临时接地棒的改进（共6篇）
临时接地棒的改进 篇1
临时接地棒是电力施工作业接地使用的必备安全用具。使用临时接地棒时, 规程要求接地棒埋深不小于60 cm。但目前使用的接地棒棒体表面平滑, 在施工作业时, 遇到干硬土地、粘黏、冻土层就难以楔入, 而在拆除接地棒时, 由于棒体埋深在60 cm, 拔不出时就不得不丢弃。
河北省涞水县供电公司明义供电所员工邵文革充分利用长期在一线施工作业的体会, 总结经验, 经过多次反复试验, 成功制成“螺旋式临时接地棒”。该接地棒截取直径20 mm的圆钢0.8 m作为棒体, 棒体车出螺丝, 可旋转楔入。制作工艺要求为: (1) 在圆钢上用车床车出梢度为1.5°, 螺距为6.0 mm, 螺纹深度为2.5 mm的螺丝扣; (2) 在圆钢未车螺丝扣的一端, 50 mm和72mm处打出直径为9 mm的两个圆孔 (用于用8 mm的螺栓与接地线连接) ; (3) 在加工好的接地棒顶端横着焊接一段钢管作为接地棒手柄, 并将棒体做好防腐处理; (4) 在螺丝扣长度0.61 m处用红漆做好深度标志。
螺旋式临时接地棒与普通接地棒相比较实用性更好。一是普通接地棒由于棒体平滑, 接触面小, 接地电阻大, 改进后的接地棒, 增大了棒体与大地的接触面积, 接地电阻阻值下降了约26% (当地实测统计) , 避免了感应电压、泄漏电流等对施工作业人员的伤害。二是由于可以旋转楔入, 楔入和拔出接地棒省时省力, 操作简单。在相同的施工环境和条件下, 使用该接地棒的工作效率较普通接地棒提高了1倍。
螺旋式临时接地棒的应用 篇2
目前,常用的临时接地棒在土地干硬的地方不容易楔下去,用大力楔很容易把接地棒顶端打坏。尤其是遇到硬质土地和冬季冻土层施工作业时,临时接地棒根本无法楔入地下,即使勉强楔入也很难达到要求的深度,与大地接触面积减小或接触不良,进而引起接地电阻增大,既不符合规程要求,又容易产生事故。而且还存在工作结束后接地棒很难拔出,有时只能丢弃的现象。
笔者现介绍一种螺旋式临时接地棒,可以快捷装设和退出,有效解决上述问题。在楔入时,它可以方便地按顺时针旋转,轻松入地;工作结束时按逆时针旋转,轻松退出土地。
2 螺旋式临时接地棒的制作方法
(1)截取直径20 mm的圆钢0.8 m。
(2)用车床把圆钢调出长度为0.6 m的锥形螺丝扣,其稍度为1.5度,螺距为6.0 mm,螺纹深度为2.5mm。
(3)在圆钢未调螺丝扣的一端,用锻造机锻打出20 mm×10 mm×150 mm的长方体。
(4)在长方体一端50 mm及72 mm处打出直径为9 mm的两个圆孔(用8 mm的螺栓与接地线连接用)。
(5)截取直径20 mm的钢管250mm长一段,40 mm长一段。用锻造机将40 mm长钢管锻打成22 mm×12mm×40 mm空心长方体,把空心长方体焊接在长度为250 mm的钢管中间,这样便做成了临时接地体的操作手柄横柄。
(66)临时接地棒与横柄做好后,再做镀铬防腐处理。
(7)做完防腐处理后,在螺旋式临时接地棒螺丝扣上方0.61 m处用红漆做好深度标志。如图1所示为螺旋式临时接地棒实物图。
3 螺旋式临时接地棒的使用方法
(1)使用时将横柄插入临时接地棒上端按顺时针旋转,临时接地棒很容易进入土地。
(2)工作结束将横柄插入临时接地棒上端按逆时针旋转,临时接地棒很容易轻松退出土地。
4 螺旋式临时接地棒的应用效果
临时接地棒的改进 篇3
目前,国内电力企业,尤其是各地方供电局十分重视配网改造和检修工作前后对临时挂接地线的检测和查找工作。配网作业前,需要挂接接地进行牢固接地,以保护检修人员和设备安全,作业完成后,需要在合闸送电前,及时拆除掉所有的临时挂接地线,恢复送电。配网线路或设备作业完成前后,都需要严格按照工作票或通过电话随时与电力调度部门联系停电的线路或设备,待拆除所有安全措施后,再报告电力调度部门,由其调度送电,恢复系统供电[1,2,3,4]。由于整个过程主要依靠操作票制度和现场作业人员对操作规程的执行程度,因此,易存在漏洞和误操作的可能性,尤其是漏拆临时挂接地线,导致“带地线合闸送电”这一恶性事故发生。据不完全统计,每年我国在110k V以下配电网发生带地线合闸送电的事故依然频繁,其中,各种恶性误操作事故大概占到25%左右[5,6,7]。对于10k V配网线路,在我国覆盖面广、数量众多,其检修位置不固定,因此,在10k V及以下低压配电网中发生漏拆接地线的概率远高于有接地点在线监测系统的高压或超高压输电网。2010年10月份,我国某市地方供电公司发生了一起因调度人员认为疏忽、漏项操作造成10k V线路带接地线送电的恶性误操作事故。
基于此,有必要对配网线路临时挂接地线的接地状态进行检测,本文从检测接地电阻角度出发,利用国内外先进的电阻测试仪对配网线路接地电阻进行测试研究,以寻找最佳的接地线接地状态检测方案。经调研和查阅文献资料,目前国内有关预防挂接地线合闸的研究主要集中在接地线管理系统的搭建方面,少部分集中在防接地线合闸装置的研发上。
其中,文献[8]探讨了分布式电源接入对小电阻接地系统零序电流保护影响的机理,分析指出设置合理的并网变压器中性点接地阻抗值,可减少分布式电源接入对配电网保护带来的影响;文献[9]对城市配网典型接地方式进行了分析,并对零序电流保护应用进行了研究,分别对中性点经消弧线圈接地以及经小电阻接地方式下的现场应用的改进提出了新方法;文献[10]则进行了基于风险评估的配网防误分析研究;文献[11]提出了基于改进拟态物理学算法的配电故障区段定位,仿真结果表明其在定位准确和容错性方面有较大优势;文献[12,13,14]针对临时接地线的管理和监控问题,分别开发了临时接地线综合管理系统或可视化系统,可实现对临时接地线的科学、有效管理,这些管理系统可以将GPRS,GPS,GSM等通讯手段,以及远程视频、超声波测距和RFID等技术应用到系统中,通过移动接地线的状态识别经通讯手段传给管理系统,工作人员根据管理系统信息进行判断并做出决定,但其对于管理的规范性和管理系统的普及性要求较高,实施起来整个过程较繁琐,且只是线路中的常规接地能检测到,很难控制恶意接地等意外情况,比如通过细铁丝接地,管理系统就无法检测其接地情况,另外,通讯技术有限,尤其是偏远的农村和山区,系统可能会出现信号不良,影响判断。文献[16,17,18,19,20]则分别设计或开发了接地线在线监控系统,可用于检修人员和管理人员在进行操作、检修作业时对现场接地状态的掌握,防止发生输电线路带地线合闸恶性事故的发生,确保正常的检修流程,但这些监控系统,如前所述,大多实施起来整个过程比较繁琐,很难监控到恶性接地情况,在偏远山区或农村较难应用,影响判断结果。针对接地线状态可视化操作,文献[21]设计了基于通用无线分组业务(GPRS)网络的电力检修作业挂接地线状态监测装置,选用超声波测距的方法来检测接地线的挂接状态,并使用串口摄像头对检修作业现场采集,通过MC55模块以GPRS方式传送监控和图像数据,从而实现可视化管理,该可视化监控系统虽可更好地显示作业点挂接地线的实时信息,但受制于通讯技术,针对偏远山区和农村的接地线状态监控,存在一定困难;而文献[22]针对作业现场临时接地线挂接状态监测需求,设计了基于RFID和Zigbee的作业现场接地线管控系统总体架构,确定了各个部分的功能,通过运行测试,证明系统具有一定的工作可靠性,可在一定程度上提高变电站管理的信息化水平。
针对目前对配网线路接地线挂接状态的检测研究,本文利用国内外先进的电阻检测仪对配网临时挂接地线的接地电阻进行测试研究,包括对接地电阻影响、感应电压及其抑制措施、感应式注入方式等的研究分析和试验验证,通过大量的现场试验,给出了四种检测方案,并通过比较分析,确定了一种合理的接地线状态检测方案,即直接信号注入的检测方案,为后续开发接地线状态检测硬件装置提供了技术方案和研究基础。
1 接地电阻仪测试情况
1.1 接线方式和检测原理
分别在肇庆两施工地点,初步构想是利用接地电阻检测仪,在保留最后一组接地线的情况下,对输电线路进行电阻测量判断是否有漏拆除的接地线。通过电磁感应注入信号的方式,分别就存在额外接地点和不存在接地点的情况做了试验。为了证明方法的可行性,采用法国CA6415和美国FLUCK1625接地电阻检测仪,检测方式如下图1所示。
基于图1,等效检测电路及检测原理如图2所示。
1.2 试验结果说明
共进行了两组现场试验,进行第一组试验时,现场试验有一处接地点在山腰上,施工点附近多加了一处临时接地线,试验时临时接地线未拆时,测试接地电阻约490~620Ω;临时接地线拆除后(也就是远方接地点在山上时),仪器无法测量。试验说明了施工现场接地情况复杂多样,当接地土壤为岩石或山丘时,接地电阻比较大,增加了检测难度。
第二组试验时,如图1(a)所示,试验现场有4个杆塔,每个杆塔相距约为60m,在挂接地线时,工程施工人员直接将临时接地线的一端与杆塔的固定线连接,为了保证安全,在靠近施工地点(第三杆塔)增添了一处接地线。
试验步骤:(1)只在第一个杆塔和第三个杆塔所在位置挂接地线,利用钳形接地电阻测试仪测得的电阻值为80Ω;(2)然后在第四个杆塔所在位置也接地,发现测得电阻值仍然为80Ω;(3)再将第三个杆塔上的接地线拆除后进行测量,发现此时没有测得电阻值,即电阻值超出量程。
1.3 试验结果分析
分析试验结果前,先简单阐述一下接地电阻测试的原理。接地电阻是指电流经过接地体进入大地并向周围扩散时所遇到的电阻。大地具有一定的电阻率,如果有电流流过时,则大地各处就具有不同的电位。电流经接地体注入大地后,它以电流场的形式向四处扩散,离接地点愈远,半球形的散流面积愈大,地中的电流密度就愈小,因此可认为在较远处(15~20m以外),单位扩散距离的电阻及地中电流密度已接近零,该处电位已为零电位。
在原土层内直接设置接地极模拟电位梯度为圆形,由于接地极与土壤的接触面积与半径成正比的,而接地极的接地电阻主要集中在2倍的导体长度范围内,接地模拟圆上限取2L,下限取导体半径,则有
式中,ρ为土壤电阻率,L为接地体长度,d为接地体直径。现场试验可能会遇到各种类型的土壤,几种常见的土壤电阻率ρ如表1所示。
基于式(1)和表1,对接地电阻进行估算。对于2400Hz的信号,由于配电线路杆塔距离很短,四个杆塔的最大距离为180m,按照理论计算,线路的阻抗应该是很小的。具体计算如下:配电线路型号取LGJ-70,其直流电阻约为0.45Ω/km,电抗约为0.3Ω/km,电纳约为3.7×10-6S/km,对于180m的线路,直流电阻约为0.08Ω,电抗约为0.05Ω,电纳较小,可以忽略不计。由此看来,线路的阻抗是很小的,使用电阻仪测得电阻值的主要是接地电阻,其实也就是大地电阻,现场线路简单示意图如下图3所示。
假设接地体长度为0.6m,直径为0.1m,对于土壤电阻率为100Ω·m时,接地电阻为84Ω,而土壤电阻率为1500Ω·m时,接地电阻为1250Ω。可见土壤电阻率较大时,测得的接地电阻值会超出仪器测量范围。
1.4 试验结论
(1)现场存在两个问题:施工过程中,为了方便,往往通过将接地线夹在电杆稳固线上的方式接地,此种方式容易出现不良接地的情况,且电杆稳固线斜插入地,接地电阻相对较大。当出现接地电阻大的情况,超过仪器测量范围,因此试验过程中无法得到测试值;
(2)输电线路构成回路时,由于磁场感应存在比较大的干扰信号,接地电阻检测仪没有设计针对此类强干扰电流的处理方法,即使有显示检测阻值,其结果也不能作为参考;
(3)我国10k V配网,特别是对于农村配电网,通常是采用中性点不接地方式,对于10/0.4k V变压器只是低压侧是接地的,即0.4k V一侧采用三相四线制,在采用三相并联输入信号的方式时,可以忽略变压器的影响;
(4)根据调研了解的情况,对于10k V线路,在无接地线接地的情况不允许直接操作,因此初步打算在拆除地线时,通过对最后一组接地线注入信号的方式检测线路是否还有额外未拆除的接地线。此方式虽然保证了安全,却无法检测到相间短路的情况;
(5)现场接地情况随环境的变化而变化,可能存在较大接地电阻的情况,因此通过钳形互感器感应的方式不适用于接地线的检测,需要直接往线路中注入较大信号。同时现场可能出现的接地电阻阻值需要后期反复有针对性的试验确定;
(6)输电线路受感应电压的影响,可能存在干扰信号,同时由于长距离输电线路充电电容的存在,需要选定特定频率范围的注入信号,并且可以调节频率范围,同时通过硬件或软件滤波对采集信号进行处理,结合特定智能算法,增加检测精度,排除干扰影响;
(7)普通的接地电阻检测仪,一般测量时注入信号的频率比较高,且频率固定,只适用于接地电阻的测量,不适用于接地线状态的检测;同时其检测范围有限,对于复杂和远距离接地的情况无法测量;在接地线状态的检测情况中,线路中存在着干扰信号,其值甚至可能大于接地电阻检测仪需要采集的电流信号大小,使得接地电阻检测仪无法正常测试。另外,市场上接地电阻检测仪检测频率过高,增大了输电线路分布电容的影响,同时高频率下线路阻抗很大,加上接地电阻检测仪器功率不够,因此,很难直接应用到输电线路接地线检测上。
2 接地电阻的影响试验验证
基于前面接地电阻仪实验和对耦合接地电阻影响的PSCAD仿真建模分析,为了验证接地电阻大小对注入信号的影响,使用额定值为10V,频率为400Hz的正弦波电源作为信号源,进行试验分析,如下图4所示。
试验结果表明,接地桩等效电阻与接地桩之间的距离有关,在20m内,接地桩等效电阻随着距离的增大而增大,超过20m后等效接地电阻值几乎不变。同时,根据试验土壤条件,可以推断实际检测环境下接地桩等效电阻值范围可能在400Ω~2000Ω。
3 感应电压测试及抑制措施试验验证
针对同杆并架输电线路中存在较大感应电压的情况,特制了一个接地电阻盒,就耦合电阻对感应电压的抑制作用进行了现场试验,详细情况描述如下。其中图5为接地桩和输电线路接地线,图6为自制的接地电阻盒和试验现场图。
图7为现场试验测试波形图,从现场试验所记录的波形可以看出,同杆并架情况下,检修输电线路受运行线路的影响,恶劣情况下感应电压可高达近500V。采用耦合电阻接地后,随着接地电阻的减小,对感应电压的削弱效果越明显。同时注入弱信号时,从所拷贝波形看出,在远方接地时线路中的电流比较大也比较明显,工频电流信号受到了耦合电阻的抑制,远方不存在接地线时,线路中仅存在微弱的电容电流信号。
4 针对两种测量法进行现场试验验证
对于感应电压注入测量法,利用一台国产的双钳接地电阻仪,在肇庆供电局的培训基地进行了试验,试验的情况表明在输电线路回路中不存在干扰的情况下,感应电压注入测量法是可行的。
对于直接注入法,由于需要接地桩,为了验证接地桩的接地电阻的大小及其实际的检测效果(电压、电流值),使用额定值10V,频率400Hz的正弦波电源作为信号源,进行试验分析,试验结果表明,接地桩等效电阻与接地桩之间的距离有关,在20m内,接地桩等效电阻随着距离的增大而增大,超过20m后等效接地电阻值几乎不变。同时,根据试验土壤条件,可以推断实际检测环境下接地桩等效电阻值范围可能在400~2000Ω,也就是说采用10V信号源的情况下,注入电流可能在1-20m A级别。现场试验数据如表2所示。
5 基于现场试验确定四种接地线检测方案
基于现场试验,确定4种接地线检测方案。其中,
方案一:保留一组接地线,通过钳形电压互感器,利用电磁感应注入电压检测信号,以确定是否存在额外的临时挂接地线。该方案检测原理如图8(a)所示。
方案二:利用绝缘棒将检测装置与配网线路相连。该方案检测原理如图8(b)所示。
方案三:保留一组接地线,在接地线与接地极的连接处接入电压源,电源的另一接地端与接地极相距的距离应不小于20m。该方案检测原理如图8(c)所示。
方案四:在方案三的基础上,将原来的单相注入改为三相电压信号注入,但需要改造接地线。该方案检测原理如图8(d)所示。
四种检测方案优缺点对比如表3所示。综上,经过大量现场调研和试验研究,确定了如图8所示的四种检测方案,通过比较,认为最终可采用方案一和方案二。其中,方案一采用感应式测量方法,在实验室经试验,可以很好地检测出接电线的状态,但在现场测量过程中,比较容易受到强电磁干扰和复杂的电磁环境的影响。因此,最理想的是方案二,该方案采用直接注入式检测方法,基于该方法,研制了试验原型样机。样机通过直接注入式方法,将多个变化的中频段信号(试验过程中发现间谐波信号效果更好)注入到待测线路进行检测,检测回路由样机、样机接地线、大地、临时挂接地线、待测线路等构成,样机逆变桥发射功率足够的变频信号到待测回路,由高精度采样芯片不断对检测回路的电压和电流进行采用,然后利用冗余判据法和阻抗法,判断临时挂接地线的状态,并计算临时挂接地线接地点与测量点间的距离,该距离值可辅助检修人员查找临时挂接地线。利用方案二可检测出临时挂接地线单相接地、两相接地、三相接地和相间短路等接地情况。
6 总结
配电网临时接地线检测方法的研究 篇4
临时接地线的挂接和拆除对配网线路停电改造和检修工作至关重要,在改造或检修工作完成以后和恢复送电之前,必须把包括原来人为设置的地线在内的所有安全措施拆除才能恢复系统供电[1]。否则,就会发生“带接地线合闸送电”的恶性事故,轻则给相关输变电设备带来严重短路冲击而造成设备损坏,重则造成电网事故或者人身伤亡事故。2010年10月31日15时49分,云南电网普洱供电局镇沅供电公司发生一起因调度人员人为疏忽、漏项操作造成的10 k V线路带接地线送电的恶性误操作事故[2]。据专著《电气误操作事故100例及原因分析》统计[3],从2003年到2009年,全国在110 k V以下配电网带地线合闸送电的恶性事故依然频繁发生,约占到各种恶性误操作事故的25%左右。10 k V配电网线路数量非常多、覆盖面广,并且检修位置不固定,因此,低压配电网发生接地线漏拆除事件的概率要远大过有接地点在线监测系统的高压输电网。显然仅仅依靠操作票制度无法完全杜绝此类事故,特别是对于人员素质和技术水平相对落后的农村和山区配电网而言,此类事故发生的风险更高,因此必须依靠先进技术手段来解决此问题。
目前国内电网主要采用微机“五防”装置来防止一些误操作行为,但还存在严重不足[4]。而在高压输电网和变电站中已有为数不多的接地点检测装置或监测系统,但现有装置对于110 k V及以上高压输电线路的接地点检测准确性较高,应用于低压配电网检测则准确性较差。同时,这类检测装置研究或仅面对高压输电网、或原理过于简单而不适合配电网复杂的接地特性、或选择的耦合元件造价太高,或是对应用的场地有严格要求[5,6,7,8,9],都对配电网没有太大实际应用价值。因此,本文依据信号注入法[10]首次提出了两种安全有效的接地线检测方案,研制了相应的便携式接地线智能检测装置,并通过PSCAD/EMTDC建模仿真研究和现场试验验证了其可行性。
1 接地线状态检测方法
《电业安全工作规程(电力线路部分)》中规定在对线路进行作业时要求在停电状态下挂接地线后方可进行操作[11],因此本文所提出的两种检测方法都是利用最后一组未拆除接地线进行检测,确定线路上无额外接地线的情况下再断开或拆除最后一组接地线,从而避免“带地线合闸”事故的发生。
1.1 直接注入电压测量法
由于接地线一般都是短接三相线路后通过一根铜线连接到接地体,所以可以将电压信号源一端通过直接与接地体连接,另一端由辅助测试桩与大地连接,此方法的原理图如图1所示。
当存在额外的接地线时,两组接地线构成回路,所检测的电流值I为
化简后为
式中:R1、R2、R3是接地电阻;Z为一相线路阻抗。
而当不存在额外接地线时,因无法形成回路,电流I≈0。因此,通过电流钳检测电流情况即可判断是否有额外的接地线存在。
1.2 感应电压测量法
直接注入电压测量方法注入信号强,检测方便,但需要额外布置辅助地极,受辅助接地极接地等效电阻的影响比较大。当出现临时接地线所在地土壤等情况导致接地电阻较大或人员操作不规范导致接地线没有良好接地时,直接注入电压测量法显然不适用。而感应电压测量方法正好弥补了这一缺点,检测方法更为简单方便,其测量原理如图2所示,其原理是:一般临时接地线首先短接三相线路,再通过一根导线连接接地桩接地,利用双钳在其中两相短接线上进行测量,判断是否构成回路。
当存在额外的接地线时,相间构成回路,电压钳会在被测回路内感应产生一个恒定交流电压U,所检测的电流值I为
式中:R1、R2是接地电阻;Z为一相线路阻抗。即使R2或R1无穷大,依然构成相间回路,可有效排除接地电阻的影响,此时即使额外的接地线不良好接地亦可被检测出来。
当不存在额外接地线时,线路不能形成回路,电流I≈0。所以通过电流钳检测电流情况也可判断是否有额外的接地线存在。
双钳检测法排除了因辅助接地极错综复杂情况的影响,具有测试方便、操作安全等优点。但由于感应电压信号比较弱,容易受干扰信号以及增益放大回路噪声的影响。
2 相关仿真研究
针对前文所提出的两种方案,考虑包括输电线路感应电流、空载变压器及同杆并架等问题对接地线状态检测的影响,本文采用仿真软件PSCAD/EMTDC搭建相关模型对所提方案进行仿真研究,以选择合适的注入信号频率,同时验证检测方法的有效性。
2.1 PSCAD/EMTDC模型搭建
本文所搭建的配网线路带接地线的检测模型如图3所示,其主要模块是架空线路、变压器和接地线。架空线路选用频率决定参数模型Frequency Dependent(Phase)Model,该模型是最为先进和精确的传输线时域分析模型[12]。变压器取型号为S11-100/10,绕组联结组号为Yyn0,空载损耗200 W,负载损耗1 500 W,短路阻抗为4.0%,空载电流为1.0%。接地线在此用一个接地电阻代替接地线,由于接地电阻的规定阻值为不大于4Ω,仿真时将其选为2Ω。在仿真中以三相接地故障模拟接地线的存在。
2.2 注入信号的频率影响
输电线路有分布电容存在,而其容抗大小与频率以及线路的长度有关。考虑测量最大范围的极端情况,仿真时就线路长度取50 km。为了区分临时接地线存在与否的不同,在0.1 s利用接地故障进行模拟,仿真注入信号电压为10 V。图4所示的仿真结果是暂不考虑变压器时信号频率分别为200 Hz,400 Hz以及800 Hz时的检测电流波形。
从仿真结果可知频率很高时,即使有额外接地线存在,检测电流很小,甚至比没有接地线时还小。原因是线路上频率越高分布电容容抗越小,当总的容抗小于接地电阻就会出现上述结果。因此,注入的信号选择低频信号,但又因感应电动势的大小与信号频率有关,信号频率不能太小。测量时还受到现场工频及谐波信号的干扰,为了方便二次电路滤波,注入的信号频率应选择在工频n次谐波和n+1次谐波之间。经过相关仿真结果分析后,选择注入的信号频率为420 Hz较合适。
2.3 空载变压器的影响
因实际检修线路上是可能有空载变压器,需要对其影响进行分析。由于10 k V的配网中性点接地方式是中性点不接地,因此对于直接注入电压信号的方法无法构成回路,变压器对于此检测方法是没有影响的,但对于感应电压检测法,感应的电动势与变压器绕组是可以形成回路的,所以有必要仿真分析变压器对此方法造成的影响。
变压器于0.1 s时投入,图5为注入信号在不同频率下的仿真结果,从中可以看出,由于变压器的励磁阻抗很大,其对于接地线的检测几乎是没有影响的,可以忽略空载变压器对于所提两种测量方法的影响。
2.4 磁场感应电压的影响
在实际线路检修过程中是有同杆并架的情况存在,因此存在感应的干扰信号。同时,当周围设备有变化的电流或电压时,也会在周围产生变化的磁场,而变化的磁场又会在输电线路上产生感应电压。在没有挂接地线时,文献[13]通过仿真发现在停运的一条线路上是有较高的感应电压,峰值达到200 V。在接有接地线以后,感应电压明显减少到接近于零电位,同时接地线上有感应电流流过,仿真结果显示感应电流的有效值约为10 m A,此值可能与所提的两种测量方案的采集电流在同一个数量级,为排除该感应电流的影响可在二次电路滤波将工频及其谐波滤去。
3 装置硬件结构设计
对于所提的检测方法,通过对仿真结果进行分析,最终所研制的硬件结构原理图如图6所示。
所设计的接地线状态检测仪主要由数据处理芯片TMS320LF2407、电压电流取样电路、抗干扰电路、带通滤波电路、PWM输出驱动电路、信号源发生器、电池电源监测电路、液晶显示和按键功能模块组成。
电压源发生器由DSP芯片自带的PWM控制模块控制开关管的驱动,提供10 VA的420 Hz正弦波电压。数据取样模块包括电流互感器、运算放大器和二阶滤波器,其中电流信号由电流互感器取样,电压信号通过耦合分压取样,采用多级滤波、逐级放大的方式,有效抑制干扰信号和噪声的影响,并通过DSP芯片控制量程切换电路自动改变增益放大倍数,保证各等级信号的测量线性度和精度。数据取样模块与DSP芯片A/D转换模块连接,进行数据采集。数据分析判断模块主要包括树状数字滤波、电压电流分析计算及智能判断几部分,主要由DSP数据处理芯片完成。
4 现场试验结果
为了验证所研制仪器的检测效果,项目小组在肇庆怀集县某变电站某进行了相关测量。具体测量过程为:首先断开变电站某条10 k V线路,并在变电站端及约4 km远方配变高压端挂接临时接地线,分别检测远方存在接地线和拆除接地线的情况。试验过程中电压电流波形如图7所示,所使用的测试方法是直接注入电压测量法。
从试验所采集的信号可以看出,远方存在接地线时,线路中残存有50 Hz的干扰信号,当回路中注入约5.6 V电压信号时,线路中存在叠加在工频信号上的电流信号,通过检测回路和DSP数据处理芯片进行滤波处理后即可判断输电线路是否因远方接地而构成回路。而当远方接地线拆除时,工频干扰信号减弱,线路中仅存弱小的电流信号,其主要由分布电容所致。同时也可以看出输电线路上的配变对所提检测方法几乎没有影响,现场试验结果与仿真结果一致,因而本文所提的检测方法和所研制的检测仪器可有效判断线路中是否存在额外的临时接地线,具有推广价值。
5 结论
本文为线路检修时临时接地线状态的判断提出了两种测量方法,并利用PSCAD/EMTDC软件仿真和现场试验验证了检测方法的有效性。所提出的两种测量方法简单实用,与目前所提出的技术手段相比,无需大规模高成本地整改,容易推广实施,并且还可以配合其他的接地线管理系统或方法来预防带地线合闸送电,以消除人为因素造成恶性事故的隐患,为电力设备的安全运行和人员安全提供可靠保障。
摘要：针对配电网作业过程中还存在“带地线合闸送电”恶性事故发生的情况,首次提出了两种基于信号注入法的安全方便的检测方法:直接注入电压测量法和感应电压测量法。利用PSCAD/EMTDC搭建模型对可能影响检测效果的相关问题进行了大量的仿真分析,包括信号频率、空载变压器、磁场感应电压等方面的影响。根据仿真分析结果研制了一台临时接地线状态检测装置,并通过现场试验验证了所提方法的可行性,所研制的检测装置具有检测安全、操作简单及易推广等优点。
临时接地棒的改进 篇5
目前变电站临时接地线管理普遍缺乏成熟的技术方法。例如采用GPS卫星定位等技术, 不仅配套繁杂, 成本高, 受场地影响大, 而且只能实现对接地线使用状态的监视, 不能规范强制接地线正确地存取、装设和拆除等操作。另外, 有些系统仅仅解决了装设地点接地线的状态判断, 不能有效控制临时接地线存取、装设地点的正确性, 也不能对接地线的使用记录进行详细登记。
为进一步加强接地线的可控、在控管理, 笔者结合实际情况并经研究分析和不断探索, 开展了变电站临时性接地线程序化闭锁控制管理。
1 变电站临时接地线的程序化闭锁控制主要结构及功能
近年来, 随着微机防误闭锁技术日趋完善及其相关产品的不断成熟, 微机防误闭锁系统已逐步成为电力系统防止电气误操作事故的主要技术装备, 目前已在各电压等级的变电站、发电厂及厂矿企业涉电部门得到了广泛应用。变电站临时接地线的操作、存放管理与微机防误闭锁系统紧密结合, 是实现临时接地线程序化闭锁控制管理的有效手段。将变电站临时接地线的存取、装设等状态以正确的操作顺序编入微机防误闭锁程序, 借助微机防误闭锁程序有效地控制变电站临时接地线, 从而达到接地线的可控和在控, 防止电气设备操作中出现漏拆、漏接接地线的情况出现。
变电站临时接地线程序化闭锁控制管理系统采用标准的分布式控制系统架构。该系统由布置在主控室的变电站一次设备主接线图 (主控图形系统) 和布置在安全用具室的地线管理控制器、智能安全用具柜 (架) 、接地线闭锁桩、接地插头及接地线等构成。
变电站一次设备主接线图是该系统的主控单元, 由微机主站和运行于该系统上的接地线管理图形软件组成。该软件可以是微机“五防”图形软件, 也可以是独立运行的软件。其主要任务是通过地线管理控制器查询并显示接地线存放的相关信息, 依据“五防”系统要求向地线管理控制器发出解锁或闭锁接地插头的命令。它与临时接地线管理控制器之间采用以太网方式通讯。
临时接地线管理控制器是该系统的现场控制单元, 主要通过接地线闭锁桩轮询接地线存放状态, 并向主控图形系统汇报;接收主控图形系统下达的命令, 并将命令传达到接地线闭锁桩。
接地线闭锁桩是该系统的执行部件, 主要实现程序化解锁或闭锁临时接地线和检测接地线的存放情况。接地线闭锁桩采用了1种可沿圆周 (360°) 读码的RFID (射频识别) 读取技术, 使接地插头在地线闭锁桩上的操作非常简单、方便, 具有极高的可靠性。系统中, 接地线闭锁桩的数量可根据变电站接地线的实际数量配置。专用接地插头及接地线是该系统的被控部件。专用接地插头上设置有与“五防”接地桩的连接接口和用于接地线身份标识的圆形RFID码片。
变电站临时接地线的程序化闭锁控制管理是一个基于全方位、多系统组成的监控系统。它与微机“五防”闭锁系统相配合, 能够实现接地线存取、装设和拆除等全过程实时在线监控。采用RFID技术对临时接地线、装设地点、接地端进行编码, 确保其唯一性和微机防误闭锁系统读取、识别的正确性和可靠性;采用机械闭锁机构实现接地线存取的强制闭锁;通过微机防误闭锁系统生成所需操作的接地线编号, 根据编号实现接地线存取的解闭锁操作;通过微机防误闭锁系统对接地端进行的解闭锁操作, 实现接地线按照操作票的步骤要求进行操作, 见图1。
2 实现变电站临时接地线管理系统的技术方案
该系统包括微机防误闭锁系统、临时接地线、接地端、含有固定桩的接地线库房 (或存放柜) 以及装设地点。其中, 装设地点同电力线路或设备的导体相连接;临时接地线由插头、线缆、夹头依次连接而成, 接地端固定在电力线路或设备施工现场的地网上, 接地端包含接地端锁体、接地端孔槽、接地端支架;固定桩包含固定桩锁体、固定桩孔槽、固定桩支架;插头与接地端孔槽或者与固定桩孔槽相配接, 相应的夹头置于装设地点上或者闲置。
3 临时接地操作步骤
临时接地线管理系统通过实现以下步骤的操作来完成对接地线的程序化闭锁控制功能, 以某变电站#1主变低压侧开关转检修为例, 临时接地操作流程见图2。
(1) 模拟操作。
在微机防误闭锁模拟系统图上进行倒闸操作的模拟预演并获得操作序列, 通过微机防误闭锁系统对需要装设临时接地线的电力线路或设备进行模拟装设, 并获得操作序列。
(2) 取临时接地线。
当变电站运行人员在模拟图上完成某一倒闸操作任务的模拟演练, 并经微机防误闭锁系统确认模拟操作正确后, 微机防误闭锁系统在向操作员机或电脑解锁钥匙传递操作程序指令的同时, 自动访问接地线库固定桩信号处理单元, 读取固定桩身份识别码对固定桩进行识别, 从接地线库中符合操作序列的固定桩上解除对临时接地线的锁定, 取出符合操作序列的接地线, 并锁定固定桩。
(3) 装设临时接地线。
(1) 利用微机防误闭锁系统通过访问接地端信号处理单元读取接地端身份识别码, 并对接地端进行识别, 将符合操作序列的接地端解除锁定, 插入接地线插头。 (2) 通过接地端信号处理单元对设置在接地线插头处的接地线身份识别码进行读取, 并反馈到微机防误闭锁系统上进行识别;如果接地线使用正确, 微机防误闭锁系统将允许接地线插头紧固在接地端上;同时通过接地端信号处理单元对接地线插头与接地端孔槽配接是否紧固进行识别判断, 并反馈到微机防误闭锁系统。 (3) 如果接地线使用正确且被紧固到接地端上, 微机防误闭锁系统将允许接地线夹头装设到装设地点上, 接地端信号处理单元通过接地线对装设地点身份识别码读取, 并反馈到微机防误闭锁系统进行识别。
(4) 拆除接地线。
当检修工作结束后, 需要进行恢复供电时, 在微机防误闭锁模拟系统图上进行倒闸操作的模拟预演时, 微机防误闭锁系统会提示运行人员, 先分离临时接地线与装设地点, 系统通过接地端信号处理单元对装设地点身份识别码的读取确认, 接地线与装设地点全部分离后, 再分离接地端和临时接地线。微机防误系统通过接地端信号处理单元对插头处的接地线身份识别码的读取, 确认接地线与接地端的分离状况。如果接地线漏拆或未拆除而进行供电操作时, 系统会不断闪烁, 并语音提示“接地线尚未拆除”, 并自动闭锁操作程序。待接地线确认拆除后, 再行恢复操作程序。
(5) 归还临时接地线。
现场操作完成后, 微机防误系统提示向接地线库归还所使用过的全部临时接地线;微机防误系统通过身份识别码解除固定桩锁定;微机防误系统通过固定桩信号处理单元对接地线身份识别码的读取确认, 判断与原有设定编号对应一致后, 临时接地线被锁定在固定桩上, 完成一组临时接地线的归还;当全部临时接地线归还后, 微机防误系统判断完成全部工作。
4 结束语
临时性接地线使用注意事项 篇6
挂接地线是一项重要的电气安全技术措施, 其操作过程应该严肃、认真, 符合技术规范要求, 不可马虎大意。挂接地线是在停电后所采用的安全预防措施, 若不使用或者不正确使用接地线, 往往会加大事故伤害发生的可能性。因此, 要正确使用接地线, 规范挂、拆接地线的行为, 自觉培养严谨的安全工作作风, 提高自身的安全素质, 才能拒危险于千里之外, 避免由于接地线原因引起的电气事故。
实际工作中, 接地线的使用应注意以下事项。
(1) 工作之前必须检查接地线。检查软铜线是否断头, 螺丝连接处有无松动, 线钩的弹力是否正常, 如不符合要求应及时调换或修好后再使用。
(2) 挂接地线前必须先验电。未验电挂接地线是基层中较普遍存在的习惯性违章行为, 而验电的目的是确认现场是否确已停电, 能消除停错电、未停电的人为失误, 防止带电挂接地线。
(3) 在工作段两端, 或有可能来电的支线 (含感应电、可能倒送电的自备电源) 上挂接地线。实际工作中, 常忽略用户倒送电、感应电的可能, 深受其害的例子不少。
(4) 要保证接地桩接地良好。在打接地桩时, 要选择粘结性强、有机质多、潮湿的实地表层, 避开过于松散、坚硬风化、回填土及干燥的地表层, 目的是降低接地回路的土壤电阻和接触电阻, 保证接地质量。
(5) 不得将接地线挂在线路的拉线或金属管上。那样会使其接地电阻值不稳定, 而且往往太大, 不符合技术要求, 还有可能使金属管带电, 给他人造成危害。
(6) 要爱护接地线。接地线在使用过程中不得扭花, 不用时应将软铜线盘好。接地线在拆除后, 不得从空中丢下或随地乱扔, 要用绳索传递。注意接地线的清洁工作, 预防泥沙、杂物进入接地装置的孔隙之中, 从而影响正常使用。
(7) 新进工作人员必须经过对接地线使用的培训、学习, 考核合格后, 方能单独从事接地线操作或使用工作。
(8) 必须按不同电压等级选用对应规格的接地线。这也是容易发生习惯性违章之处, 接地线的线径要与电气设备的电压等级相匹配, 才能安全通过事故大电流。
(9) 不准把接地线夹接在表面油漆过的金属构架或金属板上。这是在电气一次设备场所挂接地线时常见的违章现象。虽然金属部件与接地系统相连, 但油漆表面是绝缘体, 油漆厚度的耐压达10 kV/mm, 可使接地回路不通, 失去保护作用。
(10) 严禁使用其他金属线代替接地线。其他金属线不具备通过事故大电流的能力, 连接也不牢固, 故障电流会迅速熔化金属线, 断开接地回路, 危及工作人员安全。
(11) 现场工作不得少挂接地线或者擅自变更挂接地线的地点。接地线数量和挂接点都是经过工作前慎重考虑的, 少挂或变换接地点, 都会使现场保护作用降低, 使工作人员处于危险的工作状态。
(12) 工作完毕要及时拆除接地线。接地线具有保证安全的作用, 使用不当也会产生破坏效应, 所以工作完毕要及时拆除接地线。带接地线合断路器会损坏电气设备和破坏电网的稳定, 会导致严重的恶性电气事故。