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關于大型地網接地電氣完整性在線監測的技術研究及應用

一、 目的和意義

        按行業標準DL/T475-2006和國家標準GB/T17949.1-2000要求地網導通測試一年普查一次,但是接地網是隱蔽工程,由于損傷,腐蝕,干旱等因素的影響,接地連接狀況很可能發生較大變化。隨著近幾年自然災害、地質災害頻發,對于地埋工程的接地網來說,實時監測任意兩根引下線的阻抗值,緊密關系著地上設備的安全運行。

        接地裝置的電氣完整性是指所有電氣設備與大地網之間應可靠連接,接地裝置的各部分與各設備之間的電氣連通性,即綜合阻抗值,也稱為電氣導通性。電氣設備的接地引下線與地網的可靠、有效連接是設備安全運行的根本保障。接地引下線是電氣設備與地網的連接部分,在電力設備的長時間運行過程中,連接處有可能因受潮等因素影響,出現節點銹蝕、甚至斷裂等現象,導致接地引下線與主接地網連接點阻抗值增大,從而不能滿足電力規程的要求,使設備在運行中存在不安全隱患,嚴重時會造成設備失地運行。地網接地引下線導通采用異頻交流測試任意兩根引下線的綜合阻抗值,阻抗值由電阻、感抗和容抗三者組成,由于受到腐蝕造成虛連接,電阻值變化不大,感抗、容抗變化較大,通過實時在線監測綜合阻抗值的變化來判斷任意兩根引下線及地網的腐蝕狀況。對保證電氣設備外殼靜電以及雷擊時避雷針強電流的安全泄入大地意義重大。

二、 國內外研究水平綜述

        最初人們對地網電氣完整性不做測試,只做接地電阻的測量,接地電阻測量是用伏安法,這種試驗是非常原始的。下面是用安培計、伏特計的測量方法,在測定電阻時須先估計電流的大小,選出適當截面的絕緣導線,在預備試驗時可利用可變電阻R調整電流,當正式測定時,則將可變電阻短路,由安培計和伏特計所得的數值可以算出接地電阻。


        伏安法測量地阻有明顯的不足之處,第一:繁瑣、工作量大。試驗時,接地棒距離地極為20~50米,而輔助接地距離接地點40~100米。另外受外界干擾影響極大,在強電壓區域內有時無法測量。五六十年代蘇聯的E型搖表測量取代了伏安法測量。由于攜帶方便,又是手搖發電機,工作量比伏安法小。七十年代國產接地電阻測試儀問世,無論在測量范圍、分度值、準確性還是結構、體積、重量,都要勝于"E"型搖表。因此,相當一段時間內接地電阻儀都以手搖表為典型儀器。手搖式表在使用時,應將設備自身接地體與設備斷開,以避免接地體影響測量的準確性。上述儀器由于手搖發電機的關系,精度都很差

        八十年代數字接地電阻測試儀的投入使用給接地電阻測試帶來了生機,雖然測試的接線方法同手搖表沒什么兩樣,但是其穩定性遠比搖表指針式高得多。在此基礎上又出現了一種數字式接地電阻測試儀,測試時采用兩線法在線測量,不必打輔助接地樁,把水管、暖氣管道或交流電插座的零線做為輔助接地,能測量接地電阻、土壤電阻率、交流電壓等指標,并有自動補償功能,不僅提高了測量精度,還具有防誤操作、智能提示等功能。這使接地電阻測量更方便和快捷。后又發展為3線法和四線法。其缺點是在一些無良好輔助接地或不能打地樁的環境下不能使用。真正接地電阻測試儀技術的一個創舉是在九十年代---鉗口式地阻儀的誕生打破了傳統式測試方式。鉗口式接地電阻測試儀稱得上接地電阻測試的一大革命,鉗口式接地電阻測試最大特點是使用快捷、方便,只要鉗住接地線或接地棒就能測出其接地電阻。但鉗口式地阻儀主要用于檢查在地面以上相連的多電極接地網絡,通過環路地阻查詢各接地極接地情況。目前智能式接地電阻儀不僅功能強大,而且可以應付現場各種復雜情況,如有效地排除干擾、自動跟蹤最合適測試條件、出現各種問題當即智能提示等等。接地電阻測試儀的選用單鉗口接地電阻測試儀是當前較為熱門的一種地阻測試儀。由于儀器體積小巧,操作又十分簡便,因此不失為檢測接地裝置好壞最理想的儀器。該儀器適用于輸出電線桿塔、微波塔、避雷針等接地裝置的接地電阻測量。單鉗口接地電阻測試儀在測試時雖然使用一定頻率的信號以排除干擾。接地裝置的電氣完整性是指接地裝置中應該接地各種電氣設備之間,接地裝置的各部分及與各設備之間的電氣連接性,即直流電阻值,也稱為電氣導通性。電氣設備的接地引下線與地網的可靠、有效連接是設備安全運行的根本保障。接地引下線是電力設備與地網的連接部分,在電力設備的長時間運行過程中,連接處有可能因受潮等因素影響,出現節點銹蝕、甚至斷裂等現象,導致接地引下線與主接地網連接點電阻增大,從而不能滿足電力規程的要求,使設備在運行中存在不安全隱患,嚴重時會造成設備失地運行。接地裝置的地下接地極及其連接部分也可能出現銹蝕、甚至斷裂現象。因此,定期對接地裝置進行電氣完整性測試是很有必要的。 電力行業標準DL/T475-2006《接地裝置特性參數測量導則》規定電氣導通性應選用專門的儀器進行測量,儀器分辨率為1mΩ,準確度不低于1.0級。任意兩根引下線之間的接地阻抗值的變化關系著整個大地網接地阻抗的變化和電力設備的接地引下線與地網的是否可靠、有效連接,實時在線監測任意兩根引下線之間的接地阻抗,隨時做出預警判斷,是電力設備安全運行及操作人員人身安全的根本保證。測試標準見《中華人民共和國電力行業標準及電力設備預防性試驗規程》DL/T475-2006第三頁(5.1),基本要求為:精度 ±1.0% 分辨率:1mΩ。

三、 項目的理論和實踐依據

1. 工作原理

        任意兩根引下線導通電阻測試的通常原理是恒流測壓,通過安裝在引下線上的檢測設備對地網注入恒流(50Hz/45Hz)電流I并發送信息,在所以設備引下線上安裝專用鉗口測試儀接收信息并得到電壓U,通過測試儀自身功能根據R=U/I公式得到阻值。專用鉗口檢測儀可以就地顯示測量值R,也可以通過無線傳輸將數據傳送至后臺服務器。后臺將得到的數據進行匯總,整理,打印,記錄等

2. 地網接地電氣完整性在線監測儀特點

        1) 設備體積小便于安裝


        2) 實現智能化在線監測,降低工作強度


        3) 無需布線,可以在地面已經硬化的的變電站對地網進行在線監測


        4) 設備使用干電池實現自供電,解決特殊情況下無法對設備提供電源的問題

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