CN107192885A - 采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，解决大型水电站接地网接地阻抗测试难度大的难题，本发明的技术方案为：采用异频、大电流测试接地网接地阻抗，选用变频电源输出正弦波试验电流并用试验变压器隔离输出。本发明可提高接地网测试数据的准确性，并通过试验数据计算出被测接地网的接地阻抗值、接地电阻值、电抗值，依据这些数据判断接地网的敷设是否满足电站安全运行要求及设计的要求。

Description

采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法

技术领域

本发明涉及接地阻抗测试领域，尤其是涉及一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法。

背景技术

我国大型水电站普遍具有电压等级高、单机容量大且多数建在地质结构复杂的山区，这些大型水电站的接地网都具有明显的面积巨大、分散布置、联系松散、土壤电阻率高和不均匀的特点。现行通常接地阻抗测试的方法，一是工频电流测试法，这种测试方法在山谷河流纵横交错的复杂地形中易受到地中不平衡电流的影响，造成测试数据不准确；二是采用变频仪器测试法，这种测量方法有效的避免了地中不平衡电流的影响。但大型水电站接地网的面积巨大，其接地阻抗设计值小，按规定该值≯0.5Ω，甚至＜0.2Ω。以该测试仪器的最大输出电流5A计算，则电位线测试上所测得的电压最大≯2.5V，甚至＜1V，这样小的电压极容易受到感应电压的影响而造成测试数据的不真实。鉴于以上原因，依据标准现有的两种测试方法都很难准确、有效地对大型水电站接地网接地阻抗测量，从而给大型水电站的投产及安全稳定运行带来了诸多困难。

发明内容

本发明的目的在于：针对现有技术存在的问题，提供一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，解决大型水电站接地网接地阻抗测试难度大的难题。

本发明的发明目的通过以下技术方案来实现：

一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，该方法包括：

使用GPS定位并记录被测接地网的测试点、电流极、电位极的经纬度；

布置电流极和电位极，并将三相试验电源接入变频电源，将变频电源的电压输出端与隔离变压器的输入端相连，将隔离变压器的一个输出端接入至电流测试线的一端，将电流测试线的另一端与电流极相连接，将隔离变压器的另一个输出端串入电流表后与测试点相连接，将电位测试线的一端与电位极连接、另一端接入电压表的一端，将电压表的另一端与测试点相连接；

试验时，调整变频电源到需要的频率，由零升流，当电流升至100A以上时，读取此刻测试出的电压数值和电流数值，而后降低电流至零后，调整到另一频率时再次试验，同理测试多个频率下电流、电压数值；

将不同频率下测试出的电流、电压数值代入公式计算出被测接地网不同频率下的接地阻抗，公式中表示测试出的电流的有效值、表示接地阻抗，表示测试出的电压的有效值；

将两个不同频率下所测试出的电压数值和电流数值分别代入公式并将两组数据联立组成方程组分别计算出接地电阻、电感量，公式中表示测试出的电流的有效值、R_g表示接地电阻、f表示实测频率、L_g表示接地阻抗中的电感量、表示测试出的电压的有效值。

作为进一步的技术方案，在GPS定位前，采用导通测试仪对被测接地网的各个接地单元的相互连接进行检测。

作为进一步的技术方案，布置电流极时，在电流极实际地理位置处，选择土壤较厚、潮湿的部分采用角钢或圆钢打入土壤中，深度超过1.5m；布置电位极时，在电位极实际地理位置处，将角钢或圆钢打入土壤中1.5m。

作为进一步的技术方案，敷设电流测试线时，应避开河流、湖泊，对于大型水电站接地网可利用架空线路做电流线测试线；敷设电位测试线时，应远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行，与之交叉时垂直跨越。

作为进一步的技术方案，电位测试线采用带屏蔽同轴电缆。

作为进一步的技术方案，若电流测试线和电位测试线之间有一定夹角，则接地阻抗需要进行修正，修正公式为

公式中，Z表示修正后的接地阻抗，Z"表示修正前的接地阻抗，D表示被测接地网的最大对角线长度，d_PG表示电位极与被测接地网边缘的距离，d_CG表示电流极与被测接地网边缘的距离，θ表示电流测试线和电位测试线的夹角。

作为进一步的技术方案，电压表采用选频电压表。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、采用GPS进行测试点、电流极、电位极各点定位，测量时d_CG、d_PG距离的准确度能得到有效的保证；

2、使用了异频测试电流，避免了地中不平衡电流的影响，提高了测试准确度；

3、测试电流大，试验电流大增加了试验灵敏度，使用变频电源和隔离变压器解决因被测接地网巨大，接地网对角线长度长，d_CG距离相应增大，测试回路阻抗因测试用电流线长度增长而增大的难题；

4、电位测试线接入测试仪器采用选频表，测量电压频率与测试电流频率相对应，排除干扰电压的影响，提高测试准确度；

5、测试数据包含接地网的接地阻抗、接地电阻、电感量，为试验数据的分析、判断提供了便利；

6、本发明使用异频、大电流通过测试用电流极注入测试电流，测试电流经大地和大型水电站接地网及测试设备形成试验回路，并依据试验导则测量电位极与测试电流同频率的电压，即可得被测接地网的接地阻抗测试值，再调整试验频率按照这种方法又可得另一频率下的接地阻抗测试值，多次测量并把两次测量数据连接组成方程组可分别得到接地网的接地电阻值、电感量，方便判断大型水电站接地网是否符合安全运行及设计的要求。

附图说明

图1为本发明的测试原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

本发明涉及到大型水电站接地网接地阻抗的一种测试方法，对大型水电站接地网施加异频、大电流可提高接地网测试数据的准确性，并通过试验数据计算出被测接地网的接地阻抗值、接地电阻值、电抗值，依据这些数据判断接地网的敷设是否满足电站安全运行要求及设计的要求。

本发明目的是提供大型水电站接地网接地阻抗测试准确而有效的方法，并根据测试结果检查被测接地网是否符合设计及规范和规程的要求，保障大型水电站安全稳定运行，为今后大型水电站接地网测试提供参考并推广，解决大型水电站接地网接地阻抗测试难度大的难题。本发明的技术方案为：采用异频、大电流测试接地网接地阻抗，选用变频电源输出正弦波试验电流并用试验变压器隔离输出。在进行本发明方法前，需要保证大型水电站各埋地级、接地线、独立避雷针、避雷线等均已安装完成，且各个单元彼此连接形成一个整体以后才具备试验条件。具体试验步骤如下：

步骤一、接地网完整性检查：采用导通测试仪对被测接地网的各个接地单元相互连接进行检测，可有效判断出接地网各个单元是否可靠、有效连接；

步骤二、卫星定位：先用GPS在被测接地网的测试点(测试点设有被测接地装置G)定位记录下经纬度，再根据被测接地网最大对角线长度确定电流极、电位极。分别到已确定好的电流极、电位极实际地理位置上用GPS定位并记录下经纬度，根据测试各个点的经纬度做出测试卫星图；

步骤三、布置电流极、电位极：在电流极实际地理位置处，选择土壤较厚、潮湿的部分采用角钢或圆钢打入土壤中，深度宜超过1.5m，并根据测试电流大小可增加打入土壤中的接地极。在电位极实际地理位置处，选取合适的位置将角钢或圆钢打入土壤中1.5m即可；

步骤四、试验设备、仪器和仪表选型：试验电源采用变频装置、输出波形为正弦波、输出电压AC0～350V频率30～300Hz连续可调、容量200kW，隔离变压器400V/1200V、容量150kVA，选频表、电流表、电压表、电流互感器；

步骤五、测试用电流线(即电流测试线)、电位线(即电位测试线)敷设：测试用电流线选取合适的线径从测试点敷设至电流极，敷设应尽量避开河流、湖泊，对于大型水电站接地网可利用架空线路做电流线。电位线采用带屏蔽同轴电缆人为敷设，敷设电位线应尽量远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行，与之交叉时垂直跨越，注意减小电流线与电位线之间的互感的影响。

步骤六、试验接线及测试：将AC380V三相试验电源接入变频电源f，变频电源f的电压输出端与隔离变压器T的输入端相连，隔离变压器T的一个输出端接入至电流测试线并与电流极C相连接，隔离变压器T的另一个输出端串入电流表A并与被测接地装置G相连接，电位测试线与电位极P相连接，并在测试点接入电压表V一端，电压表的另一端与被测接地装置G相连接。试验时调整变频电源到需要的频率，由零升流，将电流升至100A以上，将电流升至100A以上同时读取此刻测试电压；而后，降低电流至零后，调整到另一频率时再次试验，同理测试各个频率下电流、电压数值；

步骤七、测试数据计算：将不同频率下测试出的电流、电压数据按以下公式可计算出被测接地网不同频率下的接地阻抗，另将两个不同频率下所测试出的数据分别代入公式，并将两组数据连接组成方程组可分别计算出接地电阻、电感量。

其公式为：

式1说明：—实测电流有效值(A)；—接地阻抗(Ω)；R_g—接地电阻(Ω)；L_g—接地阻抗中的电感量(H)；f—实测频率(Hz)；—实测电压有效值(V)。

若试验中因实际地理位置不能满足试验需要，造成测试用电流线和测试用电位线有一定角度，则试验数据需修正；

其修正公式为：

式2说明：Z—修正后的接地阻抗；Z"—修正前的接地阻抗(Ω)；D—被试接地装置最大对角线长度(m)；d_PG—电位极与被试接地装置边缘的距离(m)；d_CG—电流极与被试接地装置边缘的距离(m)；θ—电流线和电位线的夹角(°)。

步骤八、测试数据分析判断：用此方法对接地装置测试提高了测试精度和灵敏度、可有效排除干扰。试验数据包含了被测接地装置的接地阻抗、接地电阻、电感量多种参数，这些参数可对已运行的大型水电站接地网是否受到锈蚀、破坏，是否满足安全运行提供参考数据，对新建大型水电站接地网的敷设是否满足设计和规程的需要进行客观准确的判断。

本发明使用异频、大电流通过测试用电流极注入测试电流，测试电流经大地和大型水电站接地网及测试设备形成试验回路，并依据试验导则测量电位极与测试电流同频率的电压，即可得被测接地网的接地阻抗测试值，再调整试验频率按照这种方法又可得另一频率下的接地阻抗测试值，多次测量并把两次测量数据连接组成方程组可分别得到接地网的接地电阻值、电感量，方便判断大型水电站接地网是否符合安全运行及设计的要求。本发明的测试方法已经在向家坝水电站、锦屏水电站、大岗山水电站、亭子口水电站、黄金坪水电站、卡基娃水电站、浙江仙居抽水蓄能电站进行了测试，试验结果非常满意。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，该方法包括：

使用GPS定位并记录被测接地网的测试点、电流极、电位极的经纬度；

布置电流极和电位极，并将三相试验电源接入变频电源，将变频电源的电压输出端与隔离变压器的输入端相连，将隔离变压器的一个输出端接入至电流测试线的一端，将电流测试线的另一端与电流极相连接，将隔离变压器的另一个输出端串入电流表后与测试点相连接，将电位测试线的一端与电位极连接、另一端接入电压表的一端，将电压表的另一端与测试点相连接；

试验时，调整变频电源到需要的频率，由零升流，当电流升至100A以上时，读取此刻测试出的电压数值和电流数值，而后降低电流至零后，调整到另一频率时再次试验，同理测试多个频率下电流、电压数值；

将不同频率下测试出的电流、电压数值代入公式计算出被测接地网不同频率下的接地阻抗，公式中表示测试出的电流的有效值、表示接地阻抗，表示测试出的电压的有效值；

将两个不同频率下所测试出的电压数值和电流数值分别代入公式并将两组数据联立组成方程组分别计算出接地电阻、电感量，公式中表示测试出的电流的有效值、R_g表示接地电阻、f表示实测频率、L_g表示接地阻抗中的电感量、表示测试出的电压的有效值。

2.根据权利要求1所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，在GPS定位前，采用导通测试仪对被测接地网的各个接地单元的相互连接进行检测。

3.根据权利要求1所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，布置电流极时，在电流极实际地理位置处，选择土壤较厚、潮湿的部分采用角钢或圆钢打入土壤中，深度超过1.5m；布置电位极时，在电位极实际地理位置处，将角钢或圆钢打入土壤中1.5m。

4.根据权利要求1所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，敷设电流测试线时，应避开河流、湖泊，对于大型水电站接地网可利用架空线路做电流线测试线；敷设电位测试线时，应远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行，与之交叉时垂直跨越。

5.根据权利要求4所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，电位测试线采用带屏蔽同轴电缆。

6.根据权利要求1所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，若电流测试线和电位测试线之间有一定夹角，则接地阻抗需要进行修正，修正公式为

公式中，Z表示修正后的接地阻抗，Z"表示修正前的接地阻抗，D表示被测接地网的最大对角线长度，d_PG表示电位极与被测接地网边缘的距离，d_CG表示电流极与被测接地网边缘的距离，θ表示电流测试线和电位测试线的夹角。

7.根据权利要求1所述的一种采用异频、大电流测试大型水电站接地网接地阻抗的方法，其特征在于，电压表采用选频电压表。