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基于異頻法的大型接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試研究

文檔作者：馬明王文敏陳達(dá) 黃友滔文檔來(lái)源：溫州電業(yè)局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年07月28日
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56
浙江電力
ZHEJIANG ELECTRIC POWER 2008年第4期
基于異頻法的大型接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試研究
Study on M easuring Grounding Resistance of Large Grounding
Grid Based on Non Power Frequency Method
馬 明，王文敏， 陳 達(dá)，黃友滔
(溫州電業(yè)局，浙江溫州325000)
摘要：用工頻大電流法測(cè)量大型地網(wǎng)接地電阻時(shí)抗干擾能力不足。介紹了異頻法測(cè)量接地電阻的原理
和測(cè)試頻率的選擇方法，結(jié)合測(cè)試實(shí)例，驗(yàn)證了異頻法的有效性，并分析了測(cè)試頻率和測(cè)試引線布線
方式對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。
關(guān)鍵詞：異頻法；大型接地網(wǎng)；接地電阻；測(cè)試；工頻大電流法
中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： B 文章編號(hào)：1007—1881(2008)04—0056—03
在變電站接地系統(tǒng)中，接地網(wǎng)的接地電阻
是重要的技術(shù)指標(biāo)。如何準(zhǔn)確而有效地測(cè)量接
地電阻一直是工程技術(shù)人員關(guān)注的問(wèn)題。大型
接地網(wǎng)由于其面積大、地網(wǎng)中存在較大的工頻
零序電流和諧波電流干擾，通常采用的工頻大
電流法及各種派生的測(cè)量方法，均未從根本上
解決地網(wǎng)干擾電流等問(wèn)題【l】。而采用異頻法測(cè)
量接地電阻，則可較好地解決抗干擾問(wèn)題，對(duì)
500 kV變電站接地網(wǎng)接地電阻進(jìn)行的實(shí)測(cè)證明
了這一點(diǎn)。
1 工頻大電流法的原理及其不足
為了減小大地網(wǎng)工頻零序電流的影響，通
常采用工頻大電流法，并結(jié)合倒相法測(cè)量大型
接地網(wǎng)接地電阻。
工頻大電流法就是加大注入地網(wǎng)的工頻電
流，通過(guò)測(cè)量注入電流和地網(wǎng)電位升來(lái)計(jì)算接
地電阻。通過(guò)加大注入接地網(wǎng)的工頻電流的方
法提高信噪比。電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中要求測(cè)試電流
不小于30 A。假設(shè)接地電阻為0．5 Q，工頻電
流即使達(dá)到50 A，接地網(wǎng)的電位升也僅有25
v，與干擾電壓處于同一數(shù)量級(jí)(曾測(cè)到干擾電
壓約為20 v)，說(shuō)明信噪比不高。實(shí)際上，試
驗(yàn)電流一般很難達(dá)到30 A。增大電流后，引線
間干擾也相應(yīng)增大。且采用這種測(cè)量方法，試
驗(yàn)設(shè)備笨重，消除干擾的效果卻并不理想。
在利用工頻大電流法測(cè)量接地電阻時(shí)，采
取倒相法可以進(jìn)一步抑制干擾。但倒相法只有
在地中電流穩(wěn)定的前提下才能有效抗干擾，即
干擾電流為理想的工頻正弦波，且倒相前后干
擾電流不變。但實(shí)際上干擾含有工頻、低次諧
波和高次諧波，而且工頻成分也是變化的。因
此倒相法效果也不理想。
2 異頻法測(cè)試的原理
為了有效消除零序電流對(duì)接地阻抗測(cè)試的
影響，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ANSI／IEEE 81：1983中較
早提出了異頻法，將干擾電流與測(cè)量用的信號(hào)
電流分離出來(lái)，使之不進(jìn)入測(cè)量系統(tǒng)，消除干
擾信號(hào)的影響。
假設(shè)接地網(wǎng)中的工頻零序電流及諧波電流為：
Ⅳ
=，g0+2 v廠 sin(， +體 )
= l
式中：cos=2 ， 為工頻頻率；n為諧波次
數(shù)；％ 為諧波電流初相角； 。為直流分量，
接地網(wǎng)無(wú)故障電流時(shí)厶。約為O； 為諧波電
流有效值。
假設(shè)向地網(wǎng)注入電流為：
= √ sin(c + )
式中： 、 分別為異頻電流有效值和初相
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2008年第4期 浙江電力 57
角； =2 ，其中 為異頻頻率。
令 = ，則地網(wǎng)中的全電流和電壓極
壓降分別為：
： + I= 0= 0+Σ厶 vc2 -~,sin (nkzmoyt
： 1
+％)+ sin(myt+ )
^，
=ug+ur= o+2 √2 sin(n
n = 1
+仇 )+√ Uysin( ￡+仍 )
式中： ，‰ 分別為異頻電壓有效值和初相角。
在測(cè)量部分利用帶通濾波器，以盡可能濾
除i中的工頻分量，若以異頻頻率． 為基波，
此時(shí)變成工頻對(duì)異頻信號(hào)的調(diào)制；并采用加寬
窗口的傅立葉算法增強(qiáng)濾除工頻信號(hào)的效果；
最后再用計(jì)算機(jī)處理采集的數(shù)據(jù)，從 ， 中
無(wú)畸變地測(cè)量異頻電流、電壓，從而計(jì)算出工
頻接地阻抗的實(shí)部和虛部。
3 異頻法測(cè)試頻率的選擇
圖1為實(shí)測(cè)某變電站干擾信號(hào)的功率譜密
度圖，從圖1中得出干擾信號(hào)在50 Hz最大，
然后向兩邊快速下降，在3O Hz以下和55～
100 Hz之間趨近于零，在100 Hz左右又有所
增強(qiáng)?？梢?jiàn)用異頻法往地網(wǎng)中注入的異頻電流
頻率選擇不當(dāng)，也會(huì)造成較大的誤差。若頻率
較大會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)問(wèn)題，一是電流的集膚效應(yīng)導(dǎo)
致測(cè)量結(jié)果偏大，二是接地阻抗中電感分量可
能起決定作用，與實(shí)際情況不符。國(guó)際大電網(wǎng)
會(huì)議36．04．O1(變電站接地)工作組(1982年)指
出，測(cè)量電流的頻率與工頻頻率的偏差不大于
10 Hz，偏差太大將產(chǎn)生顯著的誤差。因此在
61) 80 l00 120
頻率，Hz
功率譜密度
我國(guó)用異頻法測(cè)試的頻率為40～6O Hz。該頻
率距工頻50 Hz很接近，這就要求電壓和電流
測(cè)量設(shè)備的通頻帶較窄且可變。
4 實(shí)測(cè)結(jié)果及分析
溫州某500 kV變電站接地網(wǎng)呈長(zhǎng)方形，
最大對(duì)角線長(zhǎng)度為405 m。測(cè)量采用30。夾角
法，測(cè)量線均采用4 mm2單芯多股膠質(zhì)導(dǎo)線，
電壓測(cè)量線和電流測(cè)量線直線距離均為2 km，
電壓極接地電阻≤100 Q，電流極接地電阻≤8
Q。異頻法測(cè)試頻率為45～55 Hz(舍去50
Hz)， 步長(zhǎng)為1 Hz，用異頻法和工頻大電流法
對(duì)比測(cè)試的結(jié)果見(jiàn)表1、表2。
表1 異頻法測(cè)試結(jié)果
正向
1
反向
正向
2
反向
正向
3
反向
37．60o
1．98O
37．8oo
2．270
37．70
2．20o
33．15
37．53
34．15
36．73
32．65
36．90
O．5l4
0．520
0．537
異頻法測(cè)得的地網(wǎng)干擾電壓為19．958 V，
地網(wǎng)干擾電流為0．052 A。對(duì)表1中的數(shù)據(jù)進(jìn)
行線性差值處理， 得到工頻接地阻抗為
0．467+i0．191，其模l z l為0．505 Q。工頻大
電流法測(cè)得的干擾電壓為19．600 V，地網(wǎng)干擾
電流為O．08 A，表2為工頻大電流法測(cè)試結(jié)
果，三次測(cè)試結(jié)果的平均值，即工頻接地阻抗
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58 馬 明，等：基于異頻法的大型接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試研究 2008年第4期
為0．524。該接地網(wǎng)接地電阻設(shè)計(jì)目標(biāo)值為
O．5，顯然異頻法測(cè)量結(jié)果與設(shè)計(jì)結(jié)果相符，
同時(shí)對(duì)比表1、表2發(fā)現(xiàn)，異頻法測(cè)試結(jié)果重
復(fù)性較好，證明該試驗(yàn)方法可信度高。
從表I看出測(cè)量結(jié)果中接地阻抗z含有
電阻R和電抗 成分，尺隨測(cè)試頻率變化較
??；X 由地網(wǎng)金屬材料的自感和測(cè)量引線互感
組成， 測(cè)量值小于電阻的50％且隨頻率的
增加而小幅增加。這是因?yàn)樵撛囼?yàn)的測(cè)量線為
30。夾角布置， 電壓與電流測(cè)試線間距2 km的
布線方式，能夠有效消除引線互感的影響，此
時(shí)的 值主要是地網(wǎng)金屬材料的自感。
5 結(jié)論
實(shí)測(cè)證明，異頻法采用濾波和傅立葉變換
技術(shù)，可有效消除地網(wǎng)工頻干擾，大大提高了
測(cè)量精度；不同測(cè)試頻率下，R變化較小，比
較穩(wěn)定；相距2 km的電壓、電流測(cè)試線的布
線方式可有效減小測(cè)量引線互感的影響。
參考文獻(xiàn)：
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收稿日期：2007一l1—30
作者簡(jiǎn)介：馬明(1982一)，男，河南信陽(yáng)人， 助理工程師，
碩士研究生，從事高電壓試驗(yàn)技術(shù)工作。
(本文編輯：楊 勇)
(上接第40頁(yè))
架端頭暴露在系統(tǒng)介質(zhì)內(nèi)。安裝前應(yīng)使用管道
同等材質(zhì)的材料進(jìn)行熱熔焊接封口，以避免骨
架端頭受介質(zhì)腐蝕降低管道使用壽命。
(2)骨架聚乙烯管道與熱熔接頭連接必須插接
到位，以防止焊接時(shí)引起管道和接頭超溫而燒毀。
(3)為確保焊接質(zhì)量，骨架聚乙烯管道與
熱熔接頭連接部位必須清潔，管道外壁應(yīng)打
毛，并做到管道安裝好后立即焊接。
(4)由于骨架聚乙烯管道柔性較大，為防
止因操作不當(dāng)引起管道水擊而造成損壞，在管
道高點(diǎn)和低點(diǎn)位置應(yīng)增裝固定支架。
(5)由于骨架聚乙烯管道外壁較軟，為防
止管道熱脹冷縮后導(dǎo)致支架損傷管道外壁，應(yīng)
選用帶位移結(jié)構(gòu)的支架，并在支架與管道卡箍
中間加裝厚度為0．5 mm的不銹鋼皮。
5 結(jié)語(yǔ)
烏沙山電廠首臺(tái)機(jī)組按照上述方案進(jìn)行改
造后，已運(yùn)行5 000 h，再未發(fā)生管道滲漏，使
用效果良好，海水冷卻水管道因腐蝕泄漏的問(wèn)
題得以解決。
參考文獻(xiàn)：
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【3] 余國(guó)琮．化工機(jī)械工程手冊(cè)[M]．jE京：化學(xué)工業(yè)出版
社，2002．
收稿日期：2008—5—28
作者簡(jiǎn)介：李明志(1968一)，男，河北唐山人，高級(jí)工程師，
主要從事發(fā)電廠汽輪機(jī)及其輔機(jī)系統(tǒng)的管理和檢修工作。
(本文編輯：陸 瑩)

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