接地網結構實驗測試探析

趙榮普，張國志

（云南電網有限責任公司昆明供電局，云南昆明，650000）

隨著時代的不斷發展，人們對于電力系統安全運行的要求也在不斷的提升，想要確保電力系統安全運行，就需要讓接地網滿足其運行的要求。于是，對于接地網結構實驗的測試就顯得至關重要，而這一點也是需要在今后的研究之中重點分析與考慮的環節。

1 對接地網安全產生影響的主要因素

針對輸電線路接地網而言，對于其安全性產生影響的因素較多，不僅包含了內在的因素，同時也包含了外部因素。這一部分問題不僅僅只有地表電位分布、接地阻抗、接觸電勢、跨步電壓等諸多老問題，同時也會出現較多的新問題。按照目前電力系統的主要行業標準，對于接地網安全性能的判斷，一般會選擇土壤電阻率、接地電阻率、接觸電勢等一系列的方法進行分析。在我國，接地網一般會考慮到圓鋼、扁鋼等鋼制材料的使用，但是在南方以及東部沿海區域，由于存在嚴重的地網腐蝕的問題，所以，就會直接給接地性能帶來直接的影響，甚至還可能出現短路或者是虛接的問題，進而影響到系統的安全運行，輸電線路在每一年都需要開展土壤電阻率以及接地電阻的測試，不過也僅僅是這一部分指標的通過，其無法對接地網整體的性能進行判斷。一旦出現故障，接地網本身是否能夠承受故障電流的泄放、雷擊沖擊，都不能進行準確的判斷。所以，我們在實際的操作之中還需要做好接地網試驗的模擬，本文選自缺陷實驗模擬，希望通過這樣的方式，可以對其進行準確的判斷，以便后續的安全性有所保障。

2 診斷接地網導體缺陷位置和狀態的判據和方法

對于接地網導體缺陷位置以及具體的狀態進行診斷，還需要考慮到對應的判據以及方法的合理使用，一般來說，我們就需要對各個方面的情況進行分析與考慮。正常情況下，平行于電流方向的導體地表面Bx的變化較平緩，一般不出現突變和明顯跌落。當接地網導體局部出現嚴重變細斷裂或斷點缺陷后，造成地表面磁感應強度在鄰近區域變化明顯或跌落，且跌落程度不同，接地網導體缺陷狀態不同，改變了正常時的分布特征，這就為診斷提供了判據。

缺陷診斷的步驟為：

（1）通過接地網的兩條下引導體線，向接地網注入一定頻率的正弦波電流，觀察測量系統采集信號的情況，調整電流和測量系統增益等參數至適宜值；

（2）移動載有磁感應強度測量系統的測量小車，自動測量接地網地表面的磁感應強度并記錄下相應的位置坐標；

（3）匯總、處理測量數據，獲得接地網地表面磁感應強度的整體分布特征；

（4）對測量結果進行分析，根據磁感應強度有無明顯突變和跌落以及位置坐標，判斷對應接地網缺陷導體的狀態和位置。

3 模擬接地網缺陷實驗

圖1為接地網缺陷診斷的模擬實驗，在點M位置上朝著接地網注入300Hz正弦波電流，然后利用100m的地表回流線，通過點N再將其引回。通過注入電流以及測量系統增益等一系列的參數調整，確保其達到最佳，在這一時刻，其實際的注入電流為20A。在圖1的P點位置上，主要是進行三種缺陷狀態的合理模擬：第一，鋸斷；第二，在斷口的位置上，采用1mm直徑的銅導線進行相互的連接。第三，在斷口的位置上，針對1mm直徑的銅導線，選擇1Ω電阻的接入[3]。

圖1 模擬缺陷實驗

圖2 地表面磁場分布

針對正常情況下以及三種缺陷狀態模擬的四種狀態下，確保其實際的電流注入以及測量系統的參數沒有任何的變化，通過測量小車裝載的磁感應強度測量系統，然后按照x x＝ 0，3，6，9，12，15，18，21，24，27，30m 的 直線，保持與y防線共享會的垂直，從而測量其地表面磁感應強度的實際分量，同時將位置的實際坐標值記錄下來。按照數據測量的實際結果，分別可以獲取整體性的地表面磁感應強度分布規律，具體見圖2。

按照實際的分布情況來分析，當處于正常狀態下，y方向試驗接地網上面的地表面磁感應強度分量，不會有明顯的跌落或者是突變的情況出現。在對接地網缺陷加以模擬之后。就可以從圖2之中的（b）、（c）和（d）紅色圓形區域位置處了解，當x=18m，y=12-18m的時候，都會有明顯的跌落現象的出現，通過初步的分析判斷之后，就表示其存在缺陷。在通過進一步的分析，對于上述結果的可靠性加以驗證，主要是利用同一模擬條件下的實驗接地網進行仿真計算處理，并且對比當x=18m位置上的地表面磁感應強度分布情況，經過實驗與仿真結果處理之后，具體情況見圖3。

圖3 實驗與仿真結果的比較

通過圖3（a）可以看出，在處于正常的運行狀態下，其實驗結果與仿真結果是基本上一致的，不會有明顯的突變情況出現。經過圖3的（b）和（d）在y=15m的區域之中，當存在嚴重的腐蝕情況以及斷點情況之下，就會明顯的降低這一位置上的磁感應強度，甚至直接趨于0，這與實驗結果是能夠相互匹配的；通過圖3（c）的結果分析，當處于腐蝕變細的前提條件下，就會出現地表面磁感應強度明顯跌落的情況，大概會有100nT的降低，其下降的幅度也要小于斷裂的狀態，這和實驗的結果之間也會存在的一定的差異性，這主要是因為在1mm的銅導線接入之后，就會有接觸電阻的存在，并且在計算的時候沒有對齊進行合理的分析所引起的，但是其實際的結果與仿真的結果是一本一樣的，都有一定的跌落情況出現。

實驗與仿真計算磁感應強度在整體的分布和局部的變化特征都是基本一樣的，通過進一步的驗證分析之后，就可以確定上述的診斷是完全正確的。同時，經過實驗結果的分析，發現在曲線的局部位置上出現了小的突起或者是跌落的現象，這主要是因為在進行實驗測量的時候，小車偶爾會出現偏斜的情況，這樣就導致傳感器線圈平面出現的偏離，這樣就會導致測量誤差的出現，不過因為其實際的變化量不大，所以不會影響整體的磁感應強度的分布，并且對于診斷結果也不會帶來太大的影響[4]。

4 結語

總而言之，希望通過本文對于缺陷實驗的分析，能夠對接地網結構整體的實驗測試有一定的幫助作用，最終滿足接地網的實際需求。