1 000 kV安吉變電站接地網接地特性參數的試驗

曹俊平，劉浩軍，董雪松，于淼，李帥

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網浙江象山縣供電公司，浙江寧波315700）

1 000 kV安吉變電站接地網接地特性參數的試驗

曹俊平1，劉浩軍1，董雪松1，于淼1，李帥2

（1.國網浙江省電力公司電力科學研究院，杭州310014；2.國網浙江象山縣供電公司，浙江寧波315700）

對1 000 kV安吉變電站接地網特點進行分析，采用合理的布線方式完成接地網接地特性參數試驗，并對夾角法和直線法2種布線方式下接地阻抗測試結果進行對比分析，總結了試驗結果的影響因素，為特高壓變電工程接地網接地特性參數試驗積累了經驗。

特高壓；變電站；接地網；接地電阻

特高壓1 000 kV安吉變電站是皖電東送工程的核心樞紐站，是浙江省首座1 000 kV變電站，位于浙江安吉縣境內。站址為低山剝蝕丘陵區，地貌主要為渾圓狀的低山，地形起伏較大，土壤電阻率高，接地網接地特性參數測試難度大。以下重點對接地阻抗試驗進行分析，分別對夾角法和直線法2種測量結果進行比對，得出了合理的測試結果。

1 1 000 kV安吉站接地網概況

1 000 kV安吉變電站接地網設計以水平接地為主，垂直接地為輔組成復合主接地網，接地網實施方案為先敷設主接地網及30 m垂直接地極，待主接地網及30 m垂直接地極施工完成后實測接地電阻，若不滿足要求則實施100 m深接地井方案，100 m深接地井方案順序為先打四角的接地深井，若不滿足要求則增加其余深井。

安吉站接地網示意見圖1，面積約488.5 m× 290 m，最大對角線長度約568 m，根據初設接地專題報告，接地電阻計算值為1.65 Ω，地電位79 452 V，跨步電壓773 V，接觸電勢1 489 V，接觸電勢及跨步電壓均不滿足要求，因此在隔離開關操作機構、設備本體、端子箱等四周0.6 m處敷設局部閉合接地線，深埋0.3 m，并與設備支構架的接地引下線相連，全站鋪設厚度不小于15 cm的石塊。主接地網采用鍍錫銅絞線TJX-185，設備引下線采用50×5的銅排。

圖11 000 kV安吉變電站接地網示意

為了降低接地阻抗，設計單位根據首次對4口100 m深接地井接地阻抗的仿真計算結果，最終將100 m深接地井增至6口。

1 000 kV側最大入地短路電流設計計算值為53.7 kA，500 kV側最大入地短路電流設計計算值為62.8 kA。

2 接地特性參數試驗方法和布線

2.1 試驗項目

1 000 kV安吉變電站接地網接地參數試驗主要包括接地阻抗、跨步電壓、接觸電壓及一次設備引下線導通性試驗，而整個試驗的難點在于接地阻抗測試，測量儀器采用紅相8000型接地網變頻測試系統，該系統輸出功率最大為1 kW。測量山區接地網時若電流極選擇不合理，會造成回路阻抗過大，回路電流太小會引起誤差增大，接地裝置特性參數測量導則要求試驗電流宜在3～20 A。

綜合考慮影響安吉變電站接地網接地阻抗測試因素，重點做好以下兩點：

（1）盡可能降低測試回路阻抗，否則注入電流太小會導致測試誤差增大；

（2）為了減小測試線路的互感影響，布線時電壓極線路和電流極線路盡可能分開。

2.2 試驗方法

大型接地網采用相關試驗規程推薦的電流—電壓表三極法測量，電流線和電位線布置示意見圖2。

圖2 接地電阻測量的三極法

為了減小工頻干擾的影響，測量采用變頻電源法，電源頻率在45～65 Hz范圍內變化。根據各頻率點測量數據，擬合求取工頻接地阻抗值。

2.3 接地阻抗試驗布線

為了對比接地阻抗測試結果，測試時分別采用夾角30°法和直線法布線，測量布線示意如圖3所示。

圖3 接地網接地電阻測量回路布線示意

為了提高測量的準確性，在用變頻法測量時，注入地網電流應盡可能大，電流極選擇沿變電站北面放線，放線直線距離為2.3 km，落點在土壤較好的農田處，打6根接地樁以降低臨時電流極接地電阻。夾角30°法測量時電壓極放線長度與電流極相同，直線法測量時電壓極放線長度為電流極放線長度的0.618倍。

2.4 跨步電壓及接觸電壓試驗布線

測量接地網接觸電壓和跨步電壓時，電流極布置與接地阻抗測試相同，原理接線圖見4所示。

圖4 測量接地網接觸電壓和跨步電壓的原理接線

跨步電壓測點選擇在變電站邊緣、主通道、500 kV GIS（氣體絕緣金屬封閉開關設備）、2號主變壓器（簡稱主變）、1 000 kV GIS、4號主變等主要電氣設備處。跨步電壓計算：

式中：I為測量電流；Imax為最大入地短路電流；（Un-Un-1）為任意兩點間的跨步電壓測量值。

選擇變電站內1 000 kV，500 kV，110 kV各設備區域內的主要構架和設備處，進行接觸電壓的測量。接觸電壓：

式中：I為測量電流；Imax為最大入地短路電流；U測量為測量電壓。

2.5 一次設備接地引下線導通性測試

選定與接地網連接良好的設備接地引下線作為參考點，應用直流雙臂電橋的原理，在被測電氣設備的接地引下線與參考點之間施加直流電流，用高內阻電壓表測試由該電流所引起的電壓降，并計算被測電氣設備接地引下線與該參考點之間的直流電阻。

3 試驗結果分析

3.1 接地阻抗試驗

接地網接地阻抗第1次試驗布線采用夾角30°法，根據現場勘察的情況，試驗布線見圖3電壓極1的方式所示，電壓極與接地極直線距離為2.3 km，電壓極和電流極分別與站內電流注入點連線成夾角30°，電壓極和電流極2條試驗線盡可能分開，試驗回路注入電流約為3.4 A，回路阻抗為51.7 Ω，電源頻率由45～65 Hz變化，接地阻抗測試值見表1。測量結果在0.338～0.372 Ω之間，擬合得50 Hz時接地網接地阻抗值為0.352 Ω。電源頻率改變時，折算到相同電流幅值時，接地阻抗測試值變化很小，說明試驗布線較合理，互感影響較小。

表1 測試夾角30°時接地阻抗測試值

為了驗證夾角30°法測試結果，進行了直線法測試，將電壓極線布線改到圖3電壓極2的方式，電壓極與接地極直線距離為1.43 km，電壓極和電流極與站內電流注入點位于1條直線上，其他測試條件不變，測得的接地網接地阻抗值為0.371 Ω。

接地網接地阻抗測試在2種布線方式下測量值相差較小，考慮到直線法布線方式的局限性，會有互感的影響，接地網接地阻抗以夾角30°法測得值為準。

3.2 跨步電壓、接觸電壓及導通性測試

安吉變電站內地表跨步電壓最大值位于站內東南角，最大跨步電壓值是1.78 V；最大接觸電壓位于安塘二線高壓電抗器C相處，最大值為0.81 V；均在導則[1]允許的跨步電壓和接觸電壓范圍內。一次設備的接地引下線導通情況較好，測試值均小于50 mΩ。

4 結論

（1）安吉變電站接地網接地阻抗值為0.352 Ω，跨步電壓、接觸電壓及一次設備引下線導通性均滿足設計要求。

（2）電壓極和電流極的2條試驗接線間的互感對接地電阻結果影響較大，應根據變電站附近道路、地形等情況，選擇合理的布線方式，盡可能分開，以減小互感的影響。

（3）高土壤電阻率地區接地網接地電阻測量時，電流極選擇對接地電阻結果有影響，應選在多土壤低電阻的位置，降低測試回路阻抗，增大測試電流以減小測量誤差。

[1]中華人民共和國電力工業部.DL/T 621-1997交流電氣裝置的接地[S].北京：中國電力出版社，1998.

[2]國家電網公司.Q/GDW 310-2009 1 000 kV電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗規程[S].北京：中國電力出版社，2009.

[3]陳鵬云，朱慶翔，吳伯華，等.大型接地網測試技術的發展與應用[J].高電壓技術，2003，29（10）:18-21.

[4]金祖山，胡文堂，張軍，等.提高大型接地網接地阻抗測量準確性的方法和措施[J].水電能源科學，2005，23（5）: 76-77.

[5]中華人民共和國國家發展和改革委員會.DL/T 475-2006接地裝置特性參數測量導則[S].北京：中國電力出版社，2006.

（本文編輯：楊勇）

Test of Grounding Characteristic Parameters of Grounding Networks of 1 000 kV Anji Substation

CAO Junping1，LIU Haojun1，DONG Xuesong1，YU Miao1，LI Shuai2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Xiangshan Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315700，China）

The paper analyzes characteristics of grounding networks of 1 000 kV Anji substation.By use of reasonable conductor arrangement，test of grounding characteristic parameters of grounding networks is carried out；besides，test results of ground impedance in intersection angle arrangement and straight line arrangement are compared.Influencing factors of the test results are summarized，which accumulates experience for test of grounding characteristic parameters of grounding networks in UHV power transfer projects.

ultra-high voltage；substation；grounding network；ground resistance

TM862

B

1007-1881（2015）01-0017-03

2014-07-23

曹俊平（1986），男，工程師，從事電氣設備檢修試驗工作。