CN105891604B - 一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法及测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法及测试***，包括：步骤S1：将输电杆塔的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身与被测接地装置的引上线架空地线的连接断开；步骤S2：使用连接线将被测接地装置的所有引上线并联；步骤S3：测量测试电流和电压大小以及相位差；步骤S4：变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小以及相位差，自动计算出接地阻抗的大小。本发明还提供一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗测试***。本发明对电流和电压的测量采用强抗干扰的选频测量技术，可以大大提高测量的抗干扰能力和数据的可信度。
Description
技术领域
本发明涉及测量方法类，尤其涉及一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法及测试***。
背景技术
输电线路的杆塔接地是输电线路里最重要的一环，是防止雷电危害不可或缺的措施之一。为保证输电***安全稳定运行，降低杆塔接地电阻是提高线路耐雷水平、减少线路雷击跳闸率的主要措施。
架空输电线路的雷击跳闸一直是困扰电网安全供电的难题。近年随着电网的发展，雷击输电线路而引起的跳闸、停电事故日益增多，据电网故障分类统计表明：高压线路运行的总跳闸次数中，由于雷击引发的故障约占50％一60％。尤其是在多雷、电阻率高、地形复杂的山区，雷击输电线路引起的故障次数更多，寻找故障点、事故抢修更困难，带来的损失更大。理论和运行实践证明，500KV及以下线路，雷击输电线路杆塔引起其电位升高造成“反击”跳闸的次数占了线路跳闸总次数的绝大部分。在绝缘配置一定时，影响雷击输电线路反击跳闸的主要因素是接地电阻的大小。因而保证输电杆塔接地阻抗的准确测量具有重要的意义。
输电线路杆塔接地阻抗测量工作量非常大，传统测量方法费事、费力或者可信度不高。改进测量方法，提高测量工作效率，保证测量的准确性势在必行。
接地阻抗(习惯称为“接地电阻”，实为带感性分量的阻抗值)是反映接地网性能和状态好坏最重要的参数，其准确测量的重要意义是不言而喻的。
DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》对接地阻抗的定义为：接地装置对远方电位零点的阻抗。数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差，与通过接地装置流入地中的电流的比值。
输电杆塔的接地阻抗的常规测量方法，主要使用摇表或一些其他的数字式接地电阻测量仪表进行。根据《接地装置特性参数测量导则》在远方布置电流极和电压极，通过地网与远方电流极形成回路，向地网输入测试电流，测量电流大小和接地网上的电压，从而得到接地阻抗值。其不足之处是在现场需要布置电流极和电压极的测试线，这样增加了现场的工作强度，在一些山区的杆塔放线路径非常复杂甚至根本无法找到放线的路径；同时电压极不可能布置在无穷远处，电流极的存在不可避免会使电流场畸变，这样给测量带来误差。
钳表法是传统接地阻抗测量方法的一个突破。用钳表夹住线路杆塔的接地线或接地体，就能测量出接地阻抗。但是其测试电流非常小，只有2-5mA的测试电流，而现场的干扰非常大，信噪比非常低，其测量的可信度不高，同时其测量信号一般是频率为1600Hz左右的高频方波，与工频接地阻抗的等效性不好。
由于输电杆塔的接地网中存在很强的50Hz干扰，最大可达数十伏。所以现场微弱的测试信号往往因干扰强烈而带来很大的误差甚至无法测量。目前常用的便携式接地阻抗测量仪和钳形接地电阻测量表从测量原理上来说，分为如下几种：
(1)直流小电流测试法：测试电流为2-5mA级的直流电流。该方法优点是设备体积小，成本低，技术简单。缺点是从原理来说测得是直流电阻，而非阻抗。且测试电流很小，数据容易受到干扰而出现很大的偏差。
(2)高频方波电流测试法：仪器输出约800Hz的方波小电流进行测量。该方法优点同直流小电流测试法。缺点是与50Hz工频阻抗等效性不够好，强干扰下数据不准确，同时由于地网中有电感分量的存在，电感的感抗值与频率成正比，因此在高频下对接地阻抗的测量不准确。
(3)钳表法：钳表法可以通过内置的线圈，感应出约1600Hz的1-3mA的正弦波电流，其优点是简单，轻便，现场不用放线。缺点是由于测量信号是高频小电流，测量数据可信度低，且对于有一定感性的测试回路，等效性差。
(4)异频大电流法：异频大电流大型地网测量***能输出10A级的45～55Hz异频正弦波电流，能够提高信噪比，提高抗干扰能力，测量精度高，结果真实可信；但其技术复杂，体积重量大，需要交流电源，野外使用不便。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明提出一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法，包括：
步骤S1：将输电杆塔的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身与被测接地装置的引上线架空地线的连接断开；步骤S2：使用连接线将被测接地装置的所有引上线并联；步骤S3：变频接地阻抗测量仪将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和接地装置的引上线之间，测量测试电流和电压大小以及相位差；步骤S4：变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小以及相位差，计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量。
其中，步骤S3中，变频接地阻抗测量仪将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线之间，具体为：变频接地阻抗测量仪通过输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线分别输出以50Hz对称的两个异频测试电流的测试信号。
其中，异频测试电流是指以50Hz对称、频率在30Hz～80Hz之间、大小达到50mA以上的两个异频电流，其波形为纯正正弦波。
其中，步骤S4中，变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小，计算出接地阻抗的大小，具体为：变频接地阻抗测量仪分别测量出两个频率下测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。
其中，该方法还包括，在步骤S1前，确定被测输电杆塔须通过架空避雷线与邻近的多级杆塔直接相连，且架空避雷线必须直接接地。
本发明还提出一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗测试***，包括被测接地装置、输电杆塔、连接线、变频接地阻抗测量仪；被测接地装置包括引上线；输电杆塔包括输电杆塔架空地线的引下线或是与架空地线直接相连的输电杆塔塔身；连接线，用于将被测接地装置的所有引上线并联；变频接地阻抗测量仪，用于将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和接地装置引上线之间，测量测试电流和电压大小，并根据测量得到的测试电流和电压大小以及相位差，自动计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量。
其中，所述***还包括：架空避雷线，用于直接与输电杆塔相连。
其中，变频接地阻抗测量仪包括电流测量端子C1、电流测量端子C2、电压测量端子P1、电压测量端子P2；变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C2接被测输电杆塔架空地线引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身；变频接地阻抗测量仪器的电压测量端子P1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电压测量端子P2接被测输电杆塔架空地线引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身。
其中，进一步地，变频接地阻抗测量仪，用于将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和被测接地装置引上线之间，具体为：变频接地阻抗测量仪通过输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线分别输出以50Hz对称的两个异频测试电流的测试信号。
其中，进一步地，变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压大小计算出接地阻抗的大小，具体为：用于分别测量出两个频率下的测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。本发明中，对电流和电压的测量采用强抗干扰的选频测量技术，大大提高测量的抗干扰能力和数据的可信度。
本发明中，通过测量出电流和电压的相位差，能够计算出被测杆塔的接地电阻分量和接地电抗分量。
附图说明
图1为一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗***图；
图2为一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗方法流程图。
具体实施方案
为了更清楚的理解本发明，下面结合附图对本发明做详细说明。
图1所示为一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗***图。该***包括变频接地阻抗测量仪、被测接地装置、输电杆塔、连接线、架空避雷线。
变频接地阻抗测量仪包括电流测量端子C1、电流测量端子C2、电压测量端子P1、电压测量端子P2。
被测接地装置包括引上线。
输电杆塔包括输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身。
架空避雷线直接与输电杆塔相连。
连接线，用于将被测接地装置的所有引上线并联。
变频接地阻抗测量仪，用于将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身和接地装置引上线之间，测量测试电流和电压大小以及相位差，根据测量得到的测试电流和电压大小以及相位差计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量。
具体地，变频接地阻抗测量仪，测量测试电流和电压大小，根据测量得到的测试电流和电压大小计算出接地阻抗的大小。
具体地，变频接地阻抗测量仪，测量电流和电压的相位差，根据测量得到的相位差计算被测杆塔的接地电阻分量和接地电抗分量。
进一步地，变频接地阻抗测量仪：用于通过输电杆塔架空地线的引下线对地网分别输入以50Hz对称的两个异频测试电流的测试信号。
进一步地，变频接地阻抗测量仪：用于分别测量出两个频率下的测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。
图2所示为一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法流程图。该方法包括如下步骤：
步骤S1：将输电杆塔架空地线的引下线(或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身)与被测接地装置的引上线的连接断开。
步骤S2：使用连接线将所有被测接地装置的引上线并联。
步骤S3：变频接地阻抗测量仪将异频测试电流输入到被测杆塔架空地线的引下线(或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身)和被测接地装置的引上线之间，测量测试电流和电压大小。
变频接地阻抗测量仪通过输电杆塔架空地线的引下线(或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身)和被测接地装置的引上线分别输出以50Hz对称的两个异频(即两个频率)测试电流的测试信号。
异频测试电流是指以50Hz对称、频率在30Hz～80Hz之间、大小达到50mA以上的两个异频电流，其波形为纯正正弦波，这样既能有效的避免50Hz的工频干扰，又能保证与工频参数的等效性。
输入的异频测试电流大小达到50mA以上，能大大的提高信噪比，增强抗干扰能力。
步骤S4：变频接地阻抗测量仪测量测试电流和电压的大小以及相位差，自动计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量。
具体的，变频接地阻抗测量仪分别测量出两个频率下测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。计算各频率下的阻抗可以由变频接地阻抗仪自动计算。
步骤S4进一步包括：变频接地阻抗测量仪测量电流和电压的相位差，根据测量得到的相位差计算被测杆塔的接地电阻分量和接地电抗分量。
该方法还包括，在测量之前，确定被测输电杆塔须通过架空避雷线与邻近多级杆塔直接相连，且架空避雷线必须直接接地，否则不可使用本发明的方法进行测量。
在解开输电杆塔架空地线引下线(或塔身)与被测接地装置的引上线的连接之后，将被测接地装置的引上线使用连接线并联起来。部分输电杆塔的接地网由于施工或腐蚀等原因，其中可能有被测接地装置的引上线与被测接地装置的连接断开，或者被测接地装置本身出现了断裂，这样如果只测量单根被测接地装置的引上线可能造成测量的结果不是该输电杆塔接地阻抗的真实值。
使用变频接地阻抗测量仪对被测输电杆塔架空地线引下线和被测接地装置的引上线之间输入测试电流。接线如图1所示，变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C2接被测输电杆塔架空地线引下线(或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身)。
使用变频接地阻抗测量仪测量被测接地装置的电压。接线如图1所示，变频接地阻抗测量仪器的电压测量端子P1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电压测量端子P2接被测输电杆塔架空地线引下线(或与架空地线直接相连的输电杆塔塔身)。
测试电流为30Hz～80Hz的异频测试电流，波形应为纯正正弦波，大小达到50mA以上，变频接地阻抗测量仪分别输出以50Hz对称的两个测试电流信号，并将两个频率的测试结果的平均值作为输电杆塔的接地阻抗值。这样既能有效避免工频干扰，又能保证与工频参数的等效性，同时加大测试测试电流能提高信噪比，保证测量的准确性。由于在被测接地装置和测试回路中可能存在较强的工频干扰，因此变频接地阻抗测量仪需有较强的选频抗干扰能力，才能保证测量结果的真实准确。
本发明通过断开输电杆塔架空引下线(或塔身)与被测接地装置接地引上线的连接，借助于输电杆塔的避雷线与邻近杆塔的连接，将邻近杆塔当作电流极和电压极，避免了现场复杂的布线工作，大大减少了测试人员的劳动强度。同时采用异频的测量信号，测试信号为纯正的30Hz～80Hz正弦波，这样既能避免50Hz的工频干扰，又能保证与工频测试结果的等效性。测试电流超过50mA，采用强抗干扰的选频测量技术，这样能提高信噪比，增强抗干扰能力，有效保证了现场测量的准确性和可信度。
本发明中测量出的输电杆塔接地阻抗值是整个测量回路的阻抗，与输电杆塔实际的接地阻抗是近似的关系。
本方法测量出的接地阻抗值是整个测试回路的电阻值，其近似等于被测输电杆塔接地网接地阻抗的真实值。
下面一组110KV输电杆塔分别采用回路阻抗法和三极法测量其接地网接地阻抗的结果。
表1某110kV输电杆塔接地网接地阻抗测量结果
由上表的实测数据可知，采用回路阻抗法测量出的值与传统三极法的测量值非常近似。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
Claims (9)
1.一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗法，其特征在于，所述回路阻抗法包括：
步骤S1：将被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身与被测接地装置的引上线架空地线的连接断开；
步骤S2：使用连接线将被测接地装置的所有引上线并联；
步骤S3：变频接地阻抗测量仪将异频测试电流输入到被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线之间，测量测试电流和电压大小以及相位差；
步骤S4：变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小以及相位差，计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量。
2.根据权利要求1所述的回路阻抗法，其特征在于：步骤S3中，变频接地阻抗测量仪将异频测试电流输入到被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线之间，具体为：
变频接地阻抗测量仪通过被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线分别输出以50Hz对称的两个异频测试电流的测试信号。
3.根据权利要求2所述的回路阻抗法，其特征在于：
异频测试电流是指以50Hz对称、频率在30Hz～80Hz之间、大小达到50mA以上的两个异频电流，其波形为纯正正弦波。
4.根据权利要求1所述的回路阻抗法，其特征在于：
步骤S4中，变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压的大小，计算出接地阻抗的大小，具体为：
变频接地阻抗测量仪分别测量出两个频率下测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。
5.根据权利要求1所述的回路阻抗法，其特征在于：
该方法还包括，在步骤S1前，确定被测输电杆塔须通过架空避雷线与邻近的多级杆塔直接相连，且架空避雷线必须直接接地。
6.一种测量输电杆塔接地阻抗的回路阻抗测试***，其特征在于，该***包括被测接地装置、被测输电杆塔、连接线、变频接地阻抗测量仪、架空避雷线；
被测接地装置包括引上线；
被测输电杆塔包括输电杆塔架空地线的引下线或是与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身；
连接线，用于将被测接地装置的所有引上线并联；
变频接地阻抗测量仪，用于将异频测试电流输入到被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置引上线之间，测量测试电流和电压大小，并根据测量得到的测试电流和电压大小以及相位差，自动计算出接地阻抗的大小，以及接地电阻分量和接地电抗分量；
架空避雷线，用于直接与被测输电杆塔相连，被测输电杆塔通过架空避雷线与邻近的多级杆塔直接相连，且架空避雷线必须直接接地。
7.根据权利要求6所述的***，其特征在于，变频接地阻抗测量仪包括电流测量端子C1、电流测量端子C2、电压测量端子P1、电压测量端子P2；
变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电流测量端子C2接被测输电杆塔架空地线引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身；
变频接地阻抗测量仪的电压测量端子P1接被测接地装置的引上线，变频接地阻抗测量仪的电压测量端子P2接被测输电杆塔架空地线引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身。
8.根据权利要求6所述的***，其特征在于：
进一步地，变频接地阻抗测量仪，用于将异频测试电流输入到被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置引上线之间，具体为：
变频接地阻抗测量仪通过被测输电杆塔架空地线的引下线或与架空地线直接相连的被测输电杆塔塔身和被测接地装置的引上线分别输出以50Hz对称的两个异频测试电流的测试信号。
9.根据权利要求6所述的***，其特征在于：
进一步地，变频接地阻抗测量仪根据测量得到的测试电流和电压大小计算出接地阻抗的大小，具体为：用于分别测量出两个频率下的测试电流和电压的大小，分别计算出各频率下的阻抗，然后取两个频率下阻抗数据的平均值，从而得到被测输电杆塔工频50Hz接地阻抗的大小。
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