变电站特高压接地网现场测试相关问题探究

变电站特高压接地网现场测试相关问题探究作者：曾友松

来源：《中国高新技术企业》2013年第21期

摘要：随着我国电网的逐步发展，变电站接地网变得越来越重要。接地网测试主要包括接地装置接地电阻、接触电压和跨步电压测试。文章先是分析了接地网现场测试的技术依据，然后对接地网电阻的测试方法进行了介绍，阐述了试验接线和电极布置方法，最后对接触电压及跨步电压进行了校验。

关键词：接地网；现场测试；变电站特高压

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）31-0097-02

随着我国电力企业的不断发展，电网对于人们的生活越来越重要，而变电站接地网是维护电网安全稳定运行的保证，是确保电气设备和运行人员安全的重要设施。完善的变电站特高压接地网能够对特高压变电站的地表电位梯度有所改善，对接触电压和跨步电压有所降低，使得在接地网的接地点的位置，雷电流或流经接地短路电流仍能保持非常低的电位，从而有效地保证了运行人员的安全。一旦变电站接地网存在问题，那么当接地系统发生短路时，接地点电位突然升高，会引发事故的发生。因此，对变电站特高压接地网现场测试相关问题探究具有非常大的实际意义。

1 接地网现场测试的技术依据

变电站特高压接地网现场测试遵循“接地网电阻为地网电位抬高与通过地网流入电流的比值”这一定义，并且结合现场实际的地形特点、地址状况、空间背景干扰等，派生出很多种现场测试的方法，为接地网电阻现场测试提供了技术依据。

接地网电阻是指接地电流通过接地网流散开时土壤呈现出的电阻，不是接地网导体的总电阻。所以，接地网电阻值的关键在于接地网所在土壤的电阻率，这也是变电站特高压接地网进行现场测试的主要依据。通过选取合适的接地网接地电阻的测试方法，进行数据测量与校验，从而算出接地网电阻值得范围。

2 接地网电阻的测试方法

接地网电阻即接地网电阻地网电位升高与通过地网流入电流的比值，比值要依据测试现场的情况而定，但测试原理是一样的。地网电位抬高是指地网与地中电流场的电位差。接地网电阻的测试方法主要有夹角补偿法、变频电流法、工频大电流法，下面对这三种方法进行详细的

介绍。

2.1 夹角补偿法

大型接地网的测试常常会用到夹角补偿法，在采用补偿法测量的过程当中，电压极与电流极的布置有两种方法：一是直线补偿法，是指电压极与电流极是按照直线布置的。在直线补偿法当中，测试结果会受到电压极位置的影响，而且如果土壤电阻率不均匀，也会导致测量结果有很大的误差；二是夹角补偿法，是指电压极与电流极是按照夹角布置的。相对于直线补偿法，测试结果几乎不受布极位置的偏移、接地网和电压极与电流极同的距离、土壤电阻率不均匀等因素的影响。所以，夹角补偿法对接地网电阻的测试结果更为精准。依照《DL/T621-1997交流电气装置接地》和《DL/475-92接地装置工频特性参数的测量导则》，再采用变频电流法和工频大电流法进行测量和验证，将对测试结果的可信性大大提升。

2.2 变频电流法

变频电流法是指采用非50Hz试验电源把测量用的干扰电流与信号电流分离开来，使它们不进到测量系统当中，从而使得测量误差有所消除。所以，测试电流不需要很大就能够有效地提升测量精度，并且减小了试验人员的工作强度和设备重量。变频电流法的频率选择应该遵循接地电阻测量值不受感性分量变化影响。而像单一的频率异频法不能有效地消除测量引线的干扰，只能消除工频电流干扰。变频电流法很好地解决了这一问题，能够对测量引线干扰和工频电流达到有效的消除。而且，频率不能和工频错开太多，低十几Hz或高几百Hz都不可以，因为接地网电阻接地电流通过接地网流散开时土壤呈现出的电阻，即土壤的电阻率，与大地电流频率有着十分密切的联系。变频接近于工频才能解决干扰问题。根据调查数据表明，工频频率与测量电流频率的差值应该在10Hz以内，否则将会有误差产生。

2.3 工频大电流法

工频大电流法是把380V隔离变压器当作供电电源来进行测量。测量的具体过程：电流注入到接地网中，AB相用380V隔离变压器供电，再给BA相供电，从而有效地消除了工频干扰。地网实际电位为V；不接通电源时，电压表的值为V0；AB相供电时，合着开关，电压表的值为V1；BA相供电时，合着开关，电压表的值为V2。通过这些值，可以有下式：

3 试验接线和电极布置

隔离变压器从接地测试系统输出，一端经开关后通过变电站特高压主变相的接地螺栓入地，另一端接电流线，形成一个电流回路。电压表一点接变电站特高压主变相的接地螺栓，一端接电压线，读取接地网电位抬高值。为了降低地网杂散电流对测试产生的影响，有效地提升信噪比，可采用工频大电流法把电流提升到30A以上。

在变电特高压接地网现场测试中，要充分考虑到现场的实际情况，哪个方向适合布置电压线与电流线。假设正东、正南、正西、正北方向都不适合布置电压线和电流线，若布置，则会

导致有一部分沿低电阻率在设备提供的人地电流中通路回流，从而有不必要的测量误差产生。本次测量采用的是夹角补偿法，电压线与电流线都是沿西北方向进行布置，如图1所示：

4 接触电压及跨步电压的校验

《DL/621-1997交流电气装置的接地》中明确规定：变电站接地电阻应该不大于2000/I，其中I为流经接地装置的最大接地短路电流。如果单相接地短路，那么有一部分短路电流改由母线侧提供，不再由主变电压提供，通过接地网最后再回到主变点，其中最大接地短路电流并不是全部流入地，所以接地网电位不会突然变高。输电铁塔架空地线与接地网隔离开来，且分流系统的影响不加以考虑，当出现最大接地短路电流时，测试出地网电位升高值必须符合《DL/621-1997交流电气装置的接地》当中的要求。根据《DL/621-1997交流电气装置的接地》中的相关规定，跨步电压于接触电压可按下式进行校验：

在式（4）、式（5）中，Ustep：跨步电压；Utouch：接触电压；t：最长后备接地动作保护时间，单位为s。其中，t取3s，变电站特高压所在区域土壤电阻率可按219Ω·m计算。最终可以得出：Utouch≤189V，Ustep≤122V。变电站的接触电压和跨步电压都在规定允许范围之内。

5 结语

本文采用夹角补偿法，有效地避免土壤电阻率不均匀和放线长度对变电站特高压接地网现场测试的影响，通过试验接线和电极布置，对接触电压及跨步电压的校验，证明了本方法测试结果的可靠性和安全性，从而使电网能够安全稳定运行。

参考文献

[1] 杨照光，王胜辉，马建海.750kV特高压变电站接地网现场测试与分析[J].电力科学与工程，2011，（12）.

[2] 王雪松，蒲路，郑小川.接地网电阻现场测量的技术发展及误差分析[J].试验研究，2010，（4）.

[3] 刘宝成.低电压大电流法检测接地网技术研究[J].华北电力技术，2009，（9）.

[4] 张晓东，丁峰.一种实用的接地电阻测量方法[J].电力自动化设备，2002，（8）.

[5] 张丹丹，尹小根，陈俊武，林福昌，曾得军，杨焕金，雷民.变电站地网接地电阻的测量误差及对策[J].高电压技术，2002，（2）.

作者简介：曾友松（1964—），男，湖北武汉人，国网黄冈供电公司输变电工程部工程师，研究方向：电力