大型變電站接地網測試方法分析

趙劍楠

摘 要：在大型變電站電力系統中，接地網的作用十分關鍵，它是保證變電站運行安全、可靠的重要基礎。該文采用歸納論述的方式，對大型變電站接地網測試技術進行了總結分析，以期為變電站接地網測試技術的發展提供一些參考。

關鍵字：大型變電站 接地網 測試技術

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）03（c）-0043-01

1 接地網測試技術概述

1.1 接地概述

接地是電力系統中十分常見的一個概念。具體來說，它指的是：將電力系統中的中性點、外殼等設備，通過導體作為電氣連接橋梁，與接地裝置連接在一起。通常情況下，接地設備是電力系統得以安全運行的重要保護措施，在我國變電站系統的建設中，一般要求變電站的接地網具有較小的接地電阻，并需要技術人員對接地網進行定期檢測，以此確保電力系統運行的可靠性、穩定性。

1.2 變電站接地網測試的內容

（1）變電站系統接地線和接地體自身的電阻。（2）變電站接地體與大地之間的電阻，主要指的是兩者之間的接觸電阻。（3）不同接地體之間的大地電阻。整體上看，大型變電站接地網的測試，所涵蓋的技術要求、技術方法十分繁多，每一種方法又各有特點，為使研究的重點突出，本文僅對幾種常見的變電站接地網測試方法進行歸納分析。

2 大型變電站接地網測試技術分析

2.1 工頻大電流測試技術

工頻大電流法是一種廣泛應用于大型變電站接地網測試的技術方法，也稱為“電壓-電流表法”。在具體的操作中，技術人員通常需要應用380V隔離變壓器作為供電電源，對電網AB相進行供電，再換向為BA相供電，以此消除工頻干擾，并獲取電壓，同時，對接地網中注入電流，通過對電壓電流值的換算，計算出變電站接地網中的電阻及其他參數。

2.1.1 測試操作流程

應用工頻大電流法對大型變電站接地網進行測試的操作較為復雜，在具體的操作中，應遵循如下流程。（1）采用“三角形法”布置電流電壓極，并保證A=B=3D，同時，電流和電壓的夾角a=30O。（2）采用“對角測量法”，分別對接地體的三個角度點測量點電壓進行測量，得到電壓值Uab、Uca和Ubc，同時獲取三點上的電流值Ia、IC和Ib。（3）應用公式“（Ubc2+Uca2+Uab2-3U2）/（Ia2+IC2+Ib2-3I2）”計算被測變電站接地網上的電阻，式中，U和I分別為干擾電壓和干擾電流值。

2.1.2 注意事項

應用工頻大電流法對大型變電站接地網進行測試時，需要注意以下幾方面內容。（1）測量時，應維持電源頻率f=50Hz，從而為測試提供良好的電環境。（2）在選用測量儀器時，應保證所有儀器的精準級在0.5級以上，且應使截流導線的截面積大于2mm2，與接地體之間的連接應保證良好。

2.1.3 綜合評述

工頻大電流測量法，具有高信噪比，低干擾的優點，因此，所測量的數據具有較高的精準度，常用在大型變電站高精度接地網電阻的測量過程中。然而，該種方法也存在一些缺陷，例如，由于測試電流較大，容易產生較強的互感，會對測試結果帶來一些負面影響；此外，在實際操作中，該種方法需要借助笨重的設備完成，使得測試的成本、難度增加不少。因此，技術人員應結合測試現場的實際情況，予以應用。

2.2 夾角補償測試技術

夾角補償測試法是大型變電站接地網測試中的常用技術。在具體的測試中，技術人員利用布極位置的偏移、電壓極與電流極與接地網之間的夾角作為測量參照指標，對變電站接地網的接地電阻進行測試。

2.2.1 測試操作流程

（1）假定大型變電站接地極半徑為a，接地極為G，電壓極和電流極分別為P和C，電流I從G點流入，C點流出。（2）G、P兩點在接地極G點作用下，形成電位差U1，而G、P兩點在電流極C點作用下，形成的點位差為U2。（3）G、P兩點的被測電壓值U=U1+U2，而接地電阻值R=U/I。

2.2.2 注意事項

（1）在應用夾角補償測試技術時，布極位置、土壤電阻率等因素，對測試的結果將產生一些影響，因此，在測試之前，技術人員應對上述環境參量進行提前測定，盡量避免應環境參量不達標，造成的測量誤差。（2）在操作過程中，為控制測量誤差，技術人員可將電流極的位置布放在距離地網中心約2.5～30C處（C即為接地網最大對角線的長度），如此一來，一般能將測量的誤差控制在10%以內，符合工程測試精度要求。

2.2.3 綜合評述

應用夾角測試技術，對大型變電站接地網進行測試，具有計算簡便、施工便利，容易獲取數據等優點。但存在參數受周邊環境影響較大、數據精準度不夠高等缺陷，因此，在日常測量應用中，技術人員可在應用夾角測量法獲取數據的基礎上，綜合應用其他接地網測試技術，獲取多組數據，并互相驗證，以此提升測量結果的精準度與可信度。

2.3 阻頻特性測試技術

阻頻特性測試技術也是一種廣泛應用在大型變電站接地網測試中的技術。該技術可用于220kV以上大型變電站接地網電阻的測試，效果十分突出。

2.3.1 測試操作流程

（1）采用“電壓-電流表法”，測試變電站電網上的干擾電壓，并計算出干擾頻率。在具體的測量中，多在40～128Hz之內，測量多次頻率，得到電網上的多個阻抗。（2）運用DSP數字信號分析儀，對測試數據進行計算、分析，并采用逐次逼近曲線擬合得到阻頻特性曲線。（3）利用上述數據，直接在曲線上插值計算得出工頻接地阻抗Z和電網的純接地電阻R。

2.3.2 注意事項

（1）該測試方法的技術依據為“電壓-電流”法，在測試中，需要運用“電壓-電流”技術得到流過接地網的測試電流I。（2）在操作過程中，技術人員需要對輔助電流極和電壓極進行放線，從而為被測電網提供電壓和電流。

2.3.3 綜合評述

采用阻頻特性測試技術，能夠有效規避變電站接地網上的干擾頻率，同時，對測量電流要求不高，通常在1A以下，能夠在有效避免干擾信號的情況下，提升測量數據的精確性。此外，由于采用了DSP數字測量儀表，使得整個測量過程中，對輔助極接地電阻的精度要求并不高，因此，操作流程更為簡便。

3 結語

該文詳細分析了夾角補償法、工頻大電流法和阻頻特性法三種大型變電站接地網測試技術，并對各個測試方法的優缺點、測量流程進行了綜合評述。隨著電力電子技術的飛速發展，未來將有更多、更好的變電站接地電網測試技術涌現，因此，對大型變電站接地電網的測試也變得越來越精確、便捷。

參考文獻

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[2] 徐少友.變電站接地網測試方法簡述[J].中國電力教育，2013.