剔除分流影响的变电站接地网状态综合评估研究

剔除分流影响的变电站接地网状态综合评估研究

董玉玺解德英

1.广东电网有限责任公司惠州供电局广东惠州516001;2.广东省惠州市惠阳区住房和城乡规划建设局惠州516211

摘要:变电站的接地网是保证电力系统安全可靠运行、保障运行人员安全的重要措施之一。本文针对变电站出线构架上带着避雷线和OPGW光纤地线的运行状态下测量接地阻抗的情况，采用接近50Hz的类工频测试方法，通过对出线避雷线、出线电缆外皮和接地的主变中性点分流测量并进行处理，测量出带出线避雷线的运行变电站地网工频特性参数。考虑现场测试有众多干扰因素，通过以周期反向的直流电流作为激励源，避免因交流电流激励条件下测试线间的互感给测试结果带来的影响，得到接近实际的土壤电阻率，进而进行综合状态评估，对该类型接地网接地电阻的测试提供经验测试依据。

关键词:接地阻抗;分流;类工频;综合状态评估

0引言

变电站的接地网是保证电力系统安全可靠运行、保障运行人员安全的重要措施之一。本文采用接近50Hz的类工频测试方法，通过对出线避雷线、出线电缆外皮和接地的主变中性点分流测量并进行处理，测量出带出线避雷线的运行变电站地网工频特性参数，对该类型接地网接地电阻的测试提供经验测试依据[1]。

1接地电阻测试

220kV某变电站位于城区工业园，土壤条件一般。围墙内主接地网204m×191m，取接地网等效对角线长度D≈270m。流入变电站内接地网的测试电流可能通过以上变电站内与220kV和110kV出线构架相连通的220kV场地和220kV场地金属构架及10kV外护套往避雷线分流。

由于运行要求，测试将在出线构架上带着避雷线和OPGW光纤地线的运行状态下进行测量，并采用对变电站内220kV场地和110kV场地与出线金属构架相连的所有金属构架、10kV外护套进行分流测量，并进行处理的方法尝试消除或减少避雷线和OPGW光纤地线等对测量结果的影响[2]。

根据变电站现场地形情况和试验条件，选择30°布置的电流—电压法测量地网接地电阻，电流线和电压线呈30°布放。电流极距地网边缘距离d12≈1.1km=4D。电压线选用花线进行人工布线，电压极用一根50×50×5、长约1.5m的角铁打入地下，电压极距变电站地网边缘d13≈1.01km=4D。电流极—地网边缘连线(电流线)与电压极—地网边缘连线(电压线)夹角为30o。采用类工频（接近50Hz的类工频）小电流法测量，所加测试电流3～10A。

选择47Hz频率，施加测试电流，利用柔性罗哥夫斯基线圈测量与220kV和110kV出线构架相连通的所有金属构架及10kV电缆外护套的分流，得到分流系数，以便于剔除分流因素对测量结果的影响，得到较为真实的变电站地网接地电阻值。

施加类工频小电流的反向布置电流—电压法测量结果可以看出：47Hz和53Hz测试电流结果的算术平均值0.188Ω，48Hz和52Hz测试电流结果的算术平均值0.192Ω，干扰电压的数值降到零，采用对称频率（如47Hz和53Hz、48Hz和52Hz）测试结果的算术平均来减小类工频测试带来的误差。施加47Hz和53Hz、48Hz和52Hz的小测试电流所测得的接地电阻值基本相同。0.19Ω可以等效于接地网的工频接地电阻测量值。

由于变电站出线构架上带着220kV、110kV避雷线和OPGW光纤地线及10kV电缆外护套将对测试电流进行分流，导致接地电阻测量结果偏小，在注入电流频率47Hz、电流8.0A的测试方式下，采用柔性罗哥夫斯基线圈对金属构架及10kV外护套进行分流测量以便于剔除分流因素的影响，提高测试结果的准确度，使测试结果更接近真实值。测试结果显示：220kV开关区金属构架分流1.973A，110kV开关区金属构架分流1.738A，10kV外护套分流1.130A，总计0.954A，分流系数58.4%。对出线地线分流测量结果进行简单处理后的接地阻抗算术换算值为0.456。

2站址土壤电阻率测试和土壤结构分析

对该变电站站址的不同间距的视在土壤电阻率现场测试，采用四极法测量得到变电站站址的土壤电阻率随测量极间距变化的曲线，利用CDEGS软件的RESAP（土壤电阻率分析）计算模块，通过优化分析，反演得到变电站站址的土壤实际分层结构模型。

采用温纳（Wenner）四极法的测量分层结构的土壤电阻率原理，电极等距布置，设a为两邻近电极间距，则以a，b的单位表示可以得到视在土壤电阻率ρ，ρ与电极间距、电极深度有关。

目前，使用的接地摇表乃至专业的接地测量系统，都是采用交流电流原理（频率异于工频），均无法摆脱测量线之间互感的影响，而采用直流测量又将带来极化效应。采用交变直流电源的法国IRIS公司生产的SYSCAL型土壤分析仪则可以有效解决这个问题，即通过以周期反向的直流电流作为激励源，避免因交流电流激励条件下测试线间的互感给测试结果带来的影响。

极间距为1.0米时，测得的视在土壤电阻率为427.387Ω?m；10米时，为267.201Ω?m；200米时，为231.071Ω?m；300米时，为231.081Ω?m。深度为2.831865米时，土壤电阻率为427.3870Ω?m；深度为14.32857米时，土壤电阻率为243.4198Ω?m；深度为infinite时，土壤电阻率为199.0537Ω?m。

3结论

针对出线构架上带着避雷线和OPGW光纤地线的运行状态下接地网状态评估的不足，提出用30°布置的电流—电压法测量地网接地电阻，采用柔性罗哥夫斯基线圈对金属构架及10kV外护套等进行分流测量以便于剔除分流因素的影响，提高测试结果的准确度，并结合CDEGS对土壤结构进行分析，结果表明：

在出线构架上带着220kV、110kV避雷线和OPGW光纤地线的运行状态下，可以采用施加类工频小电流的电流—电压30°夹角法对地网接地电阻值进行测试。

考虑现场测试有众多干扰因素，可以采用交变直流电源SYSCAL型土壤分析仪有效解决这个问题，即通过以周期反向的直流电流作为激励源，避免因交流电流激励条件下测试线间的互感给测试结果带来的影响，进而综合得到接近实际的土壤电阻率，并对接地网进行更为科学的综合状态评估。

参考文献:

[1]李谦,文习山,肖磊石.土壤特性对变电站接地网特性参数影响的数值分析[J].高电压技术,2013（11）.

[2]李谦,肖磊石,饶章权.广东电网变电站接地网安全性状态评估.南方电网技术,2013（05）.