的新建变电站,已经广泛使用铜和铜包钢(镀层厚度一般在0.25 mm以上)接地材料从国内外研究情况来看,铜的耐腐蚀性一般为钢的4倍以上,尽管铜接地网一次建设投资高,但基本可以做到免维护[8]。镀锌钢或者普通钢接地材料易受土壤腐蚀,个别地区使用5~7年腐蚀已近一半,近年来我国出现多起由接地网腐蚀问题酿成的安全事故,如1981年广东员村220 kV变电站、1986年广西合山电厂110 kV开关站、1989年南京热电厂、1985-1986年湖北省胡集、潜江、武钢等3个220 kV变电站、1994年四川华莹发电厂、2009年六安牵引变电站等都曾因变电站接地网腐蚀引发大面积停电,损失严重[9]。

文献[10]给出了镀锌钢和铜包钢接地体的耐腐蚀性能对比,试验结果说明在该土壤条件下铜包钢能显著改善接地体腐蚀,而镀锌钢防腐性能较差实际施工应注意到,铜包钢接地材料在施工时应避免电镀层的破损,否则将形成局部化学原电池加速内芯钢材料的腐蚀。本文对几种接地材料在变电站应用时的接地特性做简要对比分析

2 土壤电阻率对几种接地材料特性的影响

根据IEEE总结的几种变电站接地网常见事故类型,新型石墨复合接地材料在大型接地网使用时,除接地网接地电阻之外,还应着重考虑与接地网电位升有关的几个参数:网内电位差、网内电位差百分数、接触电压及跨步电压。因此,本节运用CDEGS接地计算软件对不同土壤条件下铜、钢接地网的接地特性进行对比分析。

计算选取的比接地材料电磁参数分别为黄铜、45号钢和不同直径的石墨复合接地材料,各接地材料的电磁参数及直径尺寸如表1所示

假设发、变电站采用面积为100 m×100 m,接地网网孔为10 m×10 m,地网埋深为0.8 m。选取某一边角点为注流点,入地电流取工频1 kA。变电站土壤电阻率分别取50Ω·m、100Ω·m、300Ω·m、500Ω·m以及1 000Ω·m。计算结果如下:

2.1 接地电阻对比

表2列出了铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表2可知铜接地材料的接地电阻小于钢及铜包钢材料,且三者差异随着土壤电阻率的增大而减小。这种差异性主要来自于接地材料自身电阻率的不同,随着土壤电阻率的增大,其影响呈降低趋势,这也说明在高土壤电阻率地区仅更换接地材料的降阻效果不明显。

2.2 网内电位差及电位差百分数对比

接地网网内电位差反应了接地网的散流能力,过高的网内电位差使得低压设备的绝缘破坏危险性增大,对比不同土壤条件下的铜、钢接地网的网内电位差如表3所示。

由表3可知,随着土壤电阻率的增大,不同接地材料的网内电位差在数值上均呈现出上升趋势。这是由于土壤电阻率越低,接地体中的电流越容易散流到土壤中,各点电位差越均衡,网内电势差也就越小。随着土壤电阻率的增大,石墨复合接地材料与其他接地材料网内电位差的差异减小。

接地网网内电位差百分数直观地表征接地网各测量点的电位变化梯度,铜、钢接地网电位差百分数对比如图1所示。

由图1可知,相对于铜接地网,钢接地网的网内电位差变化幅度较大,这也说明铜接地体由于电阻率低、磁导率相对较小,电流更容易散流到土壤中,使得网内各点的电位相对平均。

根据以上分析可知,针对散流性相对较差的钢接地网,需根据变电站重要电气设备的安装位置对接地网进行优化,避免网内电位差对于电气设备绝缘的潜在破坏性显得尤为重要。当钢接地网网内电位差较大时,一般可采用增设接地网均压带,在电位极大点设置垂直接地体等优化措施改善接地网电位分布。

2.3 接触电势对比

接触电压是指人站在发生接地短路故障设备旁边,距设备水平距离0.8 m,人手触及设备外壳时,手与脚两点之间呈现的电位差,是衡量接地网保障变电站运行人员的重要指标。表4列出铜、钢以及铜包钢组成的接地网在不同土壤条件下接地网的最大接触电势。

由表4仿真计算结果可知,在接地网某一边角注流的前提下,接地网最大接触电势均出现在了4个边角沿45°角外延方向上。其中铜材料接地网散流性能优于钢和铜包钢接地网,其最大接触电势小于钢和铜包钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,这种差别呈现出下降趋势。需要指出的是,接地网的接触电势与注流点位置密切相关。仍以实例所示的接地网为例,改变边角注流点为中心注流点,几种接地材料接地网的最大接触电压均降低。

对于接触电压相对较大的接地网而言,除了防患于未然,加强边角处电气设备的绝缘水平外(如增设绝缘支架等措施,设置警示牌等等),具体到接地网的优化措施包括:在接地网边角处用圆弧形接地网代替直角形接地网,在边角的接地网网格增设接地体数量尤其考虑增设垂直接地体的数量,对于新建变电站接地网,采用非等间距接地网不仅能降低网内电位差,同时可以降低接地网的最大接触电压。

2.4 跨步电压对比

跨步电压是评估变电站接地网安全的重要指标,跨步电压与网内电位差密切相关,对比铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压如表5所示。

由表5仿真计算结果可知,当接地网采用边角注流时,铜、钢以及铜包钢接地网的跨步电压为4个边角外延方向上(计算时采用梯形跨步电位)。与接触电势相类似,铜接地网的跨步电压小于钢和铜包钢接地网的跨步电压,但随着接地网土壤电阻率的增大,三者之间的差别减小。这主要是由于低土壤电阻率下各接地网能够克服接地体的屏蔽效应能散流到接地网中心,随着土壤电阻率的增大,各接地网的散流能力减弱,使得电流密度多集中在接地网周边,从而使得四周的跨步电压增大。

一般对于变电站接地网而言,虽然跨步电压的危险性比接触电压的小,但对于跨步电压超标的接地网,仍要采取接地网优化措施降低潜在危险。如采用地面铺鹅卵石、增设水泥沥青绝缘路面,在人行道附近增设均压带等方式。

3 接地面积对几种接地材料特性的影响

除了土壤电阻率对接地网的接地特性有影响之外,接地面积也直接影响着接地网的接地特性。对于土壤电阻率较高的变电站接地网,一些扩大接地面积、更换接地材料的降阻方式往往不能达到预期效果,下面对不同接地网面积下,铜、钢以及铜包钢等接地材料的接地特性进行对比分析。

取变电站土壤电阻率为300Ω·m,变电电站接地网边长为50 m、100 m、200 m和400 m,网孔设置假设均为10×10 m,埋深均为0.8 m。选取中心网孔为注流点,入地电流仍取工频1 kA。

3.1 接地电阻对比

表6列出了不同接地面积的铜、钢以及铜包钢接地网接地电阻仿真计算结果对比情况。

由表6可知,在接地面积较小时,铜、钢及铜包钢接地材料的差距不大,随着接地网面积的增大,—三者的差异性增大,这是因为接地电阻有接地网本体电阻、土壤电阻以及接触电阻组成,接地网面积增大,从而使得接地体本体电阻对接地电阻的影响越大。

3.2网内电位差及电位差百分数对比

铜、钢以及铜包钢3种接地材料接地网的网内电位差对比如表7所示。

由表7可知,随着接地网面积的增大,三种接地材料在网内电位差数值上的差异性变大。另外从接地电位差百分数可以直观地表征这一变化。

由图2可知,不同材料的接地网的电位差百分数均呈现出先下降后上升的趋势。其原因主要是接地网面积增大使得有效接地面积趋于饱和,使得边角处的电流密度减小,从而与网内电势最高点的差值表现为上升趋势。

3.3 接触电势对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的最大接触电势对比如表8所示。

随着接地网面积的增大,铜、钢以及铜包钢接地的最大接触电压均降低。同时,随着接地网面积的增大,同样受有效接地面积趋于饱和的影响,各接地网最大接触电势的差异性呈现出明显差异性。

3.4 跨步电压对比

不同接地面积的铜、钢以及铜包钢组成的接地网的跨步电压对比如图3所示

由图3可知,随着接地网面积的增大,不同接地材料的跨步电压呈现出与接触电压一致的变化特点。随着接地网面积的增大,各接地网的最大跨步电压在数值上均减小,但与其他接地材料的相对差异呈增大趋势。

4 结论

本文从变电站常用接地材料如铜、钢、镀锌钢、铜包钢等接地材料的使用成本及腐蚀问题出发,对比分析了几种接地材料在不同情况下的接地特性,主要结论包括:

(1)钢或镀锌钢材料材料成本较低,但长期耐腐蚀性能不佳,铜或铜包钢接地材料避免因腐蚀造成的二次维护成本,铜包钢接地材料在施工时应保证铜镀层的完整性,避免加速腐蚀钢芯材料。

(2)在低土壤电阻率下,铜接地材料的接地特性优于铜包钢和45#钢接地材料,随着土壤电阻率的增大,三者在接地电阻、网内电位差及梯度、接触电压和跨步电压等接地特性的差异性降低。应根据实际材料接地特性采取可靠的优化及改造措施。

(3)随着接地网面积的增大,不同的接地材料的有效接地面积趋于饱和,各接地特性之间的差别增大,铜接地材料的接地特性优势明显。

本文所述内容为变电站接地网的设计、接地材料的选择及接地网的优化改造措施提供一定参考。

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保护接地网 篇11

关键词:10kV配电网 中性点 接地方式

中图分类号:TM862 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)03(c)-0059-01

10kV配电网中性点接地方式是一个涉及电力系统各个方面的综合性问题,它与供电可靠性、人身安全、设备安全、继电保护、绝缘水平,过电压保护、电磁兼容、经济性等问题有密切关系,对电力系统的设计与运行有着重大影响。10kV配电网安全可靠供电要求高,其供电电缆化程度不断提高,电容电流不断增大,这都需要我们对其中性点接地方式进一步进行分析探讨。10kV配电网的中性点接地方式存在多种形式,各有利弊,所以需要寻求适合电网特点的安全可靠、经济合理的中性点接地方式。

1 三种不同接地方式

10kV配电系统中,中性点的接地方式基本上有三种:中性点绝缘接地方式、中性点经小电阻接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。这三种接地方式各有优缺点,特别对于小电阻接地和消弧线圈接地方式孰优孰劣问题,一直存在不同的观点。

1.1 中性点不接地

中性点不接地方式是10kV配电网采用得比较多的一种方式。中性点不接地系统发生单相接地故障时,一般认为其接地电流很小,若是瞬时故障,一般能自动熄弧,非故障相电压升高不大,不会破坏系统的对称性,故可带故障继续供电2h,从而获得排除故障时间,相对地提高了供电的可靠性。但是在发生弧光接地时,电弧的反复熄灭与重燃,由于对地电容中的能量不能释放,造成电压升高,从而产生弧光接地过电压或谐振过电压,其值可达很高的倍数,对设备绝缘造成威胁。特别是新建110kV变电站一般采用10kV电缆出线,至变电站外再登杆的形式,出线数较多、线路较长时,单相接地电容电流已比较大,若仍采用本期中性点不接地,对安全运行存在一定隐患。

1.2 中性点经小电阻接地

中性点经小电阻接地方式,即在中性点与大地之间接入一定阻值的电阻,该方式可认为是介于中性点不接地和中性点直接接地之间的一种接地方式,世界上以美国为主的部分国家采用中性点经小电阻接地方式。采用此种方式,用以泄放线路上的过剩电荷,来限制弧光接地过电压。中性点经小电阻接地方式中,一般选择电阻的值较小(工程上一般选取10~20Ω)。在系统单相接地時,控制流过接地点的电流在10~500A之间,通过流过接地点的电流来启动零序保护动作,因此可快速切除线路单相故障。中性点经小电阻接地的特点有:(1)中性点经小电阻接地系统可以配置零序过流或限流速断保护。当系统发生单相接地故障时,故障线路的零序保护可在(0.5~2.0)sec切除故障。根据电网的运行经验,零序保护动作准确率在95%以上,可及时切除故障线路。(2)由于电阻是耗能元件同时也是阻尼元件,相当于在谐振回路中串接一个阻尼电阻,由于电阻的阻尼作用,可以限制谐振过电压的形成。试验表明,当接地电阻值R≤1500Ω,基本上可以消除系统内的各种谐振过电压。(3)在中性点不接地和经消弧线圈接地的系统中,健全相的过电压水平可超过3倍相电压,对设备的的绝缘水平造成一定的危害。在小电阻接地系统中,当接地电弧第一次自动熄灭后,系统的对地电容的残余电荷将通过小电阻及时泄放,因此过电压幅值不高,不会产生很高的过电压,健全相的过电压低于3倍相电压,因此一般不会危及设备的绝缘。(4)有利于降低操作过电压,中性点经小电阻接地的配电网发生单相故障时,零序保护动作,可准确并迅速地切除线路的故障。如果发生单相接地故障的线路是架空线路,由于架空线路发生单相接地故障较多,在故障跳闸后,线路还将重合一次,根据运行经验和实测表明,无论重合闸是否成功,线路重合过程中不会引起明显的操作过电压。(5)采用中性点经小电阻接地,当系统发生单相故障时,无论故障是永久性还是非永久性的,故障线路均跳闸,因此线路跳闸次数较多;当架空绝缘导线断线,裸导线断线接触的是沙砾、沥青、混凝土等干燥地面时,由于接地电流小,零序保护由于灵敏度原因可能不动作,会导致一定程度的安全事故。

1.3 中性点经消弧线圈接地

消弧线圈是一个装设于配电网中性点的可调电感线圈,当电网发生单相接地故障时,其作用是提供一个感性电流,用来补偿单相接地的容性电流。采用中性点经消弧线圈接地方式,在系统发生单相接地时,利用消弧线圈的电感电流对接地电容电流进行补偿,使流过接地点的电流减小到能自行熄弧范围,因接地电流电容电流得到补偿,单相接地故障并不发展为相间故障,按规程规定系统可带单相接地故障运行2h。因此中性点经消弧线圈接地方式的供电可靠性,高于中性点经小电阻接地方式。中性点经消弧线圈接地的特点有以下几点。

(1)故障点接地电弧可自行熄灭,提高了供电可靠性。由于消弧线圈的感性电流对故障容性电流的补偿,使单相故障接地容性电流在10A以下,因此接地电弧可以自行熄灭并避免重燃。(2)可降低了接地工频电流(即残流)和地电位升高,减少了对低压设备的反击以及对信息系统的干扰。(3)传统的消弧线圈需要人工进行调谐,不仅会使电网短时失去补偿,而且不能有效地控制单相接地的故障电流。自动跟踪补偿消弧线圈装置则能够随电网运行方式的变化,及时、快速地调节消弧线圈的电感值,当系统发生单相接地时,消弧线圈的电感电流能有效地补偿接地点的电容电流,避免了间歇性弧光接地过电压的产生。

2 中性点接地方式的优化选择

配电网中性点接地方式是一个涉及到电力系统许多方面的综合性的技术问题,在选择中性点接地方式时,必须考虑电气设备和线路的绝缘水平,继电保护的灵敏性和选择性,供电的可靠性,以及对通信系统的干扰。综合以上分析,在配电网建设中涉及中性点接地方式的选择,可以按如下原则:中性点不接地方式对于10kV配电网具有运行维护简单、经济,单相接地时允许带故障运行2h,供电连续性好,接地电流仅为线路及设备的电容电流等优点,但该方式对于电网电容电流及负荷水平有严格限制,超过一定数值将引起电弧接地过电压,因此使用范围有限。中性点经小电阻接地能快速切除故障,过电压水平低,不易发展谐振过电压,可采用绝缘水平较低的电缆和设备。可采用金属氧化物避雷器减少绝缘老化,提高电网及设备可靠性,减低火灾事故概率。但应考虑供电可靠性要求、故障时瞬态电压和电流对电气设备的影响、对通信的影响和继电保护技术要求、本地的运行经验等。对于电缆和架空线路混合的配电线路,接地故障发生在架空线路部分则非永久性故障的可能性较大,发生在电缆部分则大多为永久性故障,这种网络的电容电流较大,应采用中性点经消弧线圈接地方式,补偿后单相接地故障的电流应小于10A。并应优先采用自动跟踪补偿消弧线圈,对于非连续调节的自动跟踪补偿消弧线圈,其脱谐度应小于5%,对于连续调节的自动跟踪补偿消弧线圈,其脱谐度应小于2%。

3 结语

保护接地网 篇12

随着大容量、高电压电网的不断出现,系统接地电流越来越大,发变电站接地网上电位升越来越高。为保证设备及人身安全,对接地网的可靠性提出了更高的要求。而接地网接地电阻的测量结果往往受诸多因素影响,因此减小各干扰因素的影响对准确测量接地网接地电阻至关重要。

1 对发变电站接地网接地电阻的要求

接地装置的接地电阻包括接地网对地电阻和接地线电阻两部分,其值等于接地装置对地电压与通过接地极流入地中电流的比值,它与土壤特性及接地网的几何尺寸有关。为了保证短路电流及雷电流的安全疏散,要求接地网的接地电阻值较低。有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻应满足[1]:

式中,R为考虑季节变化的最大接地电阻,Ω;I为计算用的流经接地装置的入地短路电流,A。

2 接地电阻的测量

2.1 试验方法

采用传统的工频大电流法时,试验频率易受外界干扰,仪器不能够准确采集试验信号。为了减小测量误差,必须加大试验电流,以提高信噪比。当大型地网接地电阻很小而外界干扰较大时,工频大电流法测试结果的可信度大为降低[2]。文献[3]分析了大电流法和异频法对同一500kV变电站接地电阻的测量结果,表明异频法测试结果重复性好、可信度高。

异频法采用偏离工频的异频电流信号,分别用高于和低于工频的电流各测量一次,然后换算至工频时的电阻值。由于电流频率不一致,现场的电磁环境对测试结果的干扰大大降低[4]。异频测试技术的核心是有效消除外界干扰,完整提取试验信号。试验信号频率偏离工频较远时,消除外界工频干扰比较容易。

2.2 试验设备

异频法测量接地电阻的设备主要由大功率信号源、耦合变压器、可调频万用表组成,与大电流法相比,具有试验设备轻便、频率可调、信号源稳定、抗干扰能力强等优点。

2.3 测试结果分析

表1为某2×600MW火力发电厂接地网接地电阻的测试结果,电流极与地网边缘的距离为3 000m,注入电流为5A。

由表1可见,电压极位置在1 800m时,变化率最低,即DL/T 475—2006《接地装置特性参数测量导则》所述的曲线平坦处(零电位点),该接地网接地电阻值为0.131Ω。

测试中应当注意以下几个问题:

(1)电流极与接地网边缘的距离dGC应为被试接地网最大对角线长度D的4~5倍,远距离放线有困难时,土壤电阻率均匀地区dGC可取2D,土壤电阻率不均匀地区可取3D。

(2)由于受现场地形影响,电压极与电流极成角度布线存在困难,因此同路径布线时应使电流极、电压极引线间距保持在10m以上,以达到减小导线间互感的目的[5]。

(3)不宜只在0.618dGC处选取电压极,须在0.618dGC处每隔5%dGC从正反两个方向验证零电位点(测点一般大于5个),测试中通过移动电压极来测试不同点,并绘制接地电阻变化趋势图。

3 影响测量结果的因素

3.1 土壤潮湿情况

接地电阻的大小与土壤潮湿程度密切相关。土壤潮湿时,电阻率较低,扩散电流在地表形成的电压值较低,接地电阻测试值会低于真实值,因此应用一个合适的季节系数进行修正。接地网接地电阻的测试应尽量在土壤干燥的情况下进行,避免在雨后等土壤潮湿的情况下进行。

3.2 接地网的规格和尺寸

理论上接地极的无穷远处才是零电位点。文献[6]建议电流极要地网边缘的距离为地网最大对角线长度的4~5倍。当dGC太短时,测得的接地电阻值不存在平坦段,无法得到真实接地电阻值。某水力发电厂2008年接地网接地电阻测试值为0.272Ω,dGC为1 200m,2011年测试值为0.578Ω,dGC为2 000m。两次测量结果不同是由对地网大小的认识不一致造成的,所以正确认识接地网大小,准确计算接地网对角线长度,对真实、正确测量接地网接地电阻至关重要。

3.3 线路避雷线、杆塔与接地网相连

许多发电厂、变电所运行时,接地网往往与线路避雷线相连,以增加疏散短路电流的能力。基建施工中,施工人员也常将主接地网与线路终端杆塔的接地连接在一起。试验接地电阻时,建议断开主接地网与线路避雷线、杆塔的连接,以得到真实的接地电阻值,否则,会从测试结果得出接地网运行良好的假象,给电网安全稳定运行埋下隐患。

3.4 大地的集肤效应

大地对电流的集肤效应表现为频率越高,电流在地中的穿透能力越弱,越接近地面,电流密度越大。集肤效应使测到的接地电阻附加了一个与测试频率有关的阻抗分量,其附加电阻与被测接地装置和电流极间的距离及电源频率成正比[7]:

式中,f为电源频率,Hz;S为电流在地中流过的距离,m。

设频率为45Hz,电流极距离dGC为2 000m,则附加电阻为0.09Ω。大型接地网接地电阻设计值往往较小,一般小于0.3Ω,附加电阻会给接地电阻的测量带来较大误差。

3.5 金属管道、构筑物

使用电位降法测量接地电阻时,如果在电压极移动路径上存在与之平行的金属管道或构筑物形成的接地网,那么绘制出的接地电阻曲线会在金属管道、构筑物形成的接地网距离范围内出现非常平坦的部分,该部分与整个曲线的连接是有不连续性的。依照选择曲线上平坦段对应的电阻值作为地网的接地电阻的原则,则会得出不真实的接地电阻值。在2011年对某2×300MW火力发电厂接地网接地电阻进行测量时,先后于不同布线方向测得电阻值0.627、0.341Ω。经了解,后一次测试时电压极移动路径上埋设有金属引水管道。所以,合理选择布线路径,避开地下金属管道、构筑物地网是正确测量接地电阻的必要条件[7]。

3.6 长距离导线间的互感

由于受地形的限制,电流极、电压极往往不能实现三角形(两者夹角为30~45°)布线。而直线布线由于电压线与电流线的长距离平行,两者间的互感会使测试结果产生一定误差。文献[5]以平行距离为1km、相距2m的架空线为例,取土壤电阻率为5 000Ω·m,互感为j0.499Ω,假设接地电阻实测值为0.5Ω,加入互感影响后的实际值为0.707Ω,增幅41%。在实际操作中,应当使电压线、电流线的距离保持10m以上,避免穿越交叉[2,7]。

3.7 外界电磁环境

大电流法为减小电磁干扰往往采取增大测试电流、倒相等措施。异频法测试的外界干扰主要有谐波电流引起的电压极测量引线上的干扰电压和地中干扰电流的压降[8]。为消除电压测量引线上的干扰电压,现场布线时要尽量避开高压输电线路,避免与之长段并行,与之交叉时垂直跨越[6]。

4 结束语

(1)与工频大电流法相比,异频法能够消除工频干扰,减小测量误差,提高测试结果的准确性。

(2)测量接地电阻时,应对零电位区域进行验证。选择0.618dGC作为电压极,须每隔5%dGC从正反两个方向验证零电位点(测点一般大于5个)。

(3)布线过程中应考虑互感影响,电压线、电流线须“各行其道”,布线应避开引水管道、构筑物形成的接地网。

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