譚惠芬 馮雪翀

(廣州市氣象局，廣東 廣州 510000) (高明市氣象局，廣東 高明 528500)

異頻法在接地電阻測量中的應用

譚惠芬 馮雪翀

(廣州市氣象局，廣東 廣州 510000) (高明市氣象局，廣東 高明 528500)

介紹了異頻法測量接地電阻的原理，通過工程實例介紹了異頻法在實際工程測量中的應用。采用異于工頻的電流進行測量，可以有效消除地中工頻干擾信號造成的測量誤差，提高測量的準確度。

異頻法；接地電阻；測量

目前國內(nèi)外基本都采用注入電流法來測量工頻接地電阻，其測量的原理都是基于基本的物理量間的關系：利用歐姆定律來求解地網(wǎng)接地電阻的大小。常用的接地電阻測量方法有遠離法、補償法、三極法、四極法、倒相法、異頻法等等，采用哪種方法進行測量不僅要適應測量環(huán)境和實際工程的要求，更重要的是要減少測量的誤差。下面，筆者介紹了異頻法測量接地電阻的原理，通過工程實例介紹了異頻法在實際工程測量中的應用。

1 異頻法測量接地電阻原理

異頻法是指利用變頻電源產(chǎn)生異于工頻電流頻率的電流對接地電阻進行測量，從而通過濾波的方法來消除接地網(wǎng)中的干擾信號［1］。采用變頻電源的目的是在測量中調(diào)整測量頻率使之不與地網(wǎng)干擾信號的頻率相同，這樣將所測量到的結(jié)果輸入計算機進行分析并提取電壓和電流分量，根據(jù)歐姆定律計算出接地電阻值。異頻法測量接地電阻的原理圖如圖1所示，其中，異頻法測量接地電阻比較關鍵的問題是所使用的變頻電源和采用計算機軟件分析時電壓和電流信號提取的技術。

1)測量頻率選擇 采用頻率在40～60Hz之間的電流進行測量是減少誤差的關鍵。從接地裝置干擾電壓和地網(wǎng)干擾頻率之間的關系圖(見圖2)中可清楚的看到頻率在50～150Hz附近的幅度比較大，在小于35Hz和60～110Hz間的2個頻段范圍時幅度為零。從注入變頻電流后所測得的地網(wǎng)干擾信號的頻譜變化圖(見圖3)中可以清楚的看到在35～60Hz之間和大于120Hz這2個區(qū)域的干擾電壓比較大［2］。測量電流的頻率和工頻的頻率之間的差值不應大于10Hz，因此，采用的測量頻率值應該在40～60Hz之間。

圖1 異頻法測量接地電阻原理圖 圖2 接地裝置干擾電壓和地網(wǎng) 圖3 連續(xù)變頻測量接地干擾頻率之間的關系圖電阻結(jié)果

2)電壓和電流信號的提取 為準確獲取有用的電壓和電流信號，在進行信號采樣時，采樣周期內(nèi)固定采樣的點數(shù)N的需要由變頻電源S的輸出頻率決定。之后再對所采樣的信號進行處理，對采樣的有用信號(基波)通過采用傅里葉變換求出所采樣的有用信號的相位和幅度，然后對這些信號進行處理［3-4］。使用異頻法測量接地電阻最大的優(yōu)點就是在測量中能有效的把地網(wǎng)的干擾電流從測量中使用的有效信號電流中分離開來，這樣處理后地網(wǎng)中的干擾電流則不能進入所測量的系統(tǒng)中，從而消除了干擾電流對接地電阻產(chǎn)生的誤差。

2 應 用

表1 主要檢測設備清單

1)工程情況及測量儀器 某電廠緊挨著#1期擴建2臺300MW機組，目前土建工程已經(jīng)完成。本次#2期地網(wǎng)對角線長度D≈700m，#2期地網(wǎng)緊挨著#1期地網(wǎng)，運行后#1期地網(wǎng)將與#2期地網(wǎng)緊密結(jié)合成一個整體，整個全廠接地網(wǎng)等效對角線長度D≈1300m。目前#2期地網(wǎng)已在升壓站與#1期地網(wǎng)分幾處焊接，且#1期和#2期的設備金屬管道已經(jīng)連成一體，因此本次測試無法單獨測量#2期地網(wǎng)的接地電阻，而是把包含#1期和#2期地網(wǎng)的全廠接地網(wǎng)作為一個整體進行測量。按照設計要求，#1期和#2期地網(wǎng)組成全廠接地網(wǎng)整體接地電阻為0.156Ω。電廠#1期升壓站有4回220kV架空出線，2個基終端塔，出線構(gòu)架共有8根普通地線和1根OPGW光纖地線與地網(wǎng)相連；#1期無10kV電纜出線。本次測試在帶著上述出避雷線運行的條件下進行，主要檢測設備清單如表1所示。

2)測量方法 根據(jù)電廠現(xiàn)場地形情況和試驗條件，選擇30°夾角法結(jié)合異頻法測量地網(wǎng)接地電阻［5］。電流線選用6mm2塑膠絕緣導線進行人工布線，沿電廠后面西江邊的河堤大道布放至平村附近的江邊，利用路邊的小水洼作為電流極，電流極距地網(wǎng)邊緣距離d12=2.6km≈2.0D(D為地網(wǎng)對角線長度)。電壓線選用花線進行人工布線，沿電廠前面的小路布放后右轉(zhuǎn)至平村，打下50mm×50mm×5mm、長約1.5m的角鐵作為電壓極，電壓極距地網(wǎng)邊緣d13=2.6km≈2.0D。地網(wǎng)邊緣與電流極的連線、地網(wǎng)邊緣與電壓極之間的夾角為30°。根據(jù)DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導則》的要求，選用異頻(接近50Hz的異頻)法測量，所加測試電流3～20A［6］。

3)測量程序 測量程序如下：①按試驗要求的30°夾角法結(jié)合異頻法接線圖接好線，電流引入點取#2期變壓器場地#2啟備變接地引下線處；②分別選擇注入電流頻率48Hz和52Hz，測量干擾電壓U；③合上電源開關，施加試驗電流I，記錄電壓表讀數(shù)U；④斷開試驗電源開關；⑤計算實測地網(wǎng)接地電阻測量值：R= (U-U)/I；⑥對選擇注入電流頻率48Hz和52Hz的計算結(jié)果進行算術平均；⑦改變注入電流頻率為47Hz和53Hz，重復②～⑥；將電流注入點分別換到#2期#4主變(未安裝)和主廠房內(nèi)(未安裝)接地引上線處，重復②～⑥；⑧選擇48Hz頻率，施加測試電流，分別測量流過#1期升壓站內(nèi)出線構(gòu)架上220kV出線避雷線(包括OPGW)對測試電流的分流，得到分流系數(shù)，以便于剔除分流因素對測量結(jié)果的影響，得到較為真實的電廠主地網(wǎng)接地電阻值。

試驗結(jié)束后，斷開試驗電源開關，拆除臨時接線，恢復試驗現(xiàn)場原狀。

4)測量結(jié)果 電廠全廠主接地網(wǎng)接地電阻測試結(jié)果如表2所示，電流注入點分別取#2期變壓器場地#2啟備變接地引下線、#4主變接地引上線和主廠房內(nèi)接地引上線處。從表2的測試結(jié)果比較，施加47、53、48和52Hz的小測試電流所測得的接地電阻值基本相同，0.311Ω可以等效于接地網(wǎng)的工頻接地電阻測量值。

3 結(jié) 論

1)地網(wǎng)工頻干擾電壓的影響能夠通過異頻測試電流進行抑制，選擇選頻性能好的異頻接地網(wǎng)測試系統(tǒng)，通過選用稍偏離工頻的47、48、52、53Hz頻率，可以使干擾電壓的數(shù)值大幅度下降到mV級，從而減少干擾信號造成的測量不準確性。

2)采用偏離50Hz的異頻電流測量，測量結(jié)果與工頻測試結(jié)果可能有一定的偏差，為了減少這種偏差，采用對稱頻率(如53和47，52和48Hz)測試結(jié)果的算術平均能夠減小異頻測試帶來的誤差。

表2 電廠全廠主接地網(wǎng)接地電阻測試結(jié)果

［1］中華人民共和國水利能源部.接地裝置工頻特性參數(shù)的測量導則［M］.北京：中國電力出版社，1993.

［2］DL/T62l-1997,交流電氣裝置的接地［S］.

［3］蔣靜坪，李陽春.大型地網(wǎng)接地電阻測試方法的探討［J］.電力建設，2003，24(3)：23-26.

［4］曹梅月.變頻技術用于運行中大型變電站地網(wǎng)接地電阻的測量［J］.供用電，1993，11(l)：18-20.

［5］鄧南竹，周建，葉國強.用異頻法測量地網(wǎng)參數(shù)［J］.四川電力技術，2005，10(1)：44-48.

［6］張科.接地電阻測量方法比較分析［J］.河南電力，1996，6(4)：38-41.

10.3969/j.issn.1673-1409(N).2012.07.046

TM862

A

1673-1409(2012)07-N135-03

2012-03-23

譚惠芬(1983-)，女，2005年大學畢業(yè)，助理工程師，現(xiàn)主要從事防雷檢測技術方面的研究工作。

［編輯］ 洪云飛