淺談山區水電站接地阻抗測量

鄧 勇, 蔣旭平

(1.重慶市電力公司,重慶市 400014;2.四川中鼎科技有限公司,四川 成都 610041)

1 概 述

接地是保護電力、電子設備以及人身安全的重要手段,大型發電廠、變電站接地裝置的狀況甚至直接關系到電力系統的安全運行,所以,準確地評估這些大型接地裝置的狀況非常重要。

目前測量接地網的主要方法有以下幾種:

(1)電位降法;(2)電流-電壓表三極法;(3)接地阻抗測試儀法。

三種測量接地網方法的優點與不足:

(1)電位降法需要繪制電位極 P與接地裝置G之間的電位差變化曲線。在接地極與接地裝置之間通上電流 I,從接地裝置邊緣開始間隔固定距離(50m或 100m或 200m)測試一次 P點電位,繪制電位差關于距離 x的變化曲線,該曲線平坦處即為零電位點,設此時 P點與起始點的電位差為 Um,則接地阻抗 Z=Um/I。但使用該方法比較繁瑣,曲線平坦處不容易確定。

(2)對于大型接地裝置,采用比較多的是電流-電壓表三極法。采用此方法的好處是不用繪制電位極 P與接地裝置 G之間的電位差變化曲線。電流-電壓表三極法又可分為直線法和夾角法兩種。直線法只需在電流極與接地裝置連線約0.5～0.6處設置電位極,并在此處的前后移動電位極,每次移動的距離為電流極與接地裝置距離的 5%,當三次測試的結果誤差在 5%以內即可。夾角法是在距離接地裝置約 4～5D(D為接地裝置對角線長度)并以一個夾角分別布置電流極及電位極而不需要移動電位極。對于大型接地裝置應盡量采用夾角法,如果因地理環境限制而不能采用夾角法的亦可采用直線法,但使用直線法的時候必須將電位線和電流線保持盡量遠的距離,以減小互感耦合對測試結果的影響。

(3)接地阻抗測試儀法主要用于測試小型接地裝置,比如某個大廈、電桿等。

在測試大型接地裝置時建議采用電流-電壓三極法。由于測量電流較大,可以有效抑制地下各種干擾電流的影響。如果設備條件允許,應盡量采用 40～60Hz的變頻電源作為測試電源,這樣做可以更進一步抑制 50Hz的工頻干擾,而工頻干擾往往是地下各種干擾的主要成分。

2 電流-電壓表三極法在酉酬水電站中的應用

2.1 酉酬水電站接地阻抗設計值

按《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997標準,有效接地和低電阻接地系統中發電廠、變電所電氣裝置保護接地中的接地電阻在一般情況下宜符合下式要求:

式中 R為考慮到季節變化的最大接地電阻,Ω;I為計算用的流經接地裝置的入地短路電流,A。

按中南勘測設計院提供的內、外網短路時的最大電流 I=2813A,計算允許的接地電阻值:

2.2 試驗方法

采用電流-電壓表三極法測試,接線情況見圖1。

2.3 試驗放線

由于該水電站兩岸均是陡峭的山,現場勘測使用夾角法測量布線非常困難,只能采用直線法測量。又因電站上游庫區河流彎道多且庫區未進行清理,致使放線難度大。而電站下游左岸有一條簡易道路沿河道延伸,易于放線,故本次測試選擇沿此道路敷設測試線路。

圖1 接線示意圖

酉酬水電站接地網由電站水庫接地網、電站尾水渠接地網及 110kV開關站接地網三部分組成,總接地網對角線長約 800m。按《接地裝置特性參數測量導則》DL/T475-2006的要求,電流線的長度為接地網對角線的 4～5倍,取 4倍為3200m,實際放線直線距離為 3216m;電壓線長取電流線的 50%、55%、60%,共三點。電流線、電壓線分別沿道路的兩旁放置,以避免互感影響。

2.4 電流極及電位極敷設

為保證整個電流回路阻抗足夠小、測試電流足夠大,電流極的電阻值應盡量小。

由于酉酬水電站周圍均為高山,除河流外沒有可用于布置電流極的低土壤電阻率的地塊。在實際布置電流極時,使用 8根圓鋼埋入電站下游河道附近的農田,其間全部用導線連接良好。

電位極采用直徑 16mm,長 1.5m的圓鋼埋入旱地中并與電壓線可靠連接。

2.5 測試點

(1)水電站總體工頻電阻測試;

(2)庫區接地網工頻電阻測試。

2.6 采用的計算公式

式中 I為注入接地裝置中的試驗電流,試驗電流在倒相前后保持不變;U0為不加試驗電壓時接地裝置的對地電壓,即零序電流在接地裝置上產生的電壓降;U1、U2為倒相前后接地裝置上的試驗電壓。

2.7 試驗數據(表 1、2)

表1 水電站總體工頻電阻試驗數據表

表2 庫區接地網工頻電阻試驗數據表

2.8 試驗結論

測試值小于設計值,且二者接近,接地阻抗符合設計和規范要求。

3 結 語

山區水電站由于地理環境所限,很多情況下只能采用直線法測量接地阻抗。由于電站地理位置往往非常偏僻,很少有來自大型生產企業的電磁污染,若措施得當,用直線法配合工頻電源測量接地阻抗同樣可以取得比較準確的結果。

[1] 接地裝置特性參數測量導則,DL/T475-2006[S].

[2] 交流電氣裝置的接地,DL/T621-1997[S].