州拓奧普.bmp)
接地網(wǎng)測量的基本原理與接地網(wǎng)異頻測量技術(shù)分析
接地網(wǎng)測試技術(shù)
1、接地網(wǎng)測量的基本原理
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障短路時(shí)，巨大的短路電流經(jīng)接地網(wǎng)入地過程中會引起地網(wǎng)的電位升高，地網(wǎng)電位升高往往會對系統(tǒng)的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅，有時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)二次設(shè)備的損壞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)事故的擴(kuò)大。
通常，把地網(wǎng)電位升高值U與經(jīng)地網(wǎng)入地電流值I的比值稱為地網(wǎng)的接地電阻（或接地阻抗），接地電阻是考核地網(wǎng)狀況的主要技術(shù)指標(biāo)之一。
為了測量接地網(wǎng)的接地電阻，須在距地網(wǎng)比較遠(yuǎn)的地方設(shè)置一個電流極C（應(yīng)按規(guī)程要求），使試驗(yàn)電流由地網(wǎng)入地，經(jīng)電流極返回，此時(shí)地網(wǎng)與電流極之間必有一個區(qū)域是“零電位”（請參考相關(guān)理論）。“零電位點(diǎn)”與接地網(wǎng)之間的電位差U與試驗(yàn)電流I的大小有關(guān)，但U/I是確定不變的，它反映了地網(wǎng)的特性。不過，此處的U/I與規(guī)程所定義的“地網(wǎng)接地電阻”有一定的差異，在此不作詳細(xì)論述。
接地網(wǎng)測試常采用0.618法，即：電壓線和電流線平行布置，電壓極P與地網(wǎng)中心E的距離是電流極C與E之間距離的61.8%。但值得指出的是，此理論基礎(chǔ)是建立在“地網(wǎng)周圍的土壤電阻率均勻一致”。我們在使用0.618法的實(shí)踐中，應(yīng)注意土壤率不均勻所導(dǎo)致的測量誤差。
常用的測試線布置方法還包括：電流線和電壓線反方向布置，以及電流線和電壓線成一定夾角方式（請參考相關(guān)資料），此類布線方法的優(yōu)點(diǎn)在于電壓線和電流線之間的互感影響問題不突出，從而避免了互感帶來的誤差問題。
總之，大中型接地網(wǎng)測試要求足夠長的電流線和電壓線，不僅測試工作的實(shí)施具有較大的難度，而且，現(xiàn)場條件的限制很可能導(dǎo)致較大的測量誤差（包括接線考慮不周所帶來的方法誤差，以及干擾誤差和儀器誤差）。因此，在開展大中型地網(wǎng)測試時(shí)，必須認(rèn)真研究被測地網(wǎng)的環(huán)境條件，合理設(shè)計(jì)測試方案，并選用抗干擾性能優(yōu)良的測試儀器進(jìn)行測試，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確可信。
2、平行布線方式時(shí)引線間的互感影響
常用的0.618法屬于平行布線法，在實(shí)際測試中，由于現(xiàn)場條件的限制，電流線和電壓線之間的距離往往比較小，電流線中的試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的電磁場會在電壓線上感應(yīng)出比較大的干擾電壓。此時(shí)，儀器所測的電壓信號中不僅含有試驗(yàn)電流在地網(wǎng)接地電阻上形成的壓降，而且還包括了試驗(yàn)電流在電壓線上感應(yīng)的干擾電壓。顯然，簡單的用U/I來給出結(jié)論是不對的，應(yīng)該想辦法剔除電壓線上的感應(yīng)電壓成分。否則，上述互感影響所帶來的誤差十分嚴(yán)重。測試線愈長，線間距離愈小，則誤差愈大。
我們認(rèn)為，互感影響所帶來的誤差屬于方法誤差的范疇，不屬于儀器誤差，技術(shù)人員可以想辦法避免之（后面繼續(xù)討論）。
3、工頻電流法測量誤差的主要原因
工頻電流法是傳統(tǒng)方法，在的接地網(wǎng)測量項(xiàng)目，由于外界工頻電磁干擾并不是特別強(qiáng)，再加上新建工程條件下我國電力系統(tǒng)中沿用了數(shù)十年，而且至今仍在使用，特別是對于新建變電站或發(fā)電廠的布線工作比較容易實(shí)施（例如采用反向布線和夾角布線）。但對于運(yùn)行中的變電站和發(fā)電廠，采用工頻電流法測量接地網(wǎng)過程中的誤差問題就顯得格外突出，主要原因是：外界工頻電磁場以及地中零序性質(zhì)的電流等所產(chǎn)生效果與工頻試驗(yàn)電流所產(chǎn)生效果相比，已經(jīng)達(dá)到無法忽視（但又無法剔除）的程度。例如，實(shí)際現(xiàn)場中，即使在施加試驗(yàn)電流為零的情況下，較長的電壓線上外界干擾電壓（工頻為主要成分）已經(jīng)達(dá)到數(shù)伏，假若地網(wǎng)接地電阻為0.2歐姆的話，20A信號試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的信號電壓降也僅4V。
倒相法、三相電流測試法等抗干擾措施在理論上可以消除外界工頻干擾的影響，但長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，其效果并不理想，測量數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)性差，難以得到滿意的測量結(jié)果。究其原因，此類抗干擾措施的假設(shè)前提條件是：外界干擾是純正的工頻信號，且在測試期間保持穩(wěn)定不變。顯然，實(shí)際系統(tǒng)情況并非如此。因此，測量誤差主因往往難以判定。
總之，由于工頻電流法的試驗(yàn)電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同，同頻率的外界工頻干擾信號難以被剔除，再加上干擾信號中的諧波、高頻和直流等成分的影響，必然導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。
4、接地網(wǎng)異頻測量技術(shù)
異頻測量法的主要優(yōu)點(diǎn)在于其試驗(yàn)電流的頻率避開了50Hz的工頻而采用45Hz與55Hz兩種不同的頻率，因此就比較容易實(shí)現(xiàn)僅僅提取指定頻率的信號進(jìn)行分析，從根本上消除干擾的影響。
雖然異頻接地電阻測試儀采用了先進(jìn)的技術(shù)路線，但必須有配套的硬件技術(shù)和軟件分析技術(shù)為支撐，才可能達(dá)到預(yù)期的技術(shù)效果。否則，從復(fù)雜的干擾環(huán)境中提取幅值不大的異頻電流和電壓信號的難度是很大的。
信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司生技部
1、接地網(wǎng)測量的基本原理
當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障短路時(shí)，巨大的短路電流經(jīng)接地網(wǎng)入地過程中會引起地網(wǎng)的電位升高，地網(wǎng)電位升高往往會對系統(tǒng)的正常運(yùn)行構(gòu)成威脅，有時(shí)甚至導(dǎo)致系統(tǒng)二次設(shè)備的損壞，從而導(dǎo)致系統(tǒng)事故的擴(kuò)大。
通常，把地網(wǎng)電位升高值U與經(jīng)地網(wǎng)入地電流值I的比值稱為地網(wǎng)的接地電阻（或接地阻抗），接地電阻是考核地網(wǎng)狀況的主要技術(shù)指標(biāo)之一。
為了測量接地網(wǎng)的接地電阻，須在距地網(wǎng)比較遠(yuǎn)的地方設(shè)置一個電流極C（應(yīng)按規(guī)程要求），使試驗(yàn)電流由地網(wǎng)入地，經(jīng)電流極返回，此時(shí)地網(wǎng)與電流極之間必有一個區(qū)域是“零電位”（請參考相關(guān)理論）。“零電位點(diǎn)”與接地網(wǎng)之間的電位差U與試驗(yàn)電流I的大小有關(guān)，但U/I是確定不變的，它反映了地網(wǎng)的特性。不過，此處的U/I與規(guī)程所定義的“地網(wǎng)接地電阻”有一定的差異，在此不作詳細(xì)論述。
接地網(wǎng)測試常采用0.618法，即：電壓線和電流線平行布置，電壓極P與地網(wǎng)中心E的距離是電流極C與E之間距離的61.8%。但值得指出的是，此理論基礎(chǔ)是建立在“地網(wǎng)周圍的土壤電阻率均勻一致”。我們在使用0.618法的實(shí)踐中，應(yīng)注意土壤率不均勻所導(dǎo)致的測量誤差。
常用的測試線布置方法還包括：電流線和電壓線反方向布置，以及電流線和電壓線成一定夾角方式（請參考相關(guān)資料），此類布線方法的優(yōu)點(diǎn)在于電壓線和電流線之間的互感影響問題不突出，從而避免了互感帶來的誤差問題。
總之，大中型接地網(wǎng)測試要求足夠長的電流線和電壓線，不僅測試工作的實(shí)施具有較大的難度，而且，現(xiàn)場條件的限制很可能導(dǎo)致較大的測量誤差（包括接線考慮不周所帶來的方法誤差，以及干擾誤差和儀器誤差）。因此，在開展大中型地網(wǎng)測試時(shí)，必須認(rèn)真研究被測地網(wǎng)的環(huán)境條件，合理設(shè)計(jì)測試方案，并選用抗干擾性能優(yōu)良的測試儀器進(jìn)行測試，以保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確可信。
2、平行布線方式時(shí)引線間的互感影響
常用的0.618法屬于平行布線法，在實(shí)際測試中，由于現(xiàn)場條件的限制，電流線和電壓線之間的距離往往比較小，電流線中的試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的電磁場會在電壓線上感應(yīng)出比較大的干擾電壓。此時(shí)，儀器所測的電壓信號中不僅含有試驗(yàn)電流在地網(wǎng)接地電阻上形成的壓降，而且還包括了試驗(yàn)電流在電壓線上感應(yīng)的干擾電壓。顯然，簡單的用U/I來給出結(jié)論是不對的，應(yīng)該想辦法剔除電壓線上的感應(yīng)電壓成分。否則，上述互感影響所帶來的誤差十分嚴(yán)重。測試線愈長，線間距離愈小，則誤差愈大。
我們認(rèn)為，互感影響所帶來的誤差屬于方法誤差的范疇，不屬于儀器誤差，技術(shù)人員可以想辦法避免之（后面繼續(xù)討論）。
3、工頻電流法測量誤差的主要原因
工頻電流法是傳統(tǒng)方法，在的接地網(wǎng)測量項(xiàng)目，由于外界工頻電磁干擾并不是特別強(qiáng)，再加上新建工程條件下我國電力系統(tǒng)中沿用了數(shù)十年，而且至今仍在使用，特別是對于新建變電站或發(fā)電廠的布線工作比較容易實(shí)施（例如采用反向布線和夾角布線）。但對于運(yùn)行中的變電站和發(fā)電廠，采用工頻電流法測量接地網(wǎng)過程中的誤差問題就顯得格外突出，主要原因是：外界工頻電磁場以及地中零序性質(zhì)的電流等所產(chǎn)生效果與工頻試驗(yàn)電流所產(chǎn)生效果相比，已經(jīng)達(dá)到無法忽視（但又無法剔除）的程度。例如，實(shí)際現(xiàn)場中，即使在施加試驗(yàn)電流為零的情況下，較長的電壓線上外界干擾電壓（工頻為主要成分）已經(jīng)達(dá)到數(shù)伏，假若地網(wǎng)接地電阻為0.2歐姆的話，20A信號試驗(yàn)電流所產(chǎn)生的信號電壓降也僅4V。
倒相法、三相電流測試法等抗干擾措施在理論上可以消除外界工頻干擾的影響，但長期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，其效果并不理想，測量數(shù)據(jù)的復(fù)現(xiàn)性差，難以得到滿意的測量結(jié)果。究其原因，此類抗干擾措施的假設(shè)前提條件是：外界干擾是純正的工頻信號，且在測試期間保持穩(wěn)定不變。顯然，實(shí)際系統(tǒng)情況并非如此。因此，測量誤差主因往往難以判定。
總之，由于工頻電流法的試驗(yàn)電流的頻率與外界工頻干擾的頻率相同，同頻率的外界工頻干擾信號難以被剔除，再加上干擾信號中的諧波、高頻和直流等成分的影響，必然導(dǎo)致測量結(jié)果出現(xiàn)誤差。
4、接地網(wǎng)異頻測量技術(shù)
異頻測量法的主要優(yōu)點(diǎn)在于其試驗(yàn)電流的頻率避開了50Hz的工頻而采用45Hz與55Hz兩種不同的頻率，因此就比較容易實(shí)現(xiàn)僅僅提取指定頻率的信號進(jìn)行分析，從根本上消除干擾的影響。
雖然異頻接地電阻測試儀采用了先進(jìn)的技術(shù)路線，但必須有配套的硬件技術(shù)和軟件分析技術(shù)為支撐，才可能達(dá)到預(yù)期的技術(shù)效果。否則，從復(fù)雜的干擾環(huán)境中提取幅值不大的異頻電流和電壓信號的難度是很大的。
信息來源：m.kk-medicalproducts.com 信息整理：揚(yáng)州拓普電氣科技有限公司生技部
設(shè)為首頁 | 加入收藏 | 聯(lián)系我們 版權(quán)歸本單位所有 Copyright © 2010-2025
蘇ICP備10068214號-1 .png)
蘇公網(wǎng)安備32102302010605號 技術(shù)支持：平邑在線