电力设备接地引下线测试方法探讨2

1 电力设备接地引下线测试方法探讨 摘 要 本文就 DL T596 1996 电力设备预防性试验规程 及 福建 省电网电力设备交接及预防性试验规程实施细则 的规定 对电 力设备接地引下线测试方法进行探讨分析 主要介绍了接地引下 线测试的两种方法 两种方法原理都是采用直流电压电流法 但 接线方式存在很大不同 一种笔者称之为直接测量法 即直接测 量两点间的导通电阻 另一种称之为网络法 通过对我局各站的 实际测量两种方法测量对于发现接地引下线的缺陷均有突出的效 果 但前者 对于过电缆沟或者距离比较远时 数据都会比较大 特别是在引下线存在缺陷且对接地网走向不清楚的时 无法判断 接地引下是否真的存在缺陷 而且测试时候所取两点随机性比较 强 每次测量的两点都不一定相同 这对纵向比较带来不变 而 网络法就可以克服这些缺点 但发现接地引下线导通电阻偏大时 候 若故障有是水平接地网腐蚀 前者又有比较高的灵敏度 所 以两种方法各有所长 在实际工作中应加以互相利用 取长补短 关键词 电力设备关键词 电力设备 接地引下线接地引下线 测试测试 方法方法 2 3 序 言 接地网连通阻抗是关系到接地装置能否安全运行的重要指标 其值大小主要与地网内部结构 接地引下线及干线截面积大小 网格尺寸以及接头的焊接质量等方面有很大关系 运行中的地网 还受到接地极腐蚀 人为破坏等因素的影响 使连通阻抗发生变 化 进行连通阻抗测试应能有效反映接地网设计 施工中存在的 结构性缺陷和潜在问题 根据 DL T596 1996 电力设备预防性试验规程 及 福建省 电网电力设备交接及预防性试验规程实施细则 的规定 应检查 电力设备接地引下线与接地网的连接状况 不得有开断 松脱或 严重腐蚀等现象 近年来 国内发生的几起接地网扩大事故 多 数是接地引下线因腐蚀使截面缩小 电网容量增加 在通过大接 地短路电流时引下线被熔断 致使事故扩大 而接地引下线的材 质是介于大气和土壤两种介质中 由于大气介质和土壤介质电化 学腐蚀的差别及土壤表层结构组成的不均性 使得接地引下线的 材质的腐蚀比主接地网的腐蚀更加严重 数量众多的接地引下线 腐蚀成为接地工程中值得重视的大问题 因此 要开挖检查接地 引下线 主要是接地引下线的地面与地下交接处 腐蚀状况 4 正 文 一 测量方法的选择 连通阻抗测试应采用交流法进行 连通电阻测试则可采 用直流法进行 虽然连通阻抗能够更加有效地反映接地网内 部连接是否合理 但因存在测量引线间的互感以及现场电磁 场干扰等问题 对测试工作的技术要求更高 因此本导则建 议采用直流法进行连通电阻测量 二 测试方法介绍 1 直接测量法 1 1 测试仪器 采用 3393 变压器直流电阻测试仪 该仪器将高稳定度稳流 电源和测试部分设计成一体 测试全过程由单片机控制完成 测 试数据稳定准确 不受人为因素影响 适宜不同的测试环境 具 有完善的反电势保护及现场抗干扰能力 能很好地满足测试要求 无 3393 变压器直流电阻测试仪 亦可采用 QJ44 型电桥进行测 试 同时采用四根截面积为 4 平方毫米软导线 分别为 V1 V2 I1 I2 可模仿变压器直流直阻测试仪专用线进行制作 宜采用抗干扰能力较强的直流电阻测试仪进行连通电阻测试 其电阻分辨率不宜小于 0 1m 基本测量精度不劣于 1 级 1 2 测试方法 在实践中 采用两两相邻的两台设备相比较 以埋设在地下 的接地线距离相等或相近为准进行测试 称之为 等距离法 对有疑问的设备接地引下线 以有疑问的设备接地引下为基准 5 对其前 后 左 右的设备接地引下线进行测试 称之为 一基 多点法 以长沙变 1 主变 110kV 側 131 间隔设备接地引下线测 试为例 来说明 等距离法 和 一基多点法 测试方法 如 下图 图中所列设备间距为 5 6 米 接线测试的为开关 2 开关 1 开关 2 开关 3 开关 2 刀闸 5 长青线长青线 1353 刀闸刀闸 1 1 主变主变1312 刀刀 闸闸 2 沙长线沙长线 1333 刀刀 闸闸 3 长青线长青线 135CT 1 长青线长青线 135 开关开关 1 长青线长青线 1351 刀闸刀闸 4 1 主变主变 110KV 側側 MOA 2 1 主变主变1311 刀刀 闸闸 5 1 主变主变 131 开开 关关 2 1 主变主变 131CT 2 110KVI 段母线段母线 MOA 1 沙长线沙长线 133CT 3 沙长线沙长线 133 开关开关 3 沙长线沙长线 1331 刀闸刀闸 6 V1 I1 V2 I2 3393 直阻测试仪直阻测试仪 V1 I1 V2 I2 3393 直阻测试仪直阻测试仪 V1 I1 V2 I2 3393 直阻测试仪直阻测试仪 6 图 1 直接法测量现场接线图 1 1 2 2 1 1 等距离法等距离法 即 开关 1 开关 2 开关 2 开关 3 刀闸 1 刀闸 2 刀 闸 2 刀闸 3 避雷器 1 避雷器 2 CT1 CT 2 CT2 CT 3 开关 1 刀闸 1 开关 2 刀闸 2 避雷器 1 刀闸 1 避雷器 2 刀闸 2 等 以此类推 对开关 刀闸 避雷器等有双接地引 下线 应分别测试 在测试 CT PT 避雷器 耦合容器接地引下 线时采用同相 A1 A2 A2 A3 B1 B2 B2 B3 C1 C2 C2 C3 进 行测试 1 2 2 一基多点法 在对有疑问的 1 主变 131 开关 即开关 2 采用开关 2 开 关 1 开关 2 开关 3 开关 2 CT2 开关 2 刀闸 5 等多点测试 来确定 2 2 测试数据分析及开挖验证 南平电业局在对 220kV 马站变 110kV 长沙变 35kV 安济变等站所有 220kV 110kV 35kV 设备接地 引下线进行测试 在对测试数据分析后 马站变 220kV 杨马线 273 间隔 旁母 270 开关 长沙变 1 主变 110kV 侧避雷器 131 开关 1312 刀闸 2 主变 132CT 110kV I 段母线避雷器 110kV 母联 1301 甲 1303 甲 1303 乙刀闸 110kV 沙长线 133 开关 长青 线 135 开关 线路 PT 杨长线 136 开关 等设备接地引 7 下线可能与主接地网连接不良 腐蚀或虚焊 为了判 断测试数据的准确性 并找出其规律 便于今后在对设 备接地引下线测试中提供依据 我们对部分设备接地引 下线与主接地网连接状况进行重新测试并开挖检查 测 试数据及开挖情况如下表 从表中数据可看出 回路电阻 大于 15m 及以上 连接状况普遍不良 腐蚀严重或已断 另 表示有使用降阻剂 OK 表示已处理好 开挖设备 编号 与其相邻的前 后 左 右设备的 测试数据 m 开挖后发现的连接 腐蚀 状况 马站变马站变大部分引下线连接状况较好大部分引下线连接状况较好 273 开关 腐蚀严重已断 OK 2731 刀闸 腐蚀严重已断 OK 2733 刀闸 腐蚀严重已断 OK 2737 刀闸 腐蚀严重已断 OK 273CT 腐蚀严重已断 OK 273 线路 耦合电容 器 腐蚀严重已断 OK 270 开关23 47 21 69 22 49 22 04腐蚀严重 OK 220KV 旁 母避雷器 2 93 2 70 2 77 5 96连接较好 2 主变 110KV 避 雷器 2 73 2 82 1 71 4 52连接较好 271 线路 耦合电容 器 4 85 4 28 4 65 4 78连接较好 271 开关8 86 6 99 7 36 7 63连接较好 270 开关3 10 2 02 2 62 2 96连接良好 改造后重测 273CT4 33 5 12 6 11 4 26连接良好 改造后重测 长沙变长沙变引下线连接状况差引下线连接状况差 131 开关 腐蚀严重已断 133 开关46 06 19 42 41 81 43 89腐蚀严重仅存 1 5Cm 连接 8 135 开关 22 81 22 83 22 72 腐蚀严重仅存 2Cm 连接 136 开关 37 33 腐蚀严重仅存 1 5Cm 连接 135 线路 PT 28 65 30 70 24 75 28 19腐蚀严重仅存 2Cm 连接 132CT2 71 2 15 2 18 2 84使用 16mm 元钢连接较 好 1312 刀闸24 1 824 38 18 24 19 00腐蚀严重仅存 1Cm 连接 1301 甲刀 闸 15 36 腐蚀严重仅存 1 5Cm 连接 1303 甲刀 闸 15 97 腐蚀严重仅存 1 5Cm 连接 1303 乙刀 闸 腐蚀严重已断 1367 旁路 刀闸 9 49 9 68 10 51 10 55连接较好 1 主变 110KV 侧 避雷器 腐蚀严重已断 OK 110KV I 段母线避 雷器 腐蚀严重已断 OK 2 主变 110KV 避 雷器 12 11 12 23 13 96 13 13连接较好 110KV II 段母线避 雷器 4 17 3 77 3 46 3 42连接较好 2 3 结论 如上所述 采用 等距离法 和 一基多点法 测试数据 较为准确可信 测试数据易分析判断 测试仪器易解决 测试方 法及接线简单 能够作为常规测试方法对电力设备接地引下线与 接地网的连接状况进行测试 检查 使设备接地引下线与接地网 的连接经常保持良好状况 具有较高的实用价值 但每次测试人 9 员不一 同一人员测试时所取两点也不相同 对于纵向比较来反 应腐蚀状况并不理想 2 网络法 2 1 测试仪器 与直接测量法采用相同的仪器 即 3393 变压器直流电阻测 试仪 无 3393 变压器直流电阻测试仪 亦可采用 QJ44 型电桥进 行测试 但所需的测试导线必需比较长 至少是变电站接地网对 角线的一半 具体长度因现场而定 宜采用抗干扰能力较强的直流电阻测试仪进行连通电阻测试 其电阻分辨率不宜小于 0 1m 基本测量精度不劣于 1 级 试验 电流不宜小于 3A 2 2 测试方法 2 2 1 接地引下线的测量的方法 为了使接地引下线的连通电阻测试更有针对性 宜采用图 2 所示的电极布置方式 图中网格所示为接地网的平面布置图 1 4 为电流回路引线 2 3 为电压回路引线 引线 1 2 分别接 于同一根被试引下线相近位置 E 点 上 引线 3 4 则分别接于 接地网相距较远的两个不同位置的引下线上 并且尽可能远离被 试引下线 E 点 当被试点 E 处于图中下半部的阴影部分时 可将电流线 4 及电压线 3 放置到图中上半部分的 A B 两点附近 当被试点 E 处于图中上半部 无阴影 时 则将电流线 4 及 电压线 3 放置到图中下半部分的 C D 两点附近 如图 2 所示 10 按图 2 所示的电极 布置方式所获得的检测 结果能最大限度地降低 非被试引下线的影响 使测量数据具有更好的 可比性和稳定性 2 2 2 水平接地极的测 量 接地网水平接地极与接地引下线在土壤中的腐蚀程度不一致 进行水平接地极测试的主要目的是反映接地网水平网格线间整体 连通质量的状况 采用部分电阻 互阻 测试法可反映水平接地 极的劣化程度 减少盲目性的开挖检查 对地网内部情况的反映 更加全面 测试线的布置如图 3 a 所示 即引线 1 2 3 4 分别接于不 同设备接地引下线上 此时 电压信号 如图中的电极 2 3 取 之接地网中的两个水平部位 不包括引下线的电压分量 A B C D 1 2 3 4 图 2 接地引下线检测电极的设置 直流电阻测试仪 E 图 3 水平接地极检测的电极布置方 式 2134 d D m n l a b 11 为了反映不同位置的腐蚀情况 试验时可参照图 3 b 进行不 同方向或位置的测量 即可在地网对角线 m 对称的位置 l n 或边角等位置设置测量电极 为了尽可能反映水平接地 极的连通参数 测量引线 1 2 3 4 接入地网的位置应对称设 置 并符合相应的比例要求 且 1 2 之间及 3 4 之间的距离应 大于 1 2 个网格空间 根据需要可将 d D 的值选在 0 2 0 8 之 间的数值 为减少分散性 建议取值在 0 5 左右 2 2 3 测量数据的分析 接地引下线的连通电阻是不均匀的 其值随着接地位置的改 变而变化 一般情况下 地网中心的连通电阻最小 边缘处较大 四周角落位置最大 将测试结果按空间位置排列可获得一个三维 分布图 图 4 所示为一个 10 10 网格的典型地网的连通电阻分 布关系 图中数据已折算到相对比值 正常地网的连通电阻最大 值与最小值 的比在 4 倍 左右 其分 布规律与可 供同类地网 进行比对或 参考 最大连 通电阻还与 接地极的截 面和网格尺 Y1Y2 Y3 Y4 Y5 Y6 Y7 Y8 Y9 Y10Y11 X1 X4 X7 X10 0 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 1 X轴网格 Y轴网格 地网各节点接入电阻分布图 0 9 1 0 8 0 9 0 7 0 8 0 6 0 7 0 5 0 6 0 4 0 5 0 3 0 4 0 2 0 3 0 1 0 2 0 0 1 图 4 接地网连通电阻分布关系图 12 寸有关 如下表所示 截面积 mm2 网格长度 m 57 51012 51517 52025303540 最大连通电阻 m 453022 5181512 811 397 56 45 6 互阻参数与电压极位置有很大关系 当电压极接近电流极时 互阻值较大 反之互阻值较小 表 2 所示为正常方形接地网 10 10 网格 的水平接地极的典型互阻参数 如采用对角线布置 电极时 当 d D 1 5 2 5 3 5 4 5 时 互阻比 百分数 以 最大连通电阻为基数 分别为 Rh 0 22 0 44 0 72 1 11 由 表可知 水平接地极的互阻值与引下线的连通电阻基本处在一个 数量级 表 2 不同电极布置方式下水平接地极的互阻 参考值 d D 值 测量电极布置方式 0 20 40 60 8 对角线布置 224472111 中轴线布置 11274472 边缘布置 22578117 注 表中数据已换算至最大引下线连通电阻为基数的百分数 2 3 测试数据分析及开挖验证 南平电业局在对 220kV 杨真变 110kV 黄墩变 顺等站所有 220kV 110kV 35kV 设备接地引下线进行测试 在对测试数据分 析后 怀疑杨真变水杨线 220kV2827 刀闸 黄墩变 110kV 马黄线 107 开关 沙黄线 108 开关 35kV 备用线 305 线路耦合电容器等 设备接地引下线可能与主接地网连接不良 腐蚀或虚焊 为了 13 判断测试数据的准确性 并找出其规律 便于今后在对设备接地 引下线测试中提供依据 我们对部分设备接地引下线与主接地网 连接状况进行重新测试并开挖检查 测试数据及开挖情况如下表 从表中数据可看出 回路电阻大于 15m 及以上 连接状况普 遍不良 腐蚀严重或已断 另 表示有使用降阻剂 OK 表示已 处理好 开挖设 备编号 与其相邻的前 后 左 右设备的测 试数据 m 开挖后发现的连接 腐蚀 状况 杨真变杨真变引下线连接状况较好引下线连接状况较好 2827 刀闸21 94 23 39 20 70 18 23腐蚀严重 OK 282 开关3 02 1 89 2 64 2 94连接较好 286 开关2 17 1 84 1 85 2 48连接较好 220KV I 段 母线避雷器 3 94 2 44 2 89 3 87连接较好 黄墩变黄墩变引下线连接状况较差引下线连接状况较差 107 开关20 32 23 42 22 47 23 05腐蚀严重 108 开关28 74 28 39 33 48 32 38腐蚀严重 305 线路耦 合电容器 66 11 腐蚀严重已断 306 线路避 雷器 9 71 9 53 9 88 11 43连接较好 107 线路 PT8 39 9 15 6 70 10 49连接较好 108 线路 PT7 21 5 82 6 36 6 84连接较好 2 4 结论 如上所述 采用网络法测试数据较为准确可信 测试数据易分析判断 测试仪器易解决 也能够作为常 规测试方法对电力设备接地引下线与接地网的连接状况 进行测试 检查 使设备接地