“大型接地裝置評(píng)估測(cè)試方法的研究和應(yīng)用”講義

1、 “大 型 接 地 裝 置 評(píng) 估 測(cè) 試 方 法 的 研 究 和 應(yīng) 用” 講 義東北電力科學(xué)研究院1、大型接地裝置評(píng)估測(cè)試的意義發(fā)、變電所的接地裝置在系統(tǒng)中具有舉足輕重的地位，接地裝置的好壞直接關(guān)系到生產(chǎn)的安全。在電力系統(tǒng)中，最大的電氣事故有很多是與接地裝置的缺陷有關(guān)的。(1) 1986年廣西合山電廠因刀閘污閃而引起接地引下線燒斷，二次電纜端子排燒壞，一臺(tái)10萬(wàn)kw發(fā)電機(jī)損壞，最后導(dǎo)致全廠停電。(2) 1985年至1986年湖北省三個(gè)220kv變電站（胡集變，潛江變和武鋼變），曾發(fā)生由于地網(wǎng)不良而將變電站內(nèi)弧光短路故障擴(kuò)大為全站停電和設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞的事故。(3) 1991年浙江電網(wǎng)某110k

2、v變電所的35kv開(kāi)關(guān)場(chǎng)的短路接地，燒斷了接地線，使高電位竄入二次系統(tǒng)，造成事故擴(kuò)大，燒損了11面控制屏、保護(hù)屏，造成全所停電！(4) 1993年遼寧曙光一次變的66kv側(cè)的兩相異地短路燒斷接地引下線，導(dǎo)致高壓竄入分線箱和二次回路，燒毀一臺(tái)主變，全所停電的事故。(5) 1999年7月20日太原供電局新店變電所事故，10kv開(kāi)關(guān)柜爆炸起火并引起10kv、110kv、220kv系統(tǒng)接地，造成部分10kv開(kāi)關(guān)室、1臺(tái)150mva主變，變電所主控制室全部燒損，并波及到電網(wǎng)，電壓降低致使網(wǎng)內(nèi)9臺(tái)機(jī)組停運(yùn)，全網(wǎng)損失出力約200萬(wàn)，華北電網(wǎng)周波曾一度降低至49.38hz4，據(jù)了解，該變電所事故的兩大原因之一

3、是接地存在問(wèn)題，如主控室與主地網(wǎng)的連接電阻大于10。2、國(guó)內(nèi)外關(guān)于接地裝置測(cè)試技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展（1）我國(guó)電力系統(tǒng)中普遍存在對(duì)接地裝置評(píng)估的錯(cuò)誤觀念和做法，即只提地網(wǎng)的接地電阻，認(rèn)為只要接地電阻足夠小，就足以保證安全運(yùn)行。（2）“0.5”的由來(lái)（3）新技術(shù)觀念（4）現(xiàn)狀3、大型接地裝置的評(píng)估測(cè)試方法研究和應(yīng)用3.1工作思路電氣裝置的接地的安全評(píng)估應(yīng)該有更全面的要求。接地電阻并不是唯一的、可靠的指標(biāo)。對(duì)接地裝置在電力系統(tǒng)中安全運(yùn)行有實(shí)際影響的參數(shù)都應(yīng)考慮在內(nèi)，象場(chǎng)區(qū)的電位分布，接觸電勢(shì)，跨步電勢(shì)，接地引下線的熱穩(wěn)定校驗(yàn)，電氣完整性等。3.2 儀器設(shè)備的性能及工作原理 紅相8000型測(cè)試儀優(yōu)點(diǎn)是：選

4、頻性能優(yōu)異試驗(yàn)電流小，測(cè)試準(zhǔn)確。 圖1：紅相8000型進(jìn)行大型接地裝置評(píng)估測(cè)試示意圖注：電源、功放、耦合變等設(shè)備可以在被試接地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)部；當(dāng)電位差測(cè)試極在被試接地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)部時(shí)即進(jìn)行電位分布等測(cè)試。3.3 大型接地裝置評(píng)估測(cè)試方法的研究和應(yīng)用 3.3.1 電氣設(shè)備的電氣導(dǎo)通接地裝置的電氣完整性即電氣導(dǎo)通測(cè)試的目的是要檢查各電氣設(shè)備與主地網(wǎng)連接情況，采用雙臂直流電橋的原理，測(cè)試兩電氣設(shè)備接地部位之間的直流電阻。3.3.2 接地阻抗的測(cè)試和研究（1）概念：接地電阻接地阻抗（2）測(cè)試方法 傳統(tǒng)大電流法有嚴(yán)重缺陷原導(dǎo)則中的規(guī)定使得布線困難，不易掌握。電位降法（gb/t 17949.12000），例見(jiàn)下圖

5、。 圖2：500kv東豐變電所接地網(wǎng)電位降曲線（3） 電位線的布置電流線平行布置，角度（如30）布置反方向布置。假設(shè)土壤均勻當(dāng)圖1的試驗(yàn)回路完成后，試驗(yàn)電流i自被測(cè)接地裝置g（半徑a）入由輔助電流極c（半徑ac）出，地中的電場(chǎng)電位線分布見(jiàn)圖3。 圖3：接地阻抗測(cè)試中的電場(chǎng)分布 根據(jù)靜電場(chǎng)疊加原理地表cg連線上任一點(diǎn)x的電位ux為： （1） 當(dāng)dxgdxc或dxg和dxc趨向無(wú)窮大時(shí)，ux為0，即g和c之間及無(wú)窮遠(yuǎn)處存在電位零點(diǎn)，當(dāng)dxga，dxcdgca時(shí)，ux即接地裝置的電位ug， （2）測(cè)試的目的是要找到電位降最大的點(diǎn)，即電位零點(diǎn)。鐵嶺220kv一次變的實(shí)測(cè)中對(duì)比了角布線和直線布線所得的結(jié)

6、果，見(jiàn)圖4。 圖4：鐵嶺一次變接地網(wǎng)電位降曲線 在220kv首山一次變測(cè)試中測(cè)比較角布線和反向布線的結(jié)果，見(jiàn)圖5： 圖5：首山變電所接地網(wǎng)電位降曲線（4） 接地阻抗值的統(tǒng)計(jì)研究 迄今為止我們測(cè)試了超過(guò)100個(gè)大型接地裝置。見(jiàn)下表：表1：不同類型接地裝置接地阻抗值的均值（最大值）統(tǒng)計(jì)結(jié)果 單位：分類220kv一次變500kv變電所火電廠水電廠大 小大 型0.31(0.4)0.16(0.199)0.15(0.3)0.84(1.0)中 等0.4(0.92)0.32(0.72)0.270.497(0.83)地質(zhì)環(huán)境城 市0.44(0.92)0.27平 原0.198(0.4)0.22(0.37)0.10

7、6(0.17)山 區(qū)0.68(0.87)0.57(1.0)丘 陵0.53(0.73)0.720.3鹽堿地0.038石灰?guī)r0.53（5） 對(duì)接地阻抗的再認(rèn)識(shí) 接地阻抗對(duì)接地裝置來(lái)說(shuō)是一個(gè)具有直觀性、概略性、比較性、參考性的重要參數(shù)，但不是唯一可靠的，清楚反映接地裝置的狀況，保證安全運(yùn)行的指標(biāo)。接地裝置的測(cè)試值與季節(jié)、測(cè)試方法、布線方式和路徑等諸多因素關(guān)系很大，因此通常我們測(cè)試到的阻抗值與實(shí)際事故時(shí)仍有差距，它們僅具有反映接地裝置宏觀狀況的參考作用，絕對(duì)化地看待接地阻抗是不科學(xué)的。3.3.3 變電所場(chǎng)區(qū)電位分布的測(cè)試和研究（1） 觀念變電所場(chǎng)區(qū)的電位分布測(cè)試非常重要中，因?yàn)閳?chǎng)區(qū)電位分布不均勻，在變

8、電所發(fā)生接地事故的時(shí)候可能危及控制電纜、操作電纜、計(jì)量電纜等的安全，也反映了接地裝置的實(shí)際狀況。在我們給出的場(chǎng)區(qū)電位分布曲線中可以直觀地看出整個(gè)地網(wǎng)的總體狀況、地網(wǎng)邊緣電場(chǎng)的畸變、嚴(yán)重的地網(wǎng)斷帶、甚至地網(wǎng)帶的位置，可以作為接地網(wǎng)是否安全良好的重要的判據(jù)。（2） 方法對(duì)具體一個(gè)變電所場(chǎng)區(qū)，我們?nèi)鐖D6所示進(jìn)行測(cè)試。 圖6：虎石臺(tái)一次變220kv場(chǎng)區(qū)電位分布測(cè)試示意圖測(cè)試方法是選中某設(shè)備為電位參考點(diǎn)，用選頻表逐點(diǎn)測(cè)試電位差，點(diǎn)間距離保持在1m，直至地網(wǎng)邊緣，這樣得到一條電位分布曲線。從邏輯上看，電位分布曲線涵蓋了跨步電勢(shì)。例見(jiàn)下圖： 圖7：東豐變電所500kv場(chǎng)區(qū)電位分布曲線（3）對(duì)dl/t621中

9、有關(guān)公式的討論在電力行標(biāo)dl/t6211997 交流電氣裝置的接地中有110kv以上系統(tǒng)的跨步電勢(shì)的安全界定公式見(jiàn)公式（4） （4）這更多程度上是一個(gè)醫(yī)學(xué)意義上的公式3.3.4 接觸電勢(shì)測(cè)試接觸電勢(shì)的安全界定值比跨步電勢(shì)嚴(yán)格，接觸電勢(shì)的大小與設(shè)備在場(chǎng)區(qū)的位置有關(guān)，場(chǎng)區(qū)邊緣高而中間小，同時(shí)電位分布不均，則接觸電勢(shì)也高。4、小結(jié)對(duì)大型接地裝置系統(tǒng)、完整、可行的測(cè)試方法，包括：（1） 電氣完整性（2） 接地阻抗（3） 場(chǎng)區(qū)電位分布（4） 跨步電勢(shì)和接觸電勢(shì)（5） 熱容量校驗(yàn)評(píng)估指標(biāo)把握以下4個(gè)要素：（1） 場(chǎng)區(qū)電位分布均勻（2） 接地電阻不高（3） 所有設(shè)備接地引下線之間電氣導(dǎo)通性良好（4） 接地裝置，包括設(shè)備接地引下線及水平接地帶熱容量足夠大5、發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題東北電網(wǎng)100多個(gè)大型接地裝置都進(jìn)行了評(píng)估測(cè)試，包括幾乎所有大型電廠（水電和火電），500kv變電所，遼寧的220kv變電所。（1）渾河變電所、錦