遠(yuǎn)離夾角法測(cè)試高鐵牽引變電所接地阻抗方法探討

吳向陽(yáng)

【摘 要】論文介紹了目前測(cè)試接地阻抗的幾種方法，采用遠(yuǎn)離夾角法對(duì)高鐵牽引變電所大型接地裝置進(jìn)行了測(cè)試，并考慮和計(jì)算了分流相量的影響，總結(jié)了高速鐵路牽引供電系統(tǒng)中的各種所亭的測(cè)試方法，使測(cè)試結(jié)果能夠真實(shí)地反應(yīng)接地阻抗值。

【Abstract】This paper introduces several methods of measuring grounding impedance at present， and measures the large-scale grounding device of high-speed railway traction substation by distance angle method. Considering and calculating the influence of shunt phasor， this paper summarizes various measuring methods in the traction power supply system of high-speed railway， so that the measure results can truly reflect the grounding impedance value.

【關(guān)鍵詞】高鐵;牽引變電所;接地阻抗;遠(yuǎn)離夾角法;分流相量

【Keywords】 high-speed railway; traction substation; grounding impedance; distance angle method; shunt phasor

【中圖分類號(hào)】U224.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）10-0179-02

1 引言

接地裝置的測(cè)試是整個(gè)鐵路牽引變電所交接試驗(yàn)中的重要組成部分，也是判斷接地裝置是否投入運(yùn)行的重要依據(jù)。隨著鐵路智能變電所的建設(shè)以及大量智能裝置的實(shí)施應(yīng)用，對(duì)接地裝置的要求也越來(lái)越高，因此，正確測(cè)試、判斷并分析接地網(wǎng)的各項(xiàng)參數(shù)是否都滿足要求顯得越來(lái)越重要。本文結(jié)合高速鐵路牽引變電所的建設(shè)施工進(jìn)行接地參數(shù)測(cè)試方面的測(cè)試工作，對(duì)鐵路牽引變電所的接地裝置測(cè)試工作具有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。

2 接地裝置測(cè)試方法

2.1 直線法測(cè)試接地電阻

直線法是補(bǔ)償法中的一種常用測(cè)試方法，也叫0.618法，意思是如果電流極布置于無(wú)窮遠(yuǎn)處，則電壓極必須放在電流極與被測(cè)接地體兩者中間，距接地體0.618d13處，即可使得接地體的真實(shí)接地電阻值與測(cè)量值相等，也就是在接地裝置和電流極構(gòu)成的直線上，尋找電位“過(guò)零點(diǎn)”[1]。測(cè)試原理如圖1所示。

2.2 30o夾角法

30°夾角法是補(bǔ)償法的另一種形式，將電壓極與電流極呈30°夾角布置。在此不再詳細(xì)敘述。

2.3 遠(yuǎn)離夾角法

遠(yuǎn)離法是基于零電位參考點(diǎn)的物理定義，而實(shí)際測(cè)量不可能將電壓極布置到無(wú)窮遠(yuǎn)處，只能將電壓極布置在距離接地網(wǎng)一定距離處，在測(cè)試中也可以接受，但是由于不是無(wú)窮遠(yuǎn)處，測(cè)量結(jié)果將導(dǎo)致接地網(wǎng)與電壓極之間電位差變小，該值可以通過(guò)修正得到接近真實(shí)的接地電阻值。

修正公式如下：

式中：θ——電流線和電壓線夾角;Z′——接地阻抗測(cè)試值。

修正得到接地阻抗值為Z=49.53mΩ。

反向法是遠(yuǎn)離法的特例，電壓極和電流極方向相差180o，同時(shí)，電流測(cè)試線和電流測(cè)試線之間的互感影響大大減少。

上面第一種、第二種方法是基于土壤電阻率均勻的前提下得到的方法，而遠(yuǎn)離法是克服土壤不均勻影響的有效方法，對(duì)于大型接地裝置來(lái)說(shuō)，110kV及以上電壓等級(jí)變電站的接地裝置，裝機(jī)容量在200MW以上的火電廠和水電廠的接地裝置，或等效面積在5000m2以上的接地裝置，根據(jù)GB 50150—2016電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和DL/T 475—2017接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則推薦應(yīng)用遠(yuǎn)離法進(jìn)行測(cè)試[2]。

3 接地阻抗測(cè)試

下面以商合杭高鐵安徽段某牽引變電所接地阻抗測(cè)試工作為例進(jìn)行介紹。

采用遠(yuǎn)離夾角法進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)的原理如圖2所示。

經(jīng)過(guò)測(cè)量，接地網(wǎng)的最大對(duì)角線D長(zhǎng)度為132m，現(xiàn)場(chǎng)放線和角度均采用GPS進(jìn)行測(cè)試，實(shí)測(cè)得到數(shù)據(jù)：電流極距地網(wǎng)邊緣d電流=270.08m≈2.05D，d電壓=279.86m≈2.12D，電壓極-地網(wǎng)連線與電流極-地網(wǎng)連線角度為84.31°。

接地阻抗測(cè)量結(jié)果如表1所示。

因此，采用夾角法測(cè)量的接地阻抗值為34.60mΩ，采用電流極和電壓極對(duì)換后實(shí)際結(jié)果基本一致，結(jié)果真實(shí)可信。另外，需要將測(cè)試結(jié)果按照前述修正公式進(jìn)行修正，修正得到修正阻抗值為49.53mΩ。

由于此牽引變電所外線路220kV外線路已經(jīng)帶電，高鐵此區(qū)段內(nèi)接觸網(wǎng)已經(jīng)帶電，故綜合接地系統(tǒng)已經(jīng)帶電，所以需要測(cè)試分流相量，需要測(cè)試2個(gè)220kV進(jìn)線門(mén)型架構(gòu)以及接入牽引變電所的PW回流、軌回流、地回流等連接高鐵的綜合接地系統(tǒng)。采用柔性羅格夫斯基線圈進(jìn)行分流相量測(cè)試，測(cè)試結(jié)果如表2所示。

將分流量考慮進(jìn)去，最終的接地阻抗為：49.53mΩ/（42.34%）=116.99mΩ。

4 結(jié)論和建議

①因接地電阻是客觀存在的，應(yīng)該因地制宜地合理選擇測(cè)試方法和測(cè)試設(shè)備儀器，對(duì)于高鐵牽引供電系統(tǒng)中由于分區(qū)所和AT所地網(wǎng)面積較小，可以采用直線法和30°補(bǔ)償法，并考慮土壤電阻率均勻的情況下，可以采用ZC-8等測(cè)試儀器，較為快速地得到測(cè)試結(jié)構(gòu)，而對(duì)于220kV牽引變電所以及在27.5kV斷路器室外布置的情況下，接地網(wǎng)面積增大，應(yīng)優(yōu)先考慮采用遠(yuǎn)離夾角法，并采用類工頻測(cè)試儀器，經(jīng)過(guò)修正后可以得到接近真實(shí)的接地阻抗值。

②通過(guò)上述地網(wǎng)測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)，接地分流相量不容忽視，尤其在高鐵開(kāi)始聯(lián)調(diào)聯(lián)試以及試運(yùn)行或外電源線路帶電的情況下，分流情況直接影響測(cè)試結(jié)果。此外，在接地網(wǎng)建施工后應(yīng)盡快進(jìn)行一次接地網(wǎng)阻抗的測(cè)試，避免日后返工造成不利影響，同時(shí)，對(duì)于臨近城區(qū)以及化工等大型工廠產(chǎn)業(yè)區(qū)仍需要考慮分流向量的影響，測(cè)試布線時(shí)盡量不要去地中管道，應(yīng)使線路平行且要保持足夠的間距。

【參考文獻(xiàn)】

【1】李謙.電力系統(tǒng)接地網(wǎng)特性參數(shù)測(cè)量與應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2013.

【2】DL/T 475—2017 接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則[S].