基于8000(S)設(shè)備的變電站場(chǎng)區(qū)電位梯度測(cè)量

張明舉 石峰

摘 要：場(chǎng)區(qū)地表電位梯度是用來(lái)表征接地裝置運(yùn)行狀況的重要參數(shù)之一，測(cè)量變電站場(chǎng)區(qū)地表電位梯度能夠?yàn)闄z測(cè)接地網(wǎng)是否可靠運(yùn)行提供科學(xué)和客觀的判據(jù)?，F(xiàn)采用8000（S）設(shè)備對(duì)我市某變電站進(jìn)行場(chǎng)區(qū)地表電位梯度測(cè)量，并從電位梯度的角度對(duì)該站接地系統(tǒng)給予評(píng)價(jià)。

關(guān)鍵詞：變電站;接地網(wǎng);差頻測(cè)量;電位梯度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.152

1 電站場(chǎng)區(qū)地表電位梯度的目的

接地裝置是變電站設(shè)計(jì)過(guò)程中要求最為嚴(yán)格的裝置之一。電廠、變電站接地裝置是廠區(qū)內(nèi)所有電氣設(shè)備的安全基石，與電力生產(chǎn)安全息息相關(guān)，是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要防線。在近年來(lái)電力系統(tǒng)中發(fā)生的許多重大電氣事故，究其原因都與接地裝置的缺陷存在關(guān)聯(lián)。

發(fā)電廠、變電站地網(wǎng)的主要功能有兩個(gè)，其一是保障設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行，其二是確保作業(yè)人員的安全。當(dāng)發(fā)生接地短路時(shí)，短路電流就會(huì)經(jīng)過(guò)接地系統(tǒng)流入大地。一方面接地系統(tǒng)會(huì)在短路電流的作用下產(chǎn)生地電位升，如果此時(shí)接地阻抗較大，就容易形成地網(wǎng)電位的異常升高;另外一方面，短路電流會(huì)在接地系統(tǒng)上引起不均衡的電位分布。如果接地系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理則會(huì)導(dǎo)致接地系統(tǒng)本身局部電位差超過(guò)安全值。檢測(cè)變電站接地裝置是否可靠運(yùn)行是一項(xiàng)至關(guān)重要的試驗(yàn)項(xiàng)目。變電站場(chǎng)區(qū)地表電位梯度是當(dāng)接地短路電流或試驗(yàn)電流流過(guò)接地裝置時(shí)，被試接地裝置所在的場(chǎng)區(qū)地表面形成的電位梯度。場(chǎng)區(qū)地表電位梯度是一個(gè)重要的表征接地裝置狀況的參數(shù)。

在《中華人民共和國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》DL/T 475-2006《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》中有如下參考規(guī)則，“場(chǎng)區(qū)地表電位梯度是一個(gè)重要的表征接地裝置狀況的參數(shù)，大型接地裝置的狀況評(píng)估及驗(yàn)收試驗(yàn)，都應(yīng)測(cè)試接地裝置所在場(chǎng)區(qū)的電位梯度分布曲線，中小型接地裝置則應(yīng)視具體情況盡量測(cè)試，某些重點(diǎn)關(guān)注部分也可測(cè)試?！币虼耍瑴y(cè)量變電站場(chǎng)區(qū)地表電位梯度能夠?yàn)闄z測(cè)接地網(wǎng)是否可靠運(yùn)行提供科學(xué)和客觀的判據(jù)。

2 接地裝置特性參數(shù)測(cè)試系統(tǒng)8000（S）簡(jiǎn)介

8000（S）發(fā)電廠、變電站接地裝置特性參數(shù)測(cè)量系統(tǒng)是由廈門(mén)紅相電力設(shè)備股份有限公司開(kāi)發(fā)的一套能夠有效測(cè)量接地裝置特性參數(shù)的測(cè)試系統(tǒng)。

8000（S）系統(tǒng)采用DL/T475-2006推薦的異頻小電流測(cè)試方法，通過(guò)向被測(cè)地網(wǎng)注入一個(gè)非工頻信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接地裝置特性參數(shù)的測(cè)試，一般是取在工頻信號(hào)附近的幾個(gè)赫茲的信號(hào)做為測(cè)量的輸入信號(hào)。實(shí)驗(yàn)電流一般在3～20A，頻率在40～60Hz，異于工頻又接近工頻。實(shí)際測(cè)試一般取45～55Hz。異頻測(cè)量還可以避免噪音信號(hào)和工頻信號(hào)的干擾，使測(cè)量結(jié)果更加精確。異頻測(cè)量以其經(jīng)濟(jì)、安全的特點(diǎn)，已在國(guó)內(nèi)外廣泛使用。

3 測(cè)試方法

我公司于今年四月對(duì)我市某220kV變電站進(jìn)行了變電站場(chǎng)區(qū)地表電位梯度測(cè)試，具體方法如下。

（1）將被試場(chǎng)區(qū)劃分為220kV場(chǎng)區(qū)和66kV場(chǎng)區(qū)，場(chǎng)區(qū)電位分布用場(chǎng)區(qū)兩寬的中點(diǎn)連線來(lái)表述。測(cè)量220主場(chǎng)區(qū)的對(duì)角線長(zhǎng)度D，在距離主場(chǎng)區(qū)邊緣4倍D距離以上的一點(diǎn)打一個(gè)地樁，此地樁為試驗(yàn)中的電流極。在場(chǎng)區(qū)南側(cè)中心選擇一個(gè)與主網(wǎng)連接良好的接地引下線作為電流注入點(diǎn)。

（2）用試驗(yàn)電源E連接電流極和之前選好的電流注入點(diǎn)。

（3）在電流注入點(diǎn)附近選擇一點(diǎn)為參考點(diǎn)，用導(dǎo)線將該參考點(diǎn)連接到4025D的紅色（黑色）電壓端子，參見(jiàn)圖2;然后將電位極至于該點(diǎn)，并用導(dǎo)線將電位極連接至4025D的黑色（紅色）電壓端子。

（4）從起點(diǎn)等間距d（d取2m）測(cè)試地表與參考點(diǎn)之間的電位梯度U，直至場(chǎng)區(qū)北側(cè)中心。將這些數(shù)據(jù)繪制出U-X曲線，即場(chǎng)區(qū)地表電位梯度分布圖。

（5）在66kV場(chǎng)區(qū)按照上述方法測(cè)量66kV場(chǎng)區(qū)的電位梯度。

4 結(jié)果與結(jié)論

如圖所示，220kV場(chǎng)區(qū)在0～60m范圍內(nèi)存在很明顯的電位差，點(diǎn)位波動(dòng)也比較大大。由此可推斷此區(qū)域地網(wǎng)存在缺陷，其原因可能是接地裝置焊接不良、地網(wǎng)腐蝕老化，亦可能是此處土壤電阻率比較高，建議測(cè)量土壤電阻率進(jìn)一步觀察。66kV場(chǎng)區(qū)電位差不明顯，電位分布比較均勻，曲線尾部上翹程度在正常范圍內(nèi)，接地狀況比較理想。

參考文獻(xiàn)：

[1]向婷.異頻大電流接地裝置測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2014.

[2]朱宏法.變頻技術(shù)在大型接地網(wǎng)阻抗測(cè)量中的應(yīng)用[D].浙江大學(xué)，2011.

[3]趙闖，董超，彭紹迪，郭翔.接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量的優(yōu)化[J].云南電力技術(shù)，2012（05）.