CN104833883B - 一种基于10‑35kV短路接地的地网测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于10‑35kV短路接地的接地网测试方法，该方法首先获取待测地网相关参数，然后根据现场情况确定短路接地点位置，然后再根据地网参数并结合接地点确定电压极零电位参考点i‑1点，采用短路电流作为测量电流对地网进行测量。该方法可减少电流极的放线，同时可适当缩短电压极的放线距离，从而减少人力物力的投入，且可以通过调节短路电流的大小提高测量的精度。

Description

一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法

技术领域

本发明涉及一种接地网测试方法，特别是涉及电力系统地网的测试，适用于有10-35kV电源的变电站、水电站、火电站等大型地网的测试，属于电力系统防雷技术领域。

背景技术

为了满足电力系统对防雷及故障接地等运行要求，电力系统对接地装置的要求相当高，尤其是水电站、变电站、火电站等为了降低接地电阻往往都将接地网做得比较大，且这些地方的接地电阻值一般要求要小于0.5Ω才能满足防雷、故障接地及跨步电压等的运行要求。根据相关标准要求，接地网的测试周期一般是5年一次。虽然测试周期较长，但由于目前电厂和电站等不断增加，每年都要开展不同数量的地网测试。目前地网的测试主要采用三级法，一般要求电流极放线距离D_GC为4-5D,D为接地网对角线长度，电压极放线距离D_GP为0.618D_GC,这样尤其是一些水电站的大型地网测试时，D_GC的放线距离达10多公里，由于地形等影响，实际防线距离更远，耗费了大量的人力物力，测量效率较低。基于10-35kV短路接地的地网测试方法减少了三极法的一根电流极的展放线，减少了约2/3的放线距离，且通过调节短路容量及电阻可将接地电流调到更高的数值提高测量的精度。

发明内容

本发明的目的主要是为提高大地网测试中的测试效率，减少人力物力的投入，降低了现场工作人员的工作强度，同时可以利用较大的短路电流提高地网测试的精度，确保测试数据的可靠性。本发明实质是利用10-35kV线路的短路电流代替三级法测量中的测量设备注入测量地网的电流，以大地及宇宙空间作为回路充当电流回路，其原理和三级法相同，但该方法不但减少了电流极的放线，同时通过试探法在误差允许的情况下适当减少电压极的放线距离，这样不但可以消除三极法测量中电压极对电流极的影响，也可利用电力系统的大容量在地网中注入较大的短路电流提高测量精度。

本发明根据上述技术原理，其解决技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，获取接地网参数，至少包括接地网最大对角线长度，设计电阻值和接地网对应变电站10kV或35kV进出线情况；

第二步，根据现场情况确定短路接地点，并布置相应的断路器、隔离开关、电阻箱等设备；

第三步，确定电压零电位参考点；理论上来讲零电位点离接地点越远越准确，但是在实际测量中，要在无穷远处取回零电位点是不可能的，在三级法测量接地电阻的过程中，根据0.618法则确定零电位点为d_GP位于0.618d_GC处时误差最小。现场接线图如图2所示；

而在基于短路接地的电网测试中，10-35kV系统一般为不接地系统，可以认为电流极在无穷远处，则0.618法则不再适用于该种方法测试地网的方法中。该方法测量接地电阻中零电位点的选取采用试探法选取P_i-1点为电位零电位点，这种方法既可以保证较小的测量误差同时可以尽可能的减少测量过程中的放线距离。其具体方法为：首先根据接地网最大对角线的长度D选取5D的长度布置一棵电压极探针，并以此为参考，以5D长度的5％为单位向接地装置递进，布置多根探针，多根探针与位于电流注入点处探针之间所测得的电压分别为U₁、U₂、U₃、……U_i-1、U_i，当U_i点的变化率ΔU_i>>ΔU_i-1时，则将i-1点确定为电压零电位参考点，其中ΔU_i＝U_i-U_i-1，ΔU_i-1＝U_i-1-U_i-2，一般i不小于5。U₁、U₂、U₃、……U_i-1、U_i与电流注入点的距离关系如图3所示，最终在曲线变换平缓处的点i-1点即可作为零电位参考点P；在实际测量中，为了减少工作量零电位点可参照三极法中的电流极d_GC＝4-5D直接确定，如附图2所示，在本文的方法中d_GP可参照d_GC选择4-5D；第四步，接地网阻抗的测量，根据第二步的布置情况进行短路接地，测量入地的电流I_G和接地装置与零电位之间的电压差U_G，得到接地网阻抗为：

R＝U_G/I_G

式中，U_G为接地点与电压线采集的零点位点P点的电位差,I_G为接地点的短路电流；

第四步，测量地网电阻。通过10-35kV短路接地测量地网电阻方法为：

R＝U_G/I_G

式中，U_G为接地点与电压线采集的零点位点P的电位差,I_G为接地点的短路电流；

基于10-35kV短路接地测量地网电阻的原理和三极法相同，只是电流的采集是通过感应线圈从接地点采取，且减少了一根电流线，减少了工作量，尤其是对一些大地网的检测，可减少一半以上的人力物力，其具体接线见图4；

如图4接线所示，首先根据需要调节电阻箱，将电阻值调至适当范围，然后合上合上隔离刀闸，一切准备就绪后合上断路器进行测量，根据测量所得的电压和电流值计算得出接地电阻值。

本发明具有如下积极的技术效果：1、减少了三极法测量中电流极，放线距离和三极相比减少了约2/3,减少了工作现场人力物力的投入，提高了工作效率。2、由于没有电流极，已久消除了三级法测量中电压极对电流极的影响，提高了测量的精度。

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。

附图说明

图1：基于10-35kV短路接地地网测试方法的工作流程图；

图2：三极法测量接地电阻接线图；L-地网对角线长度，G-接地极，P-电位极，C-电流极。

图3：试探法确定零电位P点示意图；

图4：现场测量接线示意图；

图5：待测变电站接地网示意图。

具体实施方式

一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法，本发明特征在于，包括如下步骤：

第一步，获取接地网参数，至少包括接地网最大对角线长度，接地网对应变电站10kV或35kV进出线情况；

第二步，根据现场情况确定短路接地点，并布置相应的断路器、隔离开关、电阻箱等设备；

第三步，确定电压零电位参考点；

第四步，接地网阻抗的测量，根据第二步的布置情况进行短路接地，测量入地的电流I_G和接地装置与零电位之间的电压差U_G，得到接地网阻抗为：

R＝U_G/I_G

式中，U_G为接地点与电压线采集的零点位点P点的电位差,I_G为接地点的短路电流。

本发明所述的地网对应的变电站设有10-35kV出线。

本发明第三步中零电位参考点的确定方法为：零电位参考点的确定方法采用试探法，首先根据接地网最大对角线的长度D选取5D的长度布置一棵电压极探针，并以此为参考，以5D长度的5％为单位向接地装置递进，布置多根探针，多根探针与位于电流注入点处探针之间所测得的电压分别为U₁、U₂、U₃、……U_i-1、U_i，当U_i点的变化率ΔU_i>>ΔU_i-1时，则将i-1点确定为电压零电位点，其中ΔU_i＝U_i-U_i-1，ΔU_i-1＝U_i-1-U_i-2，i不小于5；最终在曲线变换平缓处的点i-1点即作为零电位参考点。

本发明第四步中可以通过调节第二步中布置的电阻箱电阻值的大小，得到不同的短路电流I_G。

下面通过实施案例，结合附图，对本发明的技术方案进行进一步说明：

第一步，见图1，获取待测地网参数，通过该变电站的设计资料得到该变电站的接地网示意图如图5所示。其接地形式为长方形，长582米，宽498米，对角线长度D为766米；

第二步，根据现场情况确定短路接地点：由于本次测量的变电站只有35kV电源，所以选择35kV作为短接电源进行测量，接地点选择为避雷器的接地引下线；

第三步，根据待测接地装置的参数确定零电位参考点；

如图4所示布置现场测量装置后，将短路电流调至一个相对的固定值进行零电位点的探测；根据变电站设计资料，本次测量地网为长方形，起对角线长度为长582米，宽498米，对角线长度D为766米，属于大型地网。766米，为了方便测量，首先根据经验选取3800米处为电压零电位点，然后以3800米的5％即190米为单位向接地点G逐步用试探发测量U_Gi，当测量至1800米时ΔU出现了明显变化，所以选择2000米处为电位极P点；如果根据d_GP＝4-5D来确定零电位点，则P点取位于3000-3800米间均可，本次测试选取3000米作为零电位参考点，比i-1点距离大1000米；

第四步，测量接地电阻；

零电位点确定后，按照所需要调整短路电流进行测量，最后根据公式R＝U_G/I_G计算出接地电阻值。测量结果见表1所示。

表1：现场测量接地电阻值

根据7次的测量结果及不同零电位参考点的电阻值的对比可以看出，P点在2000米和P点在3000米处的测量值平均误差在2％左右，并不影响测量结果。两点的测量结果均为有效值，且满足设计要求，即在实际测量中选取4-5D距离作为电位极满足测量要求。

Claims (3)

1.一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步，获取接地网参数，至少包括接地网最大对角线长度，地网对应的变电站设有10-35kV出线，接地网对应变电站10kV或35kV进出线情况；

第二步，根据现场情况确定短路接地点，并布置相应的断路器、隔离开关、电阻箱设备；其中，10-35kV出线与隔离开关一端连接，隔离开关另一端与断路器连接，断路器另一端与电阻箱连接，电阻箱另一端与短路接地点连接；

第三步，确定电压零电位参考点；

第四步，接地网阻抗的测量，根据第二步的布置情况进行短路接地，测量入地的电流I_G和接地装置与零电位之间的电压差U_G，得到接地网阻抗为：

R＝U_G/I_G

式中，U_G为接地点与电压线采集的零点位点P点的电位差,I_G为接地点的短路电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法，其特征在于，第三步中零电位参考点的确定方法为：零电位参考点的确定方法采用试探法，首先根据接地网最大对角线的长度D选取5D的长度布置一颗电压极探针，并以此为参考，以5D长度的5％为单位向接地装置递进，布置多根探针，多根探针与位于电流注入点处探针之间所测得的电压分别为U₁、U₂、U₃、……U_i-1、U_i，当U_i点的变化率ΔU_i>>ΔU_i-1时，则将i-1点确定为电压零电位点，其中ΔU_i＝U_i-U_i-1，ΔU_i-1＝U_i-1-U_i-2，i不小于5；最终在曲线变换平缓处的点i-1点即作为零电位参考点。

3.根据权利要求1所述的一种基于10-35kV短路接地的地网测试方法，其特征在于第四步中可以通过调节第二步中布置的电阻箱电阻值的大小，得到不同的短路电流I_G。