大型接地装置评估测试方法的研究和应用 讲义.docx

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大型接地装置评估测试方法的研究和应用讲义

“大型接地装置评估测试方法的研究和应用”讲义

东北电力科学研究院

1、大型接地装置评估测试的意义

发、变电所的接地装置在系统中具有举足轻重的地位，接地装置的好坏直接关系到生产的安全。

在电力系统中，最大的电气事故有很多是与接地装置的缺陷有关的。

（1）1986年广西合山电厂因刀闸污闪而引起接地引下线烧断，二次电缆端子排烧坏，一台10万kW发电机损坏，最后导致全厂停电。

（2）1985年至1986年湖北省三个220kV变电站（胡集变，潜江变和武钢变），曾发生由于地网不良而将变电站内弧光短路故障扩大为全站停电和设备严重损坏的事故。

（3）1991年浙江电网某110kV变电所的35kV开关场的短路接地，烧断了接地线，使高电位窜入二次系统，造成事故扩大，烧损了11面控制屏、保护屏，造成全所停电！

（4）1993年辽宁曙光一次变的66KV侧的两相异地短路烧断接地引下线，导致高压窜入分线箱和二次回路，烧毁一台主变，全所停电的事故。

（5）1999年7月20日太原供电局新店变电所事故，10kV开关柜爆炸起火并引起10kV、110kV、220kV系统接地，造成部分10kV开关室、1台150MVA主变，变电所主控制室全部烧损，并波及到电网，电压降低致使网内9台机组停运，全网损失出力约200万，华北电网周波曾一度降低至49.38HZ[4]，据了解，该变电所事故的两大原因之一是接地存在问题，如主控室与主地网的连接电阻大于10Ω。

2、国内外关于接地装置测试技术的现状和发展

（1）我国电力系统中普遍存在对接地装置评估的错误观念和做法，即只提地网的接地电阻，认为只要接地电阻足够小，就足以保证安全运行。

（2）“0.5Ω”的由来

（3）新技术观念

（4）现状

3、大型接地装置的评估测试方法研究和应用

3.1工作思路

电气装置的接地的安全评估应该有更全面的要求。

接地电阻并不是唯一的、可靠的指标。

对接地装置在电力系统中安全运行有实际影响的参数都应考虑在内，象场区的电位分布，接触电势，跨步电势，接地引下线的热稳定校验，电气完整性等。

3.2仪器设备的性能及工作原理

红相8000型测试仪优点是：

选频性能优异试验电流小，测试准确。

图1：

红相8000型进行大型接地装置评估测试示意图

注：

电源、功放、耦合变等设备可以在被试接地网区域内部；当电位差测试极在被试接地网区域内部时即进行电位分布等测试。

3.3大型接地装置评估测试方法的研究和应用

3.3.1电气设备的电气导通

接地装置的电气完整性即电气导通测试的目的是要检查各电气设备与主地网连接情况，采用双臂直流电桥的原理，测试两电气设备接地部位之间的直流电阻。

。

3.3.2接地阻抗的测试和研究

（1）概念：

接地电阻――接地阻抗

（2）测试方法

传统大电流法有严重缺陷

原导则中的规定使得布线困难，不易掌握。

电位降法（GB/T17949.1－2000），例见下图。

图2：

500kV东丰变电所接地网电位降曲线

（3）电位线的布置

电流线平行布置，

角度（如30°）布置

反方向布置。

假设土壤均匀当图1的试验回路完成后，试验电流I自被测接地装置G（半径a）入由辅助电流极C（半径ac）出，地中的电场电位线分布见图3。

图3：

接地阻抗测试中的电场分布

根据静电场叠加原理地表CG连线上任一点x的电位Ux为：

（1）

当DXG＝DXC或DXG和DXC趋向无穷大时，Ux为0，即G和C之间及无穷远处存在电位零点，当DXG＝a，DXC＝DGC－a时，Ux即接地装置的电位UG，

（2）

测试的目的是要找到电位降最大的点，即电位零点。

铁岭220kV一次变的实测中对比了角布线和直线布线所得的结果，见图4。

图4：

铁岭一次变接地网电位降曲线

在220kV首山一次变测试中测比较角布线和反向布线的结果，见图5：

图5：

首山变电所接地网电位降曲线

（4）接地阻抗值的统计研究

迄今为止我们测试了超过100个大型接地装置。

见下表：

表1：

不同类型接地装置接地阻抗值的均值（最大值）统计结果单位：

Ω

分类

220kV一次变

500kV变电所

火电厂

水电厂

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）

0.27

0.497（0.83）

地质

环境

城市

0.44（0.92）

0.27

平原

0.198（0.4）

0.22（0.37）

0.106（0.17）

山区

0.68（0.87）

0.57（1.0）

丘陵

0.53（0.73）

0.72

0.3

盐碱地

0.038

石灰岩

0.53

（5）对接地阻抗的再认识

接地阻抗对接地装置来说是一个具有直观性、概略性、比较性、参考性的重要参数，但不是唯一可靠的，清楚反映接地装置的状况，保证安全运行的指标。

接地装置的测试值与季节、测试方法、布线方式和路径等诸多因素关系很大，因此通常我们测试到的阻抗值与实际事故时仍有差距，它们仅具有反映接地装置宏观状况的参考作用，绝对化地看待接地阻抗是不科学的。

3.3.3变电所场区电位分布的测试和研究

（1）观念

变电所场区的电位分布测试非常重要中，因为场区电位分布不均匀，在变电所发生接地事故的时候可能危及控制电缆、操作电缆、计量电缆等的安全，也反映了接地装置的实际状况。

在我们给出的场区电位分布曲线中可以直观地看出整个地网的总体状况、地网边缘电场的畸变、严重的地网断带、甚至地网带的位置，可以作为接地网是否安全良好的重要的判据。

（2）方法

对具体一个变电所场区，我们如图6所示进行测试。

图6：

虎石台一次变220kV场区电位分布测试示意图

测试方法是选中某设备为电位参考点，用选频表逐点测试电位差，点间距离保持在1m，直至地网边缘，这样得到一条电位分布曲线。

从逻辑上看，电位分布曲线涵盖了跨步电势。

例见下图：

图7：

东丰变电所500kV场区电位分布曲线

（3）对DL/T621中有关公式的讨论

在电力行标DL/T621－1997交流电气装置的接地中有110kV以上系统的跨步电势的安全界定公式见公式（4）

（4）

这更多程度上是一个医学意义上的公式

3.3.4接触电势测试

接触电势的安全界定值比跨步电势严格，接触电势的大小与设备在场区的位置有关，场区边缘高而中间小，同时电位分布不均，则接触电势也高。

4、小结

对大型接地装置系统、完整、可行的测试方法，包括：

（1）电气完整性

（2）接地阻抗

（3）场区电位分布

（4）跨步电势和接触电势

（5）热容量校验

评估指标把握以下4个要素：

（1）场区电位分布均匀

（2）接地电阻不高

（3）所有设备接地引下线之间电气导通性良好

（4）接地装置，包括设备接地引下线及水平接地带热容量足够大

5、发现的问题

东北电网100多个大型接地装置都进行了评估测试，包括几乎所有大型电厂（水电和火电），500kV变电所，辽宁的220kV变电所。

（1）浑河变电所、锦州电厂、通辽电厂等许多单位均发现许多电气设备与主地网连接不良。

（2）锦州电厂和东丰变电所电位分布测试结果中均反映出地下接地网有严重的断带现象，阜新电厂接地网严重腐蚀。

（3）太平哨电站采纳了评估报告的意见，有针对性地进行了小规模的整改，既保证了运行安全又节省了大量资金。