CN109470930B - 一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，该方法包括进行接地极接地阻抗频谱特性测量所需要的装置和接线图，以及进行测量时电流与电压引线的布线方向和夹角，引线连接位置与架空高度，测量设备的接线方案和接线方式，测量电流的频率，电流传感器的信号延时要求，测量装置的采样频率要求。本发明给出的测量方法覆盖了接地极接地阻抗频谱特性的主要频率区间，并减少测量电流电压引线互感引起的误差，能实现对接地装置接地阻抗的频谱特性的测量。

Description

一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法

技术领域

本发明涉及电力系统过电压领域，具体涉及一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法。

背景技术

地网导体在土壤中的水、矿物质、微生物以及电流等作用下发生氧化反应。随着工作年限的增加，腐蚀导致导体截面变小，载流能力下降，甚至导致导体断裂。接地网在经过多年腐蚀后，接地性能与通流能力下降，接地电阻、跨步电压与接触电压上升，危及电力设备及运行人员的安全。对输电线路杆塔的状态进行检测是发现接地网安全隐患、保证接地网安全运行的必要手段。接地系统检测技术的发展经过了几个阶段，最早是采用接地电阻检测与开挖相结合。输电线路杆塔接地系统数量众多，所处位置交通困难，开挖检测工程量大，效率低，因此研究杆塔接地体腐蚀情况检测方法对时发现杆塔接地问题，确保输电线路安全运行有重要的意义。

近年来，频谱分析法在电气设备状态检测与诊断中得到广泛的应用，采用频谱法必须测量接地极接地阻抗频谱特性。

发明内容

本发明解决了现有技术中杆塔接地体高频测量中存在的问题，提供一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，其应用时可以实现对杆塔接地体接地阻抗的频谱特性进行测量，给出的频率范围涵盖了接地阻抗的频谱特性的主要特征区域，可以实现对接地装置接地阻抗频谱特性的测量。

本发明通过下述技术方案实现：

一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，包括变频电源、示波器、电流采样电阻、电流极、电压测量极，依次进行以下步骤：

A、收集接地装置参数，包括接地装置对角线长度，布置形式；

B、拆除接地装置与接地引下线的连接螺杆，断开接地装置与接地引下线之间的电气连接；

C、在接地装置附近打下电流极，电流极到接地装置的距离应为杆塔接地装置对角线长度的2倍以上，电流极与接地装置连线垂直于线路方向；

D、在接地装置附近打下电压测量极，电压测量极到接地装置的连线在电流极与接地装置连线的反向延长线上，电压测量极到接地装置的距离与电流极到接地装置的距离相等；

E、将变频电源输出极一端与电流采样电阻串联后，再与接地极的接地引下线相连；变频电源输出极的另一端通过架空引线连接到电流极，引线对地高度不小于1米，架空支架采用绝缘支架，电流采样电阻为无感电阻，阻抗为1欧姆；

F、电压测量极通过引线与示波器电压测量通道探头相连，电压测量引线采用绝缘支架架空，离地高度不小于1米。示波器探头的接地线夹与杆塔接地极的接地引下线相连，连接点离地面高度不大于10cm；

G、示波器电流测量通道测量电流采样电阻的电压，探头的接地线夹与电流采样电阻的接地引下线侧端子相连，探头与电流采样电阻的变频电源侧端子相连。

H、调整示波器的量程和示波器探头的衰减倍率，打开变频电源，依次输出频率f为25Hz、50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz的电流；

I、记录上述频率电流作用下示波器测得的电压幅值U与电流幅值I，电压与电流的相位差

计算杆塔接地极的接地阻抗模值|Z|＝U/I，在|Z|快速变化区间增加测量频率点的数量；

J、绘出接地阻抗模值|Z|与f的关系曲线，电压与电流的相位差

与f的关系曲线，得到该杆塔接地阻抗的频谱特性。

进一步的，一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，所述示波器可用其他电压电流波形测量记录装置代替，代替用的电压电流波形测量记录装置的采样频率不低于1.5MHz。

进一步的，一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，测量所用的电流采样电阻可用其他电流传感器代替，替代用的电流传感器输入与输出信号延时不大于10ns。

进一步的，一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，所述步骤D包括：在杆塔附近打下电压测量极，电压测量极到杆塔的连线与电流极与杆塔连线夹角180°≥θ≥90°，电压测量极到杆塔的距离与电流极到杆塔的距离相等。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明中通过对仿真研究了接地导体的长度分别为40米、70米和100米时接地阻抗模值与相位角的频谱特性如图2所示，导体等效半径分别为0.005米、0.01米和0.02米时接地阻抗模值与相位角的频谱特性如图3所示。通过分析发现接地极的频谱特性主要变化区间在1MHz以下。通过实测发现，由于受测量电源容量和频率的限制，以及土壤导电性能的影响，接地装置在实测中能得到明显变化规律的区间为25Hz到150kHz，且电流频率在同一数量级时，其频谱特性基本相同，因此确定了测量频率f为25Hz、50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明实施装置的接线图；

图2为导体长度对阻抗频谱特性的影响规律频谱图。

图3为实测某接地极阻抗的频谱特性频谱图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1－变频电源、2－示波器、3－电流采样电阻、4－电流极、5－电压测量极、6－被测杆塔接地极。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1所示，一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，包括变频电源1、示波器2、电流采样电阻3、电流极4、电压测量极5，依次进行以下步骤：

A、收集接地装置参数，包括接地装置对角线长度，布置形式；

B、拆除接地装置与接地引下线的连接螺杆，断开接地装置与接地引下线之间的电气连接；

C、在接地装置附近打下电流极4，电流极4到接地装置的距离应为杆塔接地装置对角线长度的2倍以上，电流极4与接地装置连线垂直于线路方向；

D、在接地装置附近打下电压测量极5，电压测量极5到接地装置的连线在电流极4与接地装置连线的反向延长线上，电压测量极5到接地装置的距离与电流极4到接地装置的距离相等，具体为，在杆塔附近打下电压测量极5，电压测量极5到杆塔的连线与电流极4与杆塔连线夹角180°≥θ≥90°，电压测量极5到杆塔的距离与电流极4到杆塔的距离相等；

E、将变频电源1输出极一端与电流采样电阻3串联后，再与接地极的接地引下线相连；变频电源1输出极的另一端通过架空引线连接到电流极4，引线对地高度不小于1米，架空支架采用绝缘支架，电流采样电阻3为无感电阻，阻抗为1欧姆；

F、电压测量极5通过引线与示波器2电压测量通道探头相连，电压测量引线采用绝缘支架架空，离地高度不小于1米。示波器探头的接地线夹与杆塔接地极的接地引下线相连，连接点离地面高度不大于10cm；

G、示波器2电流测量通道测量电流采样电阻3的电压，探头的接地线夹与电流采样电阻3的接地引下线侧端子相连，探头与电流采样电阻3的变频电源侧端子相连。

H、调整示波器2的量程和示波器2探头的衰减倍率，打开变频电源1，依次输出频率f为25Hz、50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz的电流；

I、记录上述频率电流作用下示波器2测得的电压幅值U与电流幅值I，电压与电流的相位差

计算杆塔接地极的接地阻抗模值|Z|＝U/I，在|Z|快速变化区间增加测量频率点的数量；

J、绘出接地阻抗模值|Z|与f的关系曲线，电压与电流的相位差

与f的关系曲线，得到该杆塔接地阻抗的频谱特性。

所述示波器2可用其他电压电流波形测量记录装置代替，代替用的电压电流波形测量记录装置的采样频率不低于1.5MHz。

测量所用的电流采样电阻3可用其他电流传感器代替，替代用的电流传感器输入与输出信号延时不大于10ns。

具体工作过程为：将某接地极的接地引下线与塔脚连接螺杆断开。电流极到杆塔距离为20米，电压极到杆塔距离为20米，电压测量引线与电流引线的夹角为90°，按图1所示的接线方案接好各设备引线后，测量了该接地极在25Hz、50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz的电流作用下的响应电压，得到该接地极的接地阻抗的幅频特性曲线如图3所示，其变化趋势与图2的仿真结果一致。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，其特征在于，包括变频电源（1）、示波器（2）、电流采样电阻（3）、电流极（4）、电压测量极（5），依次进行以下步骤：

A、收集接地装置参数，包括接地装置对角线长度，布置形式；

B、拆除接地装置与接地引下线的连接螺杆，断开接地装置与接地引下线之间的电气连接；

C、在接地装置附近打下电流极（4），电流极（4）到接地装置的距离应为杆塔接地装置对角线长度的2倍以上，电流极（4）与接地装置连线垂直于线路方向；

D、在接地装置附近打下电压测量极（5），电压测量极（5）到接地装置的连线在电流极（4）与接地装置连线的反向延长线上，电压测量极（5）到接地装置的距离与电流极（4）到接地装置的距离相等；电压测量极（5）到杆塔的连线与电流极（4）与杆塔连线夹角180°≥θ≥90°，电压测量极（5）到杆塔的距离与电流极（4）到杆塔的距离相等；

E、将变频电源（1）输出极一端与电流采样电阻（3）串联后，再与接地极的接地引下线相连；变频电源（1）输出极的另一端通过架空引线连接到电流极（4），引线对地高度不小于1米，架空支架采用绝缘支架，电流采样电阻（3）为无感电阻，阻抗为1欧姆；

F、电压测量极（5）通过引线与示波器（2）电压测量通道探头相连，电压测量引线采用绝缘支架架空，离地高度不小于1米；示波器探头的接地线夹与杆塔接地极的接地引下线相连，连接点离地面高度不大于10cm；

G、示波器（2）电流测量通道测量电流采样电阻（3）的电压，探头的接地线夹与电流采样电阻（3）的接地引下线侧端子相连，探头与电流采样电阻（3）的变频电源侧端子相连；

H、调整示波器（2）的量程和示波器（2）探头的衰减倍率，打开变频电源（1），依次输出频率f为25Hz、50Hz、100Hz、200Hz、300Hz、400Hz、500Hz、600Hz、700Hz、800Hz、900Hz、1kHz、2kHz、3kHz、4kHz、5kHz、6kHz、7kHz、8kHz、9kHz、10kHz、20kHz、30kHz、40kHz、50kHz、60kHz、70kHz、80kHz、90kHz、100kHz、110kHz、120kHz、130kHz、140kHz、150kHz的电流；

I、记录上述频率电流作用下示波器（2）测得的电压幅值U与电流幅值I，电压与电流的相位差φ，计算杆塔接地极的接地阻抗模值|Z|＝U/I，在|Z|快速变化区间增加测量频率点的数量；

J、绘出接地阻抗模值|Z|与f的关系曲线，电压与电流的相位差φ与f的关系曲线，得到该杆塔接地阻抗的频谱特性。

2.根据权利要求1所述的一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，其特征在于，所述示波器（2）可用其他电压电流波形测量记录装置代替，代替用的电压电流波形测量记录装置的采样频率不低于1.5MHz。

3.根据权利要求1所述的一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，其特征在于，测量所用的电流采样电阻（3）可用其他电流传感器代替，替代用的电流传感器输入与输出信号延时不大于10ns。

4.根据权利要求1所述的一种接地装置接地阻抗频谱特性的测量方法，其特征在于，所述步骤D包括：在杆塔附近打下电压测量极（5）。

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