“大型接地裝置評估測試方法的研究和應(yīng)用”講義

1、 “大 型 接 地 裝 置 評 估 測 試 方 法 的 研 究 和 應(yīng) 用” 講 義東北電力科學研究院1、大型接地裝置評估測試的意義發(fā)、變電所的接地裝置在系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，接地裝置的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全。在電力系統(tǒng)中，最大的電氣事故有很多是與接地裝置的缺陷有關(guān)的。(1) 1986年廣西合山電廠因刀閘污閃而引起接地引下線燒斷，二次電纜端子排燒壞，一臺10萬kw發(fā)電機損壞，最后導致全廠停電。(2) 1985年至1986年湖北省三個220kv變電站（胡集變，潛江變和武鋼變），曾發(fā)生由于地網(wǎng)不良而將變電站內(nèi)弧光短路故障擴大為全站停電和設(shè)備嚴重損壞的事故。(3) 1991年浙江電網(wǎng)某110k

2、v變電所的35kv開關(guān)場的短路接地，燒斷了接地線，使高電位竄入二次系統(tǒng)，造成事故擴大，燒損了11面控制屏、保護屏，造成全所停電！(4) 1993年遼寧曙光一次變的66kv側(cè)的兩相異地短路燒斷接地引下線，導致高壓竄入分線箱和二次回路，燒毀一臺主變，全所停電的事故。(5) 1999年7月20日太原供電局新店變電所事故，10kv開關(guān)柜爆炸起火并引起10kv、110kv、220kv系統(tǒng)接地，造成部分10kv開關(guān)室、1臺150mva主變，變電所主控制室全部燒損，并波及到電網(wǎng)，電壓降低致使網(wǎng)內(nèi)9臺機組停運，全網(wǎng)損失出力約200萬，華北電網(wǎng)周波曾一度降低至49.38hz4，據(jù)了解，該變電所事故的兩大原因之一

3、是接地存在問題，如主控室與主地網(wǎng)的連接電阻大于10。2、國內(nèi)外關(guān)于接地裝置測試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）我國電力系統(tǒng)中普遍存在對接地裝置評估的錯誤觀念和做法，即只提地網(wǎng)的接地電阻，認為只要接地電阻足夠小，就足以保證安全運行。（2）“0.5”的由來（3）新技術(shù)觀念（4）現(xiàn)狀3、大型接地裝置的評估測試方法研究和應(yīng)用3.1工作思路電氣裝置的接地的安全評估應(yīng)該有更全面的要求。接地電阻并不是唯一的、可靠的指標。對接地裝置在電力系統(tǒng)中安全運行有實際影響的參數(shù)都應(yīng)考慮在內(nèi)，象場區(qū)的電位分布，接觸電勢，跨步電勢，接地引下線的熱穩(wěn)定校驗，電氣完整性等。3.2 儀器設(shè)備的性能及工作原理 紅相8000型測試儀優(yōu)點是：選

4、頻性能優(yōu)異試驗電流小，測試準確。 圖1：紅相8000型進行大型接地裝置評估測試示意圖注：電源、功放、耦合變等設(shè)備可以在被試接地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)部；當電位差測試極在被試接地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)部時即進行電位分布等測試。3.3 大型接地裝置評估測試方法的研究和應(yīng)用 3.3.1 電氣設(shè)備的電氣導通接地裝置的電氣完整性即電氣導通測試的目的是要檢查各電氣設(shè)備與主地網(wǎng)連接情況，采用雙臂直流電橋的原理，測試兩電氣設(shè)備接地部位之間的直流電阻。3.3.2 接地阻抗的測試和研究（1）概念：接地電阻接地阻抗（2）測試方法 傳統(tǒng)大電流法有嚴重缺陷原導則中的規(guī)定使得布線困難，不易掌握。電位降法（gb/t 17949.12000），例見下圖

5、。 圖2：500kv東豐變電所接地網(wǎng)電位降曲線（3） 電位線的布置電流線平行布置，角度（如30）布置反方向布置。假設(shè)土壤均勻當圖1的試驗回路完成后，試驗電流i自被測接地裝置g（半徑a）入由輔助電流極c（半徑ac）出，地中的電場電位線分布見圖3。 圖3：接地阻抗測試中的電場分布 根據(jù)靜電場疊加原理地表cg連線上任一點x的電位ux為： （1） 當dxgdxc或dxg和dxc趨向無窮大時，ux為0，即g和c之間及無窮遠處存在電位零點，當dxga，dxcdgca時，ux即接地裝置的電位ug， （2）測試的目的是要找到電位降最大的點，即電位零點。鐵嶺220kv一次變的實測中對比了角布線和直線布線所得的結(jié)

6、果，見圖4。 圖4：鐵嶺一次變接地網(wǎng)電位降曲線 在220kv首山一次變測試中測比較角布線和反向布線的結(jié)果，見圖5： 圖5：首山變電所接地網(wǎng)電位降曲線（4） 接地阻抗值的統(tǒng)計研究 迄今為止我們測試了超過100個大型接地裝置。見下表：表1：不同類型接地裝置接地阻抗值的均值（最大值）統(tǒng)計結(jié)果 單位：分類220kv一次變500kv變電所火電廠水電廠大 小大 型0.31(0.4)0.16(0.199)0.15(0.3)0.84(1.0)中 等0.4(0.92)0.32(0.72)0.270.497(0.83)地質(zhì)環(huán)境城 市0.44(0.92)0.27平 原0.198(0.4)0.22(0.37)0.10

7、6(0.17)山 區(qū)0.68(0.87)0.57(1.0)丘 陵0.53(0.73)0.720.3鹽堿地0.038石灰?guī)r0.53（5） 對接地阻抗的再認識 接地阻抗對接地裝置來說是一個具有直觀性、概略性、比較性、參考性的重要參數(shù)，但不是唯一可靠的，清楚反映接地裝置的狀況，保證安全運行的指標。接地裝置的測試值與季節(jié)、測試方法、布線方式和路徑等諸多因素關(guān)系很大，因此通常我們測試到的阻抗值與實際事故時仍有差距，它們僅具有反映接地裝置宏觀狀況的參考作用，絕對化地看待接地阻抗是不科學的。3.3.3 變電所場區(qū)電位分布的測試和研究（1） 觀念變電所場區(qū)的電位分布測試非常重要中，因為場區(qū)電位分布不均勻，在變

8、電所發(fā)生接地事故的時候可能危及控制電纜、操作電纜、計量電纜等的安全，也反映了接地裝置的實際狀況。在我們給出的場區(qū)電位分布曲線中可以直觀地看出整個地網(wǎng)的總體狀況、地網(wǎng)邊緣電場的畸變、嚴重的地網(wǎng)斷帶、甚至地網(wǎng)帶的位置，可以作為接地網(wǎng)是否安全良好的重要的判據(jù)。（2） 方法對具體一個變電所場區(qū)，我們?nèi)鐖D6所示進行測試。 圖6：虎石臺一次變220kv場區(qū)電位分布測試示意圖測試方法是選中某設(shè)備為電位參考點，用選頻表逐點測試電位差，點間距離保持在1m，直至地網(wǎng)邊緣，這樣得到一條電位分布曲線。從邏輯上看，電位分布曲線涵蓋了跨步電勢。例見下圖： 圖7：東豐變電所500kv場區(qū)電位分布曲線（3）對dl/t621中

9、有關(guān)公式的討論在電力行標dl/t6211997 交流電氣裝置的接地中有110kv以上系統(tǒng)的跨步電勢的安全界定公式見公式（4） （4）這更多程度上是一個醫(yī)學意義上的公式3.3.4 接觸電勢測試接觸電勢的安全界定值比跨步電勢嚴格，接觸電勢的大小與設(shè)備在場區(qū)的位置有關(guān)，場區(qū)邊緣高而中間小，同時電位分布不均，則接觸電勢也高。4、小結(jié)對大型接地裝置系統(tǒng)、完整、可行的測試方法，包括：（1） 電氣完整性（2） 接地阻抗（3） 場區(qū)電位分布（4） 跨步電勢和接觸電勢（5） 熱容量校驗評估指標把握以下4個要素：（1） 場區(qū)電位分布均勻（2） 接地電阻不高（3） 所有設(shè)備接地引下線之間電氣導通性良好（4） 接地裝置，包括設(shè)備接地引下線及水平接地帶熱容量足夠大5、發(fā)現(xiàn)的問題東北電網(wǎng)100多個大型接地裝置都進行了評估測試，包括幾乎所有大型電廠（水電和火電），500kv變電所，遼寧的220kv變電所。（1）渾河變電所、錦