接地参数参数测试方法综述

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跨步电位差的定义是指“接地短路(故障)电流流过接地装置时,地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差”,同样也存在与上述类似的定义不够清晰的问题。同样跨步电位差与测量时的电极布置位置和朝向有很大关系,通常每个不同方向都有差异。
关于最大跨步电位差的问题,是指“接地网外的地面上水平距离0.8m处对接地网边缘接地极的电位差”,对此,通常在接地网的各个主要入口处边缘进行测量,已经具有很好的代表性了。
2.2
接触电位差的定义是指短路电流经过接地装置后,在接地电极与土壤之间形成的电位差,在DL/T621—1997《交流电气装置的接地》标准中给出的定义是,“接地短路(故障)电流流过接地装置时,大地表面形成分布电位,在地面上离设备水平距离为0.8m处与设备外壳、架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间 的电位差”。关于接地电流入地点是否就是测试点,标准并没有给出一个准确的定义。而是通指“接地短路(故障)电流流过接地装置时”,但在有关教科书上则通常指测试点入地,这在测试结果上是有一定区别的,后者测量结果包括接地装置引下线的阻抗电压,而前者主要包括接地网的电阻压降。
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接地网参数的测试是一项常规的技术工作,随着时代和技术的变化,各地也采用了不同的技术方案。一般来说,测试方法本身并不复杂,但从多年来对各地测试工作的了ຫໍສະໝຸດ Baidu情况看,现场仍有许多做法不够合理和规范。这里我们对现有几种测试方案进行综述,探讨适合现场应用的相关技术方法。
3.1
在接地网测试方面,长期以来,人们进行了众多的研究和探讨,且发表了很多相关的论文,但往往众说纷纭,莫衷一是。对此,以下就各种方法进行评价。
实际上,测试本身的局限性也是必然存在的,由于测试的电流通常很小(相对于短路故障电流来说),一般只有几安到几十安,此时接地极本身的磁化曲线尚未进入饱和区段,钢质材料的内电感影响就显得较为突出,导致测量中的感抗分量比较明显和突出。而在故障电流下,钢质接地极材料已经进入饱和区段,内电感分量大幅度降低,接地极的感抗分量主要体现为外电感,其值仅比铜质材料略高。因此,在大多数情况下,接地网感抗分量的测试数据比实际短路故障情况要大,即被高估了。因此,采用接地电阻的概念仍然具有很大的实际意义。国际上长期以来没有注意到感抗这一分量也与铜质材料的感性分量较低有很大的关系,因为铜质接地材料在国外被广泛运用。
3.1.1
这是最初人们测量接地装置时所采用的基本方法,也是关于接地电阻的认识的基本出发点,即认为地网的接地电阻等于电压除以电流的商,如下式所示。随着对“接地阻抗”概念的重新认识,目前这种方法又获得不少专业人员重视。
电压电流法的测量设备和仪表相对较为简单,但可能会遇到测量原理上的先天不足问题,主要是测量导线间的互感问题会很大程度上影响测量数据。由于大型地网面积较大,几何尺寸大,电压极/电流极的引线就必须放置比较长,否则难以满足准确测量的要求。一般测量引线都在2000~5000米左右,有些可能更长。根据互感计算可知,每千米的互感抗可以达到0.35~0.50欧左右,这样测量引线的总阻抗可以达到0.70~2.5欧,其值与大多数接地网的阻抗水平处在一个等级范围,如果不采取措施,则测量误差是很大的。因此,采用电压/电流法时,必须确保测量引线间不会有互感抗,可以采三角布线法来消除互感,如30度法等。
2
2.1
接地电阻的定义----指的就是接地装置对大地的电阻,接地电阻的数值等于接地装置对大地的电位差与通过接地极流入地中电流的比值。对于接地网,通常是按工频交流电流求得的电阻,称为工频接地电阻。如采用冲击电流求得的接地电阻,称为冲击接地电阻。一般情况下,凡未标明为冲击接地电阻(阻抗)的,通常都是指工频接地电阻(阻抗)。在DL/T621—1997《交流电气装置的接地》标准中,接地电阻指的是包括接地极、接地线以及土壤电阻的总和。虽然在物理定义上是表示阻抗,但名词含义却是电阻,在该标准中并没有就电阻与阻抗的概念差异进行区分。
但从有关经验上看,这些差别不是很大,而往往与测试点的方向和位置有更大的关系,即以接地装置为中心,各个方向的测量值都有差异。因此在实际应用中,可以将入地点选为地网中的任意点,这对现场测量是很方便的,可以大大加快测量速度和效率。
关于最大接触电位差的问题,虽然标准中给出的是“接地网孔中心对接地极的最大电位差”,但在实际运行中,几乎难以遇到理论上的情况,测试工作本身也很难操作,这项测试并没有很实际的意义。
接地电阻的概念在国内外提出已经有多年了,但近十多年来,国内有关人士提出了接地阻抗这一概念,为此引起了普遍关注。原来随着接地网的规模增大,接地网对大地之间的连通电阻已经不是严格意义上的电阻,呈现出较明显的阻抗特性,即包含了一定的感抗成分(电感引起),特别是采用钢质材料的接地网,由于材料的内电感较大,这一感抗分量尤其明显,但在采用铜质接地材料的地网中,其感性分量不是十分显著。正是由于我国大多数地网是由钢质材料组成,故我国首先引起注意并提出来研究是有其必然性的。目前这一概念的转变已经得到国际上某种程度的认可。
接地网参数测试方法
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目前,我国各地在接地装置测试技术方法上都存在的一定差异,其规范化程度有待提高,由于在相关技术和概念上的理解存在差异有关,有必要在此方面进行进一步深入的探讨,以期获得共识,促进接地装置测量技术水平的提高和测量方法的规范化,为此本文针对这一问题阐述,并结合多年来我们在相关工作的实践经验提出一些看法。欢迎指教。
目前既有采用接地电阻也有采用接地阻抗的概念,通常由于接地阻抗中感抗成分很小(普遍占较小的比例,一般在5%~20%以下,对接地阻抗值的影响大多在5%以内)。对此,我们认为,作为概念而言,出于准确性的表达,可以采用接地阻抗的名称,但就实用性而言,以接地电阻来称呼仍然具有更加实际的意义。
由于绝大多数地网的阻抗成分以阻性分量为主(大于95%),因此,即使采用不够十分严格的纯电阻概念,其所包含的实际意义也是非常实用的。若需要严格按阻抗定义,则测量方法上就必须遵循阻抗测试的原理来进行,否则,测量数据就违背了这一概念。因此,对于一般非特大型的接地网,尤其是接地电阻值较 高(0.5欧以上)的地网,感抗的影响就更低。
2.3
其定义为:接地短路(故障)电流流过接地装置时,由一端与接地装置连接的金属导体传递的接地装置对地电位。由于接地网电阻(阻抗)的存在,所有接地网都会有地电位升高带来的安全危险。一般情况下,地电位升高在2000伏以内被认为是比较安全的,即对各类低压设备不会构成危害。而大于2000伏则被认为存在较大危险,需要采取隔离措施。实际上,接地网对外界的金属都应采取隔离措施才是比较安全的。
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