CN107525972A - 一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，具体是运用于变电站大型接地网冲击特性的测试。具体操作步骤包括：首先对变电站接地网数据进行前期测量：步骤1：土壤电阻率测试；步骤2：零电位点选取。步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻。步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。本发明能够完成依托大型冲击发生器进行冲击才能完成的试验内容，操作简单易行，安全系数高。便携式冲击发生器运行工况对于电能要求较低，不许单独配置柴油发电机，设备体积小，重量轻，可随身携带，试验成本大幅降低，减小试验误差，工作效率显著提高。

Description

一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法

技术领域

本发明属于电力技术领域，尤其涉及一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，具体是运用于变电站大型接地网冲击特性的测试。

背景技术

目前，在电力系统关于变电站的维护中，变电站大型接地网的系统参数一般考虑的都是基于工频下的电气性能，但随着社会经济的发展，工业与居民用电对于电力运行的稳定提出了进一步的需求。在这样的背景情况下，变电站大型接地网的冲击特性的研究变得越来越受到重视。目前，变电站大型接地网冲击特性的测试没有固定的方法，主要是在依托科研或技术单位利用大型冲击发生器进行冲击测试。一般是提前断开变电站接地网与站内外各设备的电气连接，利用发电机或市电对大型冲击发生器的法拉电容进行充电，充电完毕后，经由注流点将冲击发生器电容内能量注入接地网。通过提前布设的线圈、高压分压器等设备对接地网各个测点的电流、电压信息进行采集，由此获得变电站大型接地网的冲击特性参数。这样的测试方法由于设备仪器的巨大，前期准备的复杂，在实际操作中，实用性较弱。

现有的测试方法主要是依托大型冲击发生器进行，而大型冲击发生器体积巨大，难以运输移动、易损坏，调试周期长、操作困难、成本巨大等不足，加之采用大型冲击发生器进行布线，整个试验用冲击回路的布线长度将难以缩减，导致回路电容居高不下，对实际试验结果具有较大影响。大型冲击发生器产生的冲击能量，在实际投运变电站的测量过程中，会产生较强的电磁场环境，对于变电站本省的设备安全，二次系统电磁环境的需求都有较大的影响，存在一定的干扰变电站安全的因素。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其目的是提供一种简单易行的利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，该方法不仅能够完成依托大型冲击发生器进行冲击才能完成的试验内容，同时操作简单易行，安全系数高。

为了实现上述发明目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，具体操作步骤包括：

首先对变电站接地网数据进行前期测量：

步骤1：土壤电阻率测试；

步骤2：零电位点选取。

步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻。

步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。

所述步骤1：具体操作步骤包括：首先对变电站接地网数据进行前期测量：

步骤1：土壤电阻率测试。

对测量场地的土壤电阻率现场测量，采用四极法测量得到场地的土壤电阻率随测量极间距变化的曲线，根据视在土壤电阻率现场基础测量数据，利用土壤电阻率仿真软件进行土壤仿真计算，通过优化分析，反演得到变电站站址的土壤实际分层结构模型。

采用现有温纳(Wenner)四极法的测量分层结构的土壤电阻率原理图2所示，电极按图等距布置，设a为两邻近电极间距，则以a,b的单位表示的视在土壤电阻率ρ为：

式中：ρ为视在土壤电阻率；R为所测电阻；a为电极间距；b为电极深度。现场通常b≤0.1a，则可取b＝0，上式简化为深度a处的视在土壤电阻率：ρ＝2πaR。

所述步骤2：零电位点选取，是选取测点与电流极间0.618长度处作为零电位参考点，冲击试验时，零电位参考点在其附近进行选择，利用冲击回路进行重复冲击，测量该点周边电位情况，选取稳定电位点作为参考点。

所述步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻；是电流线选用6mm²塑胶绝缘导线进行人工布线，从测量引入点经变电站门前引出，布放到电流极入地，电流极利用路边水洼；地网边缘的坐标，电流极坐标，电流极距地网边缘距离d；电压线选用花线进行人工布线，从测量引入点接出从站门前引出，布放至电压极，电压极用1根φ24、长约1.5m的镀锌圆钢打入地下，电压极的坐标，电压极距变电站地网边缘d；电流极—地网边缘连线即电流线与电压极—地网边缘连线即电压线夹角；由于采用远离法，测量结果需修正，根据DL/T 475－2006《接地装置特性参数测量导则》公式计算，接地网接地阻抗测量结果应为测量值乘以修正系数η；根据DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》的要求，选用接近50Hz的类工频小电流法测量，所加测量电流3～20A。

所述步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。其中确定零电位参考点位置，在参考点位置将镀锌接地极插入地下10-20cm深度固定，利用绝缘导线，将零电位参考点引至分压器处，与分压器低压端相连接，注意绝缘导线需沿线架空，以防有绝缘层破损导致地电位抬升对参考电位的影响；回流点位置选定在距离接地网三倍对角线距离处，将镀锌接地极插入地下10-20cm处，采用编织铜带与便携式冲击发生器低压端进行连接，为尽量降低回路电容，在环境允许的情况下，尽量较小回流线长度，并注意回流线不与注流线平行，线路沿途使用绝缘杆进行架空，使之不与其它物体接触；注流点位置选定在易发生接地故障处，便携式冲击发生器就近布置于注流点附近，采用蓄电池结合逆变器组成供电单元对冲击发生器进行供电，试验开始前，注意对蓄电池进行充电，冲击发生器高压侧采用编织铜带或者高压电缆与注流点接地引上线进行直接连接，断开接地引上线与设备的连接；测量设备摆放位置与人员操作位置铺设绝缘地垫，以防发生危险；便携式冲击发生器高压侧注流线处采用罗氏线圈对其电流数据进行采集，注流线从罗氏线圈中心穿过，线圈箭头方向与电流方向一致，线圈信号输出端与示波器进行连接；目标电压测点采用编织铜带与高压分压器高压侧进行物理连接，而高压分压器低压侧采用绝缘导线与零电位参考点进行连接，信号输出端接示波器；目标测点电流参数同样采用罗氏线圈进行采集，让目标测点导体从罗氏线圈中间穿过，注意线圈箭头方向与电流方向一致，罗氏线圈信号输出端与示波器连接；利用蓄电池与电源逆变器组成的电池组或者220kV市电与隔离变压器组成的供电单元对便携式冲击发生器进行充电，充电完成后，在人员离场的情况下，对接地网进行冲击激励。

所述注流点，选择避开二次设备和测量设备，以防冲击能量侵入。

本发明的优点及有益效果是：

1、采用新型的便携式冲击发生器取代大型冲击发生器作为冲击激励源进行测试。体积小、重量轻，对于供电单元要求低，可由试验人员随身携带。

2、采用仿真与测量相结合的方式，提前确定布线的各个位置。利用国际通用的接地系统仿真软件，对即将进行测量的变电站接地网进行仿真模拟，依据仿真数据对测试的零电位参考点进行确定。

3、冲击发生器就近布置于注流点附近，减小冲击回路长度，降低回路电容，减少试验误差。

4、采用线圈与高压分压器相结合的方式，测量变电站接地网的冲击特性参数。

本发明方法不仅能够完成依托大型冲击发生器进行冲击才能完成的试验内容，同时操作简单易行，安全系数高。便携式冲击发生器运行工况对于电能要求较低，不许单独配置柴油发电机，设备体积小，重量轻，可由试验人员随身携带，无需使用大型起重机械与大型平板运输车辆进行运输，试验成本较原有方法大幅降低。本发明方法采用便携式冲击发生器进行布线，可将冲击发生器就近布置于注流点位置，减小布线回路长度，降低回路电容，从而减小试验误差，使工作效率得到显著提高。

附图说明

图1是本发明便携式冲击发生器原理图；

图2是本发明中温纳法土壤电阻率测量示意图；

图3是本发明中测点距离示意图；

图4是本发明中类工频小电流法测量示意图；

图5是本发明中冲击回路布线方式示意图。

具体实施方式

本发明是一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，是利用如图1所示的便携式冲击发生器进行的冲击测试方法，其中便携式冲击发生器采用现有陕西电科院研制的便携式冲击发生器。

本发明利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，具体操作步骤包括：：

首先对变电站接地网数据进行前期测量：

步骤1：土壤电阻率测试。

对测量场地的土壤电阻率现场测量，采用四极法测量得到场地的土壤电阻率随测量极间距变化的曲线，根据视在土壤电阻率现场基础测量数据，利用土壤电阻率仿真软件进行土壤仿真计算，通过优化分析，反演得到变电站站址的土壤实际分层结构模型。

采用现有温纳(Wenner)四极法的测量分层结构的土壤电阻率原理图2所示，电极按图等距布置，设a为两邻近电极间距，则以a,b的单位表示的视在土壤电阻率ρ为：

式中：ρ为视在土壤电阻率；R为所测电阻；a为电极间距；b为电极深度。现场通常b≤0.1a，则可取b＝0，上式简化为深度a处的视在土壤电阻率：ρ＝2πaR。

步骤2：零电位点选取。

选取测点与电流极间0.618长度处作为零电位参考点，冲击试验时，零电位参考点在其附近进行选择，利用冲击回路进行重复冲击，测量该点周边电位情况，选取稳定电位点作为参考点。参见图3。

步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻。电流线选用6mm²塑胶绝缘导线进行人工布线，从测量引入点经变电站门前引出，布放到电流极入地，电流极利用路边水洼；地网边缘的坐标，电流极坐标，电流极距地网边缘距离d。电压线选用花线进行人工布线，从测量引入点接出从站门前引出，布放至电压极，电压极用1根φ24、长约1.5m的镀锌圆钢打入地下，电压极的坐标，电压极距变电站地网边缘d。电流极—地网边缘连线即电流线与电压极—地网边缘连线即电压线夹角。

由于采用远离法，测量结果需修正，根据DL/T 475－2006《接地装置特性参数测量导则》有关公式计算，接地网接地阻抗测量结果应为测量值乘以修正系数η。

根据DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》的要求，选用接近50Hz的类工频小电流法测量，所加测量电流3～20A。测量原理参见图4。

步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。其中零电位参考点位置参照步骤2中确定，在参考点位置将镀锌接地极插入地下10-20cm深度固定，利用绝缘导线，将零电位参考点引至分压器处，与分压器低压端相连接，注意绝缘导线需沿线架空，以防有绝缘层破损导致地电位抬升对参考电位的影响。回流点位置选定在距离接地网三倍对角线距离处，将镀锌接地极插入地下10-20cm处，采用编织铜带与便携式冲击发生器低压端进行连接，为尽量降低回路电容，在环境允许的情况下，尽量较小回流线长度，并注意回流线不与注流线平行，线路沿途使用绝缘杆进行架空，使之不与其它物体接触。注流点位置选定在易发生接地故障处，便携式冲击发生器就近布置于注流点附近，采用蓄电池结合逆变器组成供电单元对冲击发生器进行供电，试验开始前，注意对蓄电池进行充电，冲击发生器高压侧采用编织铜带或者高压电缆与注流点接地引上线进行直接连接，需要注意断开接地引上线与设备的连接。测量设备摆放位置与人员操作位置铺设绝缘地垫，以防发生危险。布线方式参照图5。便携式冲击发生器高压侧注流线处采用罗氏线圈对其电流数据进行采集，注流线从罗氏线圈中心穿过，注意线圈箭头方向与电流方向一致，线圈信号输出端与示波器进行连接。目标电压测点采用编织铜带与高压分压器高压侧进行物理连接，而高压分压器低压侧采用绝缘导线与零电位参考点进行连接，信号输出端接示波器。目标测点电流参数同样采用罗氏线圈进行采集，让目标测点导体从罗氏线圈中间穿过，注意线圈箭头方向与电流方向一致，罗氏线圈信号输出端与示波器连接。利用蓄电池与电源逆变器组成的电池组或者220kV市电与隔离变压器组成的供电单元对便携式冲击发生器进行充电，充电完成后，在人员离场的情况下，对接地网进行冲击激励。

根据试验方案，自行变更注入点位置，测点位置，重复上述过程，在此不再重复叙述。

试验过程中应充分考虑设备与人员安全问题，在注流点的选择上，应尽量避开二次设备，测量设备，以防冲击能量侵入，损坏设备。操作人员应站立于绝缘地垫之上以保证安全，现场安全人员应监控试验场地无人员入内。各测点数据应重复测量2-3次以减少试验误差。

Claims (6)

1.一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：具体操作步骤包括：

首先对变电站接地网数据进行前期测量：

步骤1：土壤电阻率测试；

步骤2：零电位点选取。

步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻。

步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。

2.根据权要求1所述的一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：所述步骤1：具体操作步骤包括：

首先对变电站接地网数据进行前期测量：

步骤1：土壤电阻率测试。

对测量场地的土壤电阻率现场测量，采用四极法测量得到场地的土壤电阻率随测量极间距变化的曲线，根据视在土壤电阻率现场基础测量数据，利用土壤电阻率仿真软件进行土壤仿真计算，通过优化分析，反演得到变电站站址的土壤实际分层结构模型。

采用现有温纳(Wenner)四极法的测量分层结构的土壤电阻率原理图2所示，电极按图等距布置，设a为两邻近电极间距，则以a,b的单位表示的视在土壤电阻率ρ为：

式中：ρ为视在土壤电阻率；R为所测电阻；a为电极间距；b为电极深度。现场通常b≤0.1a，则可取b＝0，上式简化为深度a处的视在土壤电阻率：ρ＝2πaR。

3.根据权要求1所述的一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：所述步骤2：零电位点选取，是选取测点与电流极间0.618长度处作为零电位参考点，冲击试验时，零电位参考点在其附近进行选择，利用冲击回路进行重复冲击，测量该点周边电位情况，选取稳定电位点作为参考点。

4.根据权要求1所述的一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：所述步骤3：根据现场地形情况和测量条件，选择远离布置的电流—电压法测量地网接地电阻；是电流线选用6mm²塑胶绝缘导线进行人工布线，从测量引入点经变电站门前引出，布放到电流极入地，电流极利用路边水洼；地网边缘的坐标，电流极坐标，电流极距地网边缘距离d；电压线选用花线进行人工布线，从测量引入点接出从站门前引出，布放至电压极，电压极用1根φ24、长约1.5m的镀锌圆钢打入地下，电压极的坐标，电压极距变电站地网边缘d；电流极—地网边缘连线即电流线与电压极—地网边缘连线即电压线夹角；

由于采用远离法，测量结果需修正，根据DL/T 475－2006《接地装置特性参数测量导则》公式计算，接地网接地阻抗测量结果应为测量值乘以修正系数η；

根据DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》的要求，选用接近50Hz的类工频小电流法测量，所加测量电流3～20A。

5.根据权要求1所述的一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：所述步骤4：利用便携式冲击发生器作为冲击激励源，进行冲击回路布线。其中确定零电位参考点位置，在参考点位置将镀锌接地极插入地下10-20cm深度固定，利用绝缘导线，将零电位参考点引至分压器处，与分压器低压端相连接，注意绝缘导线需沿线架空，以防有绝缘层破损导致地电位抬升对参考电位的影响；回流点位置选定在距离接地网三倍对角线距离处，将镀锌接地极插入地下10-20cm处，采用编织铜带与便携式冲击发生器低压端进行连接，为尽量降低回路电容，在环境允许的情况下，尽量较小回流线长度，并注意回流线不与注流线平行，线路沿途使用绝缘杆进行架空，使之不与其它物体接触；注流点位置选定在易发生接地故障处，便携式冲击发生器就近布置于注流点附近，采用蓄电池结合逆变器组成供电单元对冲击发生器进行供电，试验开始前，注意对蓄电池进行充电，冲击发生器高压侧采用编织铜带或者高压电缆与注流点接地引上线进行直接连接，断开接地引上线与设备的连接；测量设备摆放位置与人员操作位置铺设绝缘地垫，以防发生危险；便携式冲击发生器高压侧注流线处采用罗氏线圈对其电流数据进行采集，注流线从罗氏线圈中心穿过，线圈箭头方向与电流方向一致，线圈信号输出端与示波器进行连接；目标电压测点采用编织铜带与高压分压器高压侧进行物理连接，而高压分压器低压侧采用绝缘导线与零电位参考点进行连接，信号输出端接示波器；目标测点电流参数同样采用罗氏线圈进行采集，让目标测点导体从罗氏线圈中间穿过，注意线圈箭头方向与电流方向一致，罗氏线圈信号输出端与示波器连接；利用蓄电池与电源逆变器组成的电池组或者220kV市电与隔离变压器组成的供电单元对便携式冲击发生器进行充电，充电完成后，在人员离场的情况下，对接地网进行冲击激励。

6.根据权要求5所述的一种利用便携式冲击发生器进行冲击测试的方法，其特征是：所述注流点，选择避开二次设备和测量设备，以防冲击能量侵入。