淺談山區(qū)水電站接地阻抗測量

鄧 勇, 蔣旭平

(1.重慶市電力公司,重慶市 400014;2.四川中鼎科技有限公司,四川 成都 610041)

1 概 述

接地是保護(hù)電力、電子設(shè)備以及人身安全的重要手段,大型發(fā)電廠、變電站接地裝置的狀況甚至直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,所以,準(zhǔn)確地評(píng)估這些大型接地裝置的狀況非常重要。

目前測量接地網(wǎng)的主要方法有以下幾種:

(1)電位降法;(2)電流-電壓表三極法;(3)接地阻抗測試儀法。

三種測量接地網(wǎng)方法的優(yōu)點(diǎn)與不足:

(1)電位降法需要繪制電位極 P與接地裝置G之間的電位差變化曲線。在接地極與接地裝置之間通上電流 I,從接地裝置邊緣開始間隔固定距離(50m或 100m或 200m)測試一次 P點(diǎn)電位,繪制電位差關(guān)于距離 x的變化曲線,該曲線平坦處即為零電位點(diǎn),設(shè)此時(shí) P點(diǎn)與起始點(diǎn)的電位差為 Um,則接地阻抗 Z=Um/I。但使用該方法比較繁瑣,曲線平坦處不容易確定。

(2)對(duì)于大型接地裝置,采用比較多的是電流-電壓表三極法。采用此方法的好處是不用繪制電位極 P與接地裝置 G之間的電位差變化曲線。電流-電壓表三極法又可分為直線法和夾角法兩種。直線法只需在電流極與接地裝置連線約0.5～0.6處設(shè)置電位極,并在此處的前后移動(dòng)電位極,每次移動(dòng)的距離為電流極與接地裝置距離的 5%,當(dāng)三次測試的結(jié)果誤差在 5%以內(nèi)即可。夾角法是在距離接地裝置約 4～5D(D為接地裝置對(duì)角線長度)并以一個(gè)夾角分別布置電流極及電位極而不需要移動(dòng)電位極。對(duì)于大型接地裝置應(yīng)盡量采用夾角法,如果因地理環(huán)境限制而不能采用夾角法的亦可采用直線法,但使用直線法的時(shí)候必須將電位線和電流線保持盡量遠(yuǎn)的距離,以減小互感耦合對(duì)測試結(jié)果的影響。

(3)接地阻抗測試儀法主要用于測試小型接地裝置,比如某個(gè)大廈、電桿等。

在測試大型接地裝置時(shí)建議采用電流-電壓三極法。由于測量電流較大,可以有效抑制地下各種干擾電流的影響。如果設(shè)備條件允許,應(yīng)盡量采用 40～60Hz的變頻電源作為測試電源,這樣做可以更進(jìn)一步抑制 50Hz的工頻干擾,而工頻干擾往往是地下各種干擾的主要成分。

2 電流-電壓表三極法在酉酬水電站中的應(yīng)用

2.1 酉酬水電站接地阻抗設(shè)計(jì)值

按《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997標(biāo)準(zhǔn),有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電所電氣裝置保護(hù)接地中的接地電阻在一般情況下宜符合下式要求:

式中 R為考慮到季節(jié)變化的最大接地電阻,Ω;I為計(jì)算用的流經(jīng)接地裝置的入地短路電流,A。

按中南勘測設(shè)計(jì)院提供的內(nèi)、外網(wǎng)短路時(shí)的最大電流 I=2813A,計(jì)算允許的接地電阻值:

2.2 試驗(yàn)方法

采用電流-電壓表三極法測試,接線情況見圖1。

2.3 試驗(yàn)放線

由于該水電站兩岸均是陡峭的山,現(xiàn)場勘測使用夾角法測量布線非常困難,只能采用直線法測量。又因電站上游庫區(qū)河流彎道多且?guī)靺^(qū)未進(jìn)行清理,致使放線難度大。而電站下游左岸有一條簡易道路沿河道延伸,易于放線,故本次測試選擇沿此道路敷設(shè)測試線路。

圖1 接線示意圖

酉酬水電站接地網(wǎng)由電站水庫接地網(wǎng)、電站尾水渠接地網(wǎng)及 110kV開關(guān)站接地網(wǎng)三部分組成,總接地網(wǎng)對(duì)角線長約 800m。按《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》DL/T475-2006的要求,電流線的長度為接地網(wǎng)對(duì)角線的 4～5倍,取 4倍為3200m,實(shí)際放線直線距離為 3216m;電壓線長取電流線的 50%、55%、60%,共三點(diǎn)。電流線、電壓線分別沿道路的兩旁放置,以避免互感影響。

2.4 電流極及電位極敷設(shè)

為保證整個(gè)電流回路阻抗足夠小、測試電流足夠大,電流極的電阻值應(yīng)盡量小。

由于酉酬水電站周圍均為高山,除河流外沒有可用于布置電流極的低土壤電阻率的地塊。在實(shí)際布置電流極時(shí),使用 8根圓鋼埋入電站下游河道附近的農(nóng)田,其間全部用導(dǎo)線連接良好。

電位極采用直徑 16mm,長 1.5m的圓鋼埋入旱地中并與電壓線可靠連接。

2.5 測試點(diǎn)

(1)水電站總體工頻電阻測試;

(2)庫區(qū)接地網(wǎng)工頻電阻測試。

2.6 采用的計(jì)算公式

式中 I為注入接地裝置中的試驗(yàn)電流,試驗(yàn)電流在倒相前后保持不變;U0為不加試驗(yàn)電壓時(shí)接地裝置的對(duì)地電壓,即零序電流在接地裝置上產(chǎn)生的電壓降;U1、U2為倒相前后接地裝置上的試驗(yàn)電壓。

2.7 試驗(yàn)數(shù)據(jù)(表 1、2)

表1 水電站總體工頻電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

表2 庫區(qū)接地網(wǎng)工頻電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

2.8 試驗(yàn)結(jié)論

測試值小于設(shè)計(jì)值,且二者接近,接地阻抗符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

3 結(jié) 語

山區(qū)水電站由于地理環(huán)境所限,很多情況下只能采用直線法測量接地阻抗。由于電站地理位置往往非常偏僻,很少有來自大型生產(chǎn)企業(yè)的電磁污染,若措施得當(dāng),用直線法配合工頻電源測量接地阻抗同樣可以取得比較準(zhǔn)確的結(jié)果。

[1] 接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則,DL/T475-2006[S].

[2] 交流電氣裝置的接地,DL/T621-1997[S].