上海大帆用异法测量地网参数.doc

异频法测量地网参数摘要：上海大帆DF9000型地网参数测量成套装置在异频下测量发电厂、变电站地网工频接地参数，能够有效地消除工频和高频干扰。通过测量地表电位分布，可准确地发现地网存在的缺陷。发电厂、变电站的地网对电力系统的安全、稳定运行有着极为重要的作用。系统发生短路故障时，强大的短路电流流经地网使得地网电位升高。如地网接地阻抗较大，地电位升高可能危及设备和人身安全。中国曾发生多起因地网接地阻抗不合格而导致的事故。1986年湖北某变电站发生短路故障1，由于接地阻抗高达1.5 ，导致35 kV设备多处放电、燃烧，并发展为相间短路。同时高压窜入通讯系统和保护回路，造成110 kV主变烧毁以及其它大量设备损坏。为此，中国电力行业标准规定2，当短路电流大于4000A时地网接地阻抗应不大于0.5 。因此准确测量地网的接地阻抗非常重要。 1、接地阻抗测量影响因素和应对措施影响接地阻抗测量结果的主要因素有6点：高频干扰、带电运行的线路、测量回路的互感、避雷线分流、地中零序电流以及地下导体。可采取简单措施减小地下导体的影响，即测量电极应尽量远离地下管道、河流等。测量回路互感的影响可通过不平行布线，如三角形布置来消除。倘若因条件限制，测量线不得不平行布置时，可采用四极法35。以前曾使用功率表法来消除互感的影响5。事实上，由于地网存在电感，接地阻抗由电阻和电抗两部分组成 (但习惯上仍称之为接地电阻)6。当地网接地阻抗大于1时，其中电抗可忽略6。而对于220 kV及以上电压等级的变电站，地网面积很大，其电抗不容忽视。如三峡地网接地阻抗为0.128 ，其中电阻为0.107 ，电抗为0.07 7。因此用功率表法测量接地阻抗时，虽可消除互感影响，但同时也将地网电抗排除在外，使得测量结果偏小。大地中可能存在较大的零序电流，它不仅流入测量电流回路，影响电流读数，还在电压回路 形成压降，影响电压读数。如在测量某500kV变电站接地阻抗时发现，干扰电流有时大于2 A，干扰电压有时大于3 V8。通常可用两种方法来减小地中零序电流的影响4，6，一是增大工频试验电流，二是采用倒相法。增大工频试验电流即为增大信噪比，中国电力行业标准 中要求测试电流不小于30 A4。但即使将测试电流提高至50 A，在某些情况下电压仅有10 V7，与干扰电压处在同一数量级。更何况在有些情况下，如在戈壁地区，将测量电流升至1 A也很困难。而如采用倒相法，地中电流可能又不稳定，尤其在新建变电站中。文献9提出用双矢量法来消除地中电流的影响，但该方法没有考虑地网的电抗。为了有效解决零序电流对接地阻抗测量的影响，美国国家标准ANSI/IEEE 81:1983中较早提出了异频法10，即注入电流的频率不同于电网频率。中国在2000年发行的新版国标中引用了该标准6。采用异频法，不仅解决了地中零序电流的干扰，而且高频干扰、带电运行线路的干扰也迎刃而解。另外，异频法还可在变电站不停电情况下使用。新国标中提到了频率范围在50 Hz到100 Hz的仪器，但频率较大会导致两个问题。一是电流的集肤效应导致测量结果偏大，二是接地阻抗中电感分量可能起决定作用，与实际情况不符。因此，适合的测量电流频率为工频±10 Hz5，在中国即为4060 Hz。该频率距工频太近，因此，要求电压和电流测量设备的通频带不仅可变，而且很窄，技术要求很高。为些上海大帆研制了DF9000型地网参数测量成套装置，运用异频法很好地解决了这个问题。 2、异频法测量系统使用上海大帆DF9000型接地装置特性参数测量系统，可精确测量大型接地网接地阻抗、接地电阻、接地电抗、大型接地网场区地表电位梯度、接触电位差、接触电压、跨步电位差、跨步电压、转移电位、接地引下线导通电阻、土壤电阻率等特性参数    DF9000接地装置特性参数测量系统采用当前最先进的数字选频测量（电子对抗）技术，具有超强的抗干扰能力，彻底消除了由工频感应、零序电流、谐波和杂散信号的干扰给测量带来的误差；采用纯正弦波大功率信号源做为测试电源，多频点采集数据，克服了双点异频插值法的局限性；特别适用于大型、超大型接地网接地阻抗及其它特性参数的测量。该系统功能强大、性能优越、使用方便，目前在国内处于领先水平,是替代进口产品的理想选择。性能特点：采用军用电子对抗数字滤波技术，抗干扰能力极强。(关键性能)     选频特性尖锐，通频带±0.3Hz。实测 200V的干扰在±1Hz偏频测量引起的误差低于 0.1mV,干扰抑制能力达到万分之一以上,远胜于部分进口仪器百分之几的抗干扰能力,保证了测试精度。系统还单独增加设计有 50Hz陷波器，可完全滤除 50Hz工频干扰。     系统输出功率大（2-20KW），电压高(0-1000V)，输出电流大（0-50A）     彻底解决了同类设备输出功率和电压偏小，现场难以升流的问题。目前的地网测量设备大多功率偏小，如较常见的设备输出为 100V/5A（500W),150V/10A(1500W)。由于输出功率和输出电压较小，现场大多难以产生足够的电流，实际远远无法达到设备标称的试验电流（如10A），很多情况下被测信号变得很小而难以准确测量。本系统的大功率信号源（5-20KW）可保证产生足够大的回路电流，提高信噪比，可准确测量接触电压，跨步电压等微小量。     逐点步进精确选频测试，非误差较大的双点变频。     本系统采用 40-70Hz步进 1Hz多点变频测试，克服了双点变频法的局限性，从而可得接地系统的频率特性。能明确发现和剔除因同频谐波干扰而产生的测量坏值，测量结果更加符合实际值。部分仪器受技术限制，使用精度较低的简单 LC滤波电路加简单软件处理，选择与工频偏差较远的双点变频（如40/60Hz）,其抗干扰效果、测量精度和数据可重复性有待验证，并可能受特定频率干扰信号的影响。双点变频测量不是地网抗干扰测量的理想方法。     可准确测量接地阻抗，跨步电位差，接触电位差，土壤电阻率，场区地表电位分布，地网电流分布等参数。     同时测量指定频率下的电压、电流大小，及电压电流之间的相位差，自动计算出接地阻抗及其中电阻分量，电抗分量。     有独立的高精度选频电压表，内置人体模拟电阻，可方便的测量跨步电压，接触电压。     自动转换量程。采用高级增益编程放大技术，保证了在高低量程范围的测量精度，无需手动换挡，简单方便。     各量程可分别进行校准，保证了精度。        高稳定度的变频源，纯正弦波输出，保证了测试结果的等效性，并有过压、过流和过热等保护功能。     大屏幕显示测试数据，一键鼠标式旋钮，傻瓜式操作。     可保存 2000组以上数据，与计算机联机上传数据，方便分析处理。带 SD数据存储卡，可很方便的下载数据。     内置可充电电池，可连续工作 8小时以上。系统参数：电源电压：AC220V或380V，50Hz     输出功率： 10KW（2KW20KW可选，可定制）     输出电压：0600V或 1000V（可定制）     测试输出电流：050A     频率调节范围：4565Hz     步进频率：1Hz     抗干扰能力：通频带±0.3Hz，衰减>80dB/Hz     测量范围：0.0011000     分辩率：1m测量精度：1.0级使用环境温度：-20+50经新国标主笔人 王东烨高工、李谦博士等众多行业权威专家的试验证明，上海大帆DF9000型接地装置特性参数测量系统抗干扰能力极强，能灵敏检测到地网腐蚀、焊接不良、导体断裂、土壤电阻率过高等缺陷，是用于大型地网接地特性参数测量的理想设备。 3、结论 运用上海大帆DF9000型接地装置特性参数测量系统，利用异频法测量变电站工频接地参数能够有效地消除工频和高频干扰，应大力普及。 参考文献 1何金良. 现代电力系统接地技术R. 清华大学电极工程与应用电子系技术报告, 2002.62中华人民共和国电力行业标准: 电力设备预防性试验规程(DL/T 5961996)S3陈家斌. 接地技术与接地装置M. 北京：中国电力出版社，2003.4中华人民共和国电力行业标准: 接地装置工频参数的测量导则(DL 475199 2)S.5李建明，朱康. 高压电气设备试验方法M. 中国电力出版社，2001.6中华人民共和国国家标准: 接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则，第一部分：常规测量(GB/T 17949.12000)S.7陈鹏云，朱庆翔，吴伯华等. 大型接地网测试技术的发展和应用J. 高电压技术，29(10): 18-19, 2003.8陈鹏云，刘晋，吴伯华等. 大型地网接地阻抗异频测量方法J. 高电压技术，28(6): 46-47, 2002.9陈鹏云，刘晋，吴伯华等. 测量地网接地阻抗的双矢量分析方法J. 高电压技术，28(7): 19-21, 2002.