CN104897968A - 基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，它包括1：采用三极法直线法接线；2：测量地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压U₀和电压过零时刻t₀；3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I₀同相位的增量工频测试电流ΔI；4：测量合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生合成电压U₁；5：计算出接地阻抗Z_G阻抗的值。本发明大幅减小了测试工作量和计算复杂程度。

Description

基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法

技术领域

本发明涉及接地阻抗测试技术领域，具体地指一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法。

背景技术

大型地网的接地阻抗是地网设计、施工验收、运行维护的重要参数，对其进行周期性的测试，是评估发电、变电、配电、用电系统安全性能的重要测试项目。测试大型地网接地阻抗时，地网中常有不平衡零序工频电流，即地干扰电流。此干扰电流会叠加在测试电流中，造成测量误差，影响对大型地网安全性能的评估。为消除干扰电流对大型地网接地阻抗测试的影响，可采用“DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则”中描述的一种抗干扰测试方法“倒相法”，其试验流程如下：

(1)不施加测试电流，测量不平衡零序工频电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的电压，即地干扰电压U₀；

(2)施加工频测试电流I，测量合成电流I₁＝I₀+I在地网接地阻抗Z_G上产生的电压U₁；

(3)将工频测试电流倒相，但保持幅值不变，即为-I，测量合成电流I₂＝I₀-I在Z_G上产生的合成电压U₂；

(4)依照如下公式计算地网接地阻抗Z_G。

$Z_G=\sqrt{\frac{U_1^2+U_2^2-2U_0^2}{2I^2}}---\left(2\right)$

上述倒相法在实际应用中有以下问题：

(1)整个测试过程比较繁琐，需要施加两次试验电流，分别测量三次电压，经过复杂的计算才能获得地网接地阻抗值。

(2)由于不知道地干扰电流的相位，施加两次试验电流时，干扰电流相位可能不一致，导致测试误差。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，该测试方法简单易行，测试结果准确。

为实现此目的，本发明所设计的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地；

步骤2：通过电压表V测量地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压U₀和该干扰电压的过零时刻t₀，该地网干扰电流I₀由电力系统三相不平衡回流产生；

步骤3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I₀同相位，即同方向且电流同时过零的增量工频测试电流ΔI；

上述增量工频测试电流ΔI使得合成电流I₁＝地网干扰电流I₀+增量工频测试电流ΔI，上述合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1与干扰电压U₀同方向且同时电压过零；

步骤4：通过电压表V测量合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1；

步骤5：通过如下公式1计算出地网接地阻抗Z_G的值；

$Z_G=\frac{U_1-U_0}{\mathrm{\ΔI}}---\left(1\right)$

其中，U₁为合成电压，U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压，ΔI为增量工频测试电流。

本发明的有益效果：

采用倒相增量法，只需施加一次增量工频测试电流ΔI(现有的倒相法需要施加两次试验电流，分别测量三次电压，经过复杂的计算才能获得地网接地阻抗值)，分别测量地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压U₀和合成电压U1，并通过简单计算便可消除地干扰电流对测试的影响(现有的倒相法由于不知道地干扰电流的相位，施加两次试验电流时，干扰电流相位可能不一致，导致测试误差)，得到更加准确的大型地网接地阻抗测试值，与现有的“DL/T 475-2006接地装置特性参数测量导则”中描述的“倒相法”相比，本发明大幅减小了测试和计算的复杂程度和工作量。

附图说明

图1为本发明实施例中所述接地阻抗测试方法的流程示意图；

图2为传统倒相法试验电流、电压矢量图；

图3为倒相增量法试验电流、电压矢量图；

图4为三极直线法法测量大型地网接地阻抗的连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明：

首先对倒相法原理做进一步介绍。使用倒相法测试接地阻抗过程中，施加的试验电流通常与不平衡零序电流是不同相位的。试验电流、电压的矢量图如图2所示。图中，Z_G为地网的工频接地阻抗，I₀为地网干扰电流(即不平衡零序电流)，U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压(即零序电流在接地装置上产生的电压降)，I为试验电流，U₁、U₂分别为施加正向、倒相试验电流后测得的合成电压。参照矢量图可以写出：

$U_1^2=U_0^2+I^2{Z}_G^2+2U_{0}I{Z}_G\cos \mathrm{\θ}---\left(3\right)$

$U_2^2=U_0^2+I^2{Z}_G^2+2U_{0}I{Z}_G\cos \mathrm{\θ}---\left(4\right)$

式中:I为注入接地装置中的试验电流，试验电流的幅值在倒相前后保持不变；U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压(即零序电流在接地装置上产生的电压降)；U_l，U₂为倒相前后接地装置上的试验电压；θ为正向试验电流I与地网干扰电流I₀(即不平衡零序电流)之间的矢量夹角。

上述两式相加可得

$Z_G=\sqrt{\frac{U_1^2+U_2^2-2U_0^2}{2I^2}}---\left(2\right)$

下面介绍本发明的倒相增量法的原理。

如果测试电流(即本发明中的增量工频测试电流ΔI，对应上述倒相法原理中的I)与地网干扰电流I₀是同相位的，即方向相同且过零时刻相同，则矢量夹角θ＝0。由上述公式3可得，如图3所示：

U₁＝U₀+ΔIZ_G  (5)

则有

$Z_G=\frac{U_1-U_0}{\mathrm{\ΔI}}---\left(1\right)$

其中，U₁为合成电压，U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压，ΔI为增量工频测试电流。

本发明的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，如图1、3、4所示，它包括以下步骤：

步骤1：将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地(采用DL/T475-2006导则中推荐的三极法直线法)；

步骤2：通过电压表V测量地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压U₀和该干扰电压的过零时刻t₀，该地网干扰电流I₀由电力系统三相不平衡回流产生；

步骤3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I₀同相位，即同方向且电流同时过零的增量工频测试电流ΔI；

上述增量工频测试电流ΔI使得合成电流I₁＝地网干扰电流I₀+增量工频测试电流ΔI，上述合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1与干扰电压U₀同方向且同时电压过零；(电流源I可以由试验变压器组成，通过人工来调节增量工频测试电流ΔI的方向和过零时刻。另外电流源I也可以为具有方向控制和时间控制的程控电流源。不管用何种方式，只需满足上述增量工频测试电流ΔI使得合成电流I₁＝地网干扰电流I₀+增量工频测试电流ΔI在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1与干扰电压U₀同方向且同时电压过零的条件即可)

步骤4：通过电压表V测量合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1；

步骤5：通过如下公式1计算出地网接地阻抗Z_G的值；

$Z_G=\frac{U_1-U_0}{\mathrm{\ΔI}}---\left(1\right)$

其中，U₁为合成电压，U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压，ΔI为增量工频测试电流。

上述技术方案中，所述电流极探针C与地网G边缘的距离d_CG为地网G对角线长度的4～5倍。

上述技术方案中，所述电压极探针P与地网G边缘的距离d_PG为电流极探针C与地网G边缘的距离d_CG的0.618倍。当电压极探针P与地网G边缘的距离d_PG为电流极探针C与地网G边缘的距离d_CG的0.618倍时，电压极探针P将落在等效远方零电位点，此时电压极探针P与地网G之间的电压等于地网G与远方零电位点之间的电压。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (5)

1.一种基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：将电流源I的输入端连接电网设备的接地引下线E，将电流源I的输出端连接电流极探针C，同时将电流极探针C接地；将电压表V的一端连接电网设备的接地引下线E，将电压表V的另一端连接电压极探针P，同时将电压极探针P接地；

步骤2：通过电压表V测量地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压U₀和该干扰电压的过零时刻t₀，该地网干扰电流I₀由电力系统三相不平衡回流产生；

步骤3：通过电流源I向电流极探针C施加与地网干扰电流I₀同相位，即同方向且电流同时过零的增量工频测试电流ΔI；

上述增量工频测试电流ΔI使得合成电流I₁＝地网干扰电流I₀+增量工频测试电流ΔI，上述合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1与干扰电压U₀同方向且同时电压过零；

步骤4：通过电压表V测量合成电流I₁在地网接地阻抗Z_G上产生的合成电压U1；

步骤5：通过如下公式1计算出地网接地阻抗Z_G的值；

$Z_G=\frac{U_1-U_0}{\mathrm{\ΔI}}---\left(1\right)$

其中，U₁为合成电压，U₀为地网干扰电流I₀在地网接地阻抗Z_G上产生的干扰电压，ΔI为增量工频测试电流。

2.根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所述电流极探针C与地网G边缘的距离d_CG为地网G对角线长度的4～5倍。

3.根据权利要求2所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所述电压极探针P与地网G边缘的距离d_PG为电流极探针C与地网G边缘的距离d_CG的0.618倍。

4.根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所述电流源I为试验变压器或具有方向控制和时间控制的程控电流源。

5.根据权利要求1所述的基于倒相增量法的地网接地阻抗测试方法，其特征在于：所述电流源I的电流源波形是周期为工频的波形。