風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)接地阻抗檢測(cè)技術(shù)研究

張春龍,李春影，張衛(wèi)星，齊海超，李鵬飛

（黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護(hù)中心，黑龍江哈爾濱150030）

風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)接地阻抗檢測(cè)技術(shù)研究

張春龍,李春影，張衛(wèi)星，齊海超，李鵬飛

（黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護(hù)中心，黑龍江哈爾濱150030）

接地阻抗是衡量風(fēng)力發(fā)電站接地系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)指標(biāo)之一。準(zhǔn)確測(cè)量接地阻抗值,對(duì)接地網(wǎng)防雷安全性評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。本文通過異頻測(cè)試法,采用0.618的布線方式，利用大型地網(wǎng)接地裝置電阻測(cè)試儀對(duì)黑龍江省某風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)的接地阻抗進(jìn)行測(cè)試，從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)接地阻抗的檢測(cè)進(jìn)行技術(shù)研究。通過測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用大型地網(wǎng)接地裝置異頻法對(duì)于發(fā)電站的接地阻抗測(cè)試具有很好的抗干擾能力，值得推薦使用。

發(fā)電站；大地網(wǎng)；接地阻抗

1 引言

風(fēng)力發(fā)電站接地可靠性是整個(gè)發(fā)電站內(nèi)各種電氣設(shè)備安全運(yùn)行以及工作人員人身安全的重要保障，因此要想保證發(fā)電站安全運(yùn)行，關(guān)鍵在于提高發(fā)電站接地系統(tǒng)的可靠性[1]。而發(fā)電站的接地阻抗值是表征接地系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)指標(biāo)之一。接地阻抗值的測(cè)量準(zhǔn)確性直接影響對(duì)于地網(wǎng)安全性的評(píng)價(jià)。由于大部風(fēng)力發(fā)電站建在山區(qū)，復(fù)雜的下墊面給接地阻抗準(zhǔn)確測(cè)量增加了很大的難度[2]。隨著國家對(duì)新能源的逐漸重視，黑龍江省的風(fēng)力發(fā)電站的數(shù)量逐年增加，每年都會(huì)出現(xiàn)由于雷擊導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)損壞的事故發(fā)生，為了保證發(fā)電站的安全和可靠運(yùn)行要求接地阻抗值盡可能低。目前黑龍江省對(duì)于風(fēng)力發(fā)電站的大型地網(wǎng)檢測(cè)常出現(xiàn)使用4102常規(guī)接地電阻表進(jìn)行作業(yè)，由于地網(wǎng)面積較大，并且存在各種電能傳輸裝置的干擾，因此導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確，對(duì)發(fā)電站的接地檢測(cè)造成了嚴(yán)重的安全隱患。本文通過分析黑龍江省某大型風(fēng)力發(fā)電站接地網(wǎng)的檢測(cè)過程，期望分析結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)防雷安全工作提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)。

2 大型地網(wǎng)接地阻抗

大型接地裝置是指電壓等級(jí)大于等于110 kV變電所的接地裝置，裝機(jī)容量在200 MW火電廠和水電廠的接地裝置，或者等效面積在5000 m2以上的接地裝置。大型地網(wǎng)的接地測(cè)試與普通接地裝置的測(cè)試過程有很大不同，但其本質(zhì)的方法沒有區(qū)別，應(yīng)用的也是電流電壓法測(cè)量接地裝置特性參數(shù)，布線方式采用四線法。由于大地網(wǎng)的面積較大，一般直徑為幾百米，所以其測(cè)量時(shí)的工作量也較大。注意：大地網(wǎng)接地測(cè)試的結(jié)果為接地阻抗，它是一個(gè)復(fù)數(shù)，實(shí)部稱為電阻，虛部稱為電抗。風(fēng)力發(fā)電站整個(gè)站區(qū)內(nèi)的風(fēng)機(jī)主體和變壓器的接地都是通過有效的電氣連接形成大型接地網(wǎng)。

3 接地阻抗的測(cè)量

以黑龍江省某風(fēng)力發(fā)電站大型地網(wǎng)的檢測(cè)為例進(jìn)行分析。

3.1 異頻測(cè)試法

選擇的測(cè)試儀器為異頻大型地網(wǎng)接地裝置測(cè)試儀，最大測(cè)試電流為30 A，可用來測(cè)量接地阻抗很小的大型地網(wǎng)。該儀器采用異頻交流電源，具有很強(qiáng)的抗干擾性能和較高的測(cè)量精度，適用于帶有高壓電磁環(huán)境場(chǎng)所的接地阻抗測(cè)量。

測(cè)試選用異頻測(cè)試法，選用的測(cè)試頻率與工頻電源頻率相差最大為5 Hz，測(cè)量頻率在測(cè)試過程中可在45-55 Hz區(qū)間進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整步級(jí)為1 Hz。使用50 Hz工頻頻率以外的異頻測(cè)試可有效消除電磁干擾，經(jīng)過濾波器進(jìn)行濾波處理，輸出真實(shí)可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。

3.2 使用0.618直線法進(jìn)行布線

3.2.1 布線原理

通過查看設(shè)計(jì)圖紙，找出大地網(wǎng)的具體分布情況，使用GPS定位儀測(cè)量地網(wǎng)的最大對(duì)角線長度記為D。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況和試驗(yàn)環(huán)境條件，依據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 475-2006《接地裝置工頻測(cè)試導(dǎo)則》[3]要求，確定測(cè)量?jī)x器的安放位置、接地裝置測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)、電流測(cè)試極和電位測(cè)試極的位置，并進(jìn)行標(biāo)記。

選擇0.618直線法進(jìn)行測(cè)量，電流測(cè)試極、電位測(cè)試極、被測(cè)接地裝置三者呈直線分布。電流測(cè)試極C與被測(cè)接地裝置邊緣的距離dCG應(yīng)為接地網(wǎng)對(duì)角線總長度的5倍即5D，電位測(cè)試極P與被試接地裝置邊緣的距離dPG為0.618dCG。電流線和電位線均采用銅導(dǎo)線，電流線線徑≥4 mm2，電位線線徑≥2.5 mm2。

3.2.2 電流測(cè)試極C位置的選定

選擇在距測(cè)試區(qū)地網(wǎng)邊緣合適距離處的位置打入4根長度為1 m的金屬電極，深度≥0.5 m，4根電極形成一個(gè)環(huán)形小接地網(wǎng)，再用金屬連接導(dǎo)線將4根金屬電極連成一個(gè)正方形的閉合微型電流地網(wǎng)以減小回路電阻。通過增大電流接地極與土壤的接觸面積來減小電流極的接地電阻，保證電流極與大地的有效電氣連接，從而保證了整個(gè)電流回路阻抗足夠小，設(shè)備輸出足夠大的電流。

3.2.3 電位測(cè)試極P位置的選定

首先將電位測(cè)試極的位置設(shè)置在電流測(cè)試極到待測(cè)地網(wǎng)邊緣處0.618倍距離位置，然后在此位置前后移動(dòng)三次，每次移動(dòng)距離為電流測(cè)試線長度的5%左右，測(cè)量電位測(cè)試極與被測(cè)接地裝置之間的電壓，保證三次測(cè)量值相互間的相對(duì)誤差小于5%，把中間位置確定為測(cè)量用的電位測(cè)試極P，在此位置打入一根1.5 m長的金屬棒作為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的電位測(cè)試極，深度≥0.5 m。

連接后，檢查電流測(cè)試極C和電位測(cè)試極P連接是否良好，確保測(cè)試設(shè)備外殼已進(jìn)行良好獨(dú)立接地，選擇電流注入點(diǎn)即可以開始測(cè)量。

3.3 測(cè)試過程與結(jié)果

將風(fēng)機(jī)主變測(cè)試點(diǎn)作為直線法的基準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn)，在接地電阻測(cè)試儀完成自檢后，對(duì)主變測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行5次測(cè)量，測(cè)試過程中電流選用6 A，輸入電壓為380 V，測(cè)試頻率選用50±5 Hz、50±4 Hz、50±3 Hz、50±2 Hz、50±1 Hz，接地阻抗測(cè)量結(jié)果如表1所示。

表1 主變接地阻抗檢測(cè)結(jié)果

通過5次測(cè)試結(jié)果分析可知：隨著測(cè)試頻率的改變，接地阻抗的測(cè)試結(jié)果變化很大，不同頻率下的接地阻抗值是不同的。

4 應(yīng)注意的問題

（1）在實(shí)際的測(cè)試工作中，必須注意測(cè)量導(dǎo)線的布置情況，測(cè)試回路應(yīng)盡量避開河道；遠(yuǎn)離地下金屬管道和高壓輸電線路，以減少測(cè)量誤差。在放線時(shí)，電流線和電位線應(yīng)保持一定間隔距離，以最大限度減小導(dǎo)線互感對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。

（2）在進(jìn)行測(cè)試作業(yè)時(shí)，必須注意檢測(cè)工作人員的人身安全。大型地網(wǎng)測(cè)試是通過向回路注入交流電流進(jìn)行測(cè)試，電流大小為安培量級(jí)，一旦發(fā)生漏電事故，后果不堪設(shè)想。當(dāng)工作人員進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，必須采取高壓電氣作業(yè)防護(hù)措施，在作業(yè)區(qū)電流極周圍應(yīng)拉警戒線或放置高壓危險(xiǎn)警示牌，以提醒行車或者行人避讓。

（3）當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果與以往測(cè)試結(jié)果有明顯增大或者減小時(shí)，應(yīng)改變電極的布置方向，或增大電極的距離，重新進(jìn)行測(cè)試。

5 結(jié)論與討論

在進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí)，要結(jié)合實(shí)際情況，選擇合適的測(cè)量方法和接地方式。由于大型地網(wǎng)干擾信號(hào)多，所以檢測(cè)必須使用具有抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)試儀器。實(shí)踐證明，采用了異頻抗干擾技術(shù)的大型地網(wǎng)接地裝置測(cè)試儀具有極強(qiáng)的抗干擾能力，能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù)，解決了傳統(tǒng)接地測(cè)試方法的一些弊端，值得在風(fēng)力發(fā)電站的防雷安全檢測(cè)中推廣應(yīng)用。

[1]張泉鋒，李萍，龔偉，等.水利發(fā)電站大地網(wǎng)接地電阻檢測(cè)技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場(chǎng)，2014，21（7）：53-55.

[2]楊曉玲.大型水電站接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試[J].機(jī)電工程技術(shù),2013,42(12):58一61.

[3]DL/4T75一2006,接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則[M].北京:中國電力出版社,2006.

1002－252X(2016)04－0038－02

2016－9－1

張春龍（1986-），男,黑龍江省依安縣人，南京信息工程大學(xué)，博士生，工程師.