一种新型测量接地装置电阻的有效方法
【专利摘要】本发明公开了本发明一种新型测量接地装置电阻的有效方法，其包括以下步骤：S1、将电流桩和电压桩设置为与接地装置呈同一直线分布；所述电流桩与所述接地地网边缘的距离为被测地网对角线长度的4至5倍；所述电压桩与所述地网边缘的距离为，所述电流桩与所述接地地网边缘的距离的0.5至0.6倍；S2、采用电流发生器对接地装置进行冲击试验，在输出电流峰值为1KA、雷电冲击波形为8/20μS时测量接地装置的接地电阻作为包含电感效应的工频接地电阻R3；获取火花校正系数K1；通过公式(2)计算接地装置的电阻R1：R1＝K1R3(2)。本发明测量准确，有效地减小了测量电源的体积，减轻了试验人员的工作强度。
【专利说明】
-种新型测量接地装置电阻的有效方法
技术领域
[0001 ]本发明设及一种新型测量接地装置电阻的有效方法。
【背景技术】
[0002] 合格的接地装置是电力系统安全稳定运行的根本保证。多年来，由于我国线路杆 塔接地装置冲击阻抗无法准确测试、评估，再加上±壤环境条件的影响，测试条件的限制等 原因，导致目前对杆塔类接地冲击阻抗的准确评估无法开展，成为威胁电力系统安全运行 的一大隐患。当输电线路发生雷击事故时，接地系统可能注入高频大冲击电流，接地装置雷 电冲击特性主要是指雷电流通过接地装置向周围大地散流的特征，通常表现为雷击后接地 装置的冲击接地阻抗和暂态地电位升高。输电线路杆塔接地装置的冲击接地阻抗决定了雷 击时的塔顶电位，从而影响线路绝缘子串承受的过电压及反击闪络概率，直接关系到线路 的防雷效果。接地网的冲击接地阻抗过大将产生较大的暂态地电位升导致线路雷电反击。
[0003] 近些年来，国内多处变电站因雷击形成扩大事故，多数与地网接地电阻不合格有 关，接地网起着工作接地和保护接地的作用，当接地电阻过大则发生接地故障时，使中性点 电压偏移增大，可能使健全相和中性点电压过高，超过绝缘要求的水平而造成设备损坏。
[0004] 随着电力系统的发展，由于雷击输电线路而引起的事故日益增多。电力系统的运 行经验表明，大多数输电线路故障都是由于雷击输电线路或杆塔引起跳闽所致。雷击跳闽 的雷电反击因素约占50%，而雷电反击是由于接地阻抗不良所致。据相关统计如下：国家电 网公司跨区电网输电线路2003年至2005年雷击故障分别占总故障跳闽的45 %、34%、17 % ; 国家电网公司系统1 lOkV~500kV线路雷击闪络跳闽占线路总跳闽的35.12% ;在湖北超高 压线路前20年运行中，发生雷害事故就有19次，占故障跳闽总次数的57.6%。根据电网故障 分类统计表明，在我国跳闽率比较高的地区，高压线路运行的总跳闽次数中，由雷击引起的 次数约占40%~70%，尤其是在多雷、±壤电阻率高、地形复杂的地区，雷击输电线路引起 的事故率更高，运将给社会带来巨大的经济损失。日本50% W上电力系统事故是由于雷击 输电线路引起。可见，雷电是严重威胁电力系统安全可靠运行的重要因素。提高输电线路的 耐雷水平，降低雷击跳闽率对电力系统的安全运行有非常重要的意义。在线路杆塔的设计 中，线路杆塔接地装置的冲击接地阻抗直接影响到线路的防雷效果。
[0005] 同时接地系统的接地电阻是否合格直接关系到变电站运行人员、变电检修人员人 身安全;但由于±壤对接地装置具有腐蚀作用，随着运行时间的加长，接地装置已有腐蚀， 影响变电站的安全运行；因此，必须大力加强对地网接地电阻的定期监测。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种新型测量接地装置电 阻的有效方法。
[0007] 为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：
[000引本发明一种新型测量接地装置电阻的有效方法，其包括W下步骤：
[0009] SI、将电流粧和电压粧设置为与接地装置呈同一直线分布;所述电流粧与所述接 地地网边缘的距离为被测地网对角线长度的4至5倍;所述电压粧与所述地网边缘的距离 为，所述电流粧与所述接地地网边缘的距离的0.5至0.6倍;将与工频相差设定频率的电源 正极连接所述接地装置，负极连接所述电流粧；
[0010] S2、采用电流发生器对接地装置进行冲击试验，在输出电流峰值为化A、雷电冲击 波形为8/20yS时测量接地装置的接地电阻作为包含电感效应的工频接地电阻R3;
[0011] 获取火花校正系数K1;
[0012] 通过公式(2)计算接地装置的电阻R1:
[0013] 化= KiR3 (2)〇
[0014] 进一步地，对雷电流波形表达式进行傅里叶变换，得到雷电流波形的频谱表达式； 采用的雷电流波形表达式为双指数函数：
[001 引 i(t) = Im(e-at-e_ 化）
[0016] 其中Im为雷电流的幅值，其值为任意正整数;当雷电流波形采用2.6/50ys时，式中 α = 14790.2，β = 1877833;将该函数进行傅里叶变换后，其频谱表达式为：
[0017]
[001引确定测量用的基波频率f:
[0019]
[0020] 及其整数倍频率谐波f i = i*f;其中T为雷电流的波长，i = 0，1，…，n;当雷电流波 形
[0021] 采用 2.6/50ys 时，T = 50ys，n = 120;
[0022] 第Ξ步，将雷电流按第二步给出的频率进行分解，得到每个频率电流对应的时域 函数表达式为：
[0029] 对待测接地装置，测量采用化475-1992规程中建议的Ξ极法布线方式，测量电源 用变频交流电源，将其频率逐一调整为第二步给出的频率，记录每个频率下电源输出的电 流幅值Ai'，及对应的正弦稳态响应电压幅值Bi及电压与输入电流相位差W，得到该频率下 时域响应电压表达式为：
[0030]
[0031] 将第W上得到各个频率的响应电压表达式进行累加求和，得到接地装置的雷电冲 击响应电压近似表达式为：
[0032]
[0033] 绘出雷电冲击响应电压表达式的波形图，从图中读出冲击响应电压幅值Umax,并 通过下式计算得到接地装置的冲击接地电阻Rch:
[0034]
[0035] 本发明所达到的有益效果是：
[0036] 本发明通过实验测量和数值计算，发现通过对雷电流波形进行傅里叶分解后的正 弦波形作为激励，加载在接地装置上可W将瞬态的雷电冲击响应转化为稳态的响应，更容 易研究接地装置的电压、电流响应规律，将得到的响应反傅里叶变换后得到的结果与雷电 冲击下的结果基本一致;本发明通过将电压粧、电流粧与接地装置呈直线设置，并采用非工 频的电流来测量接地装置的电阻。由于采用非工频的电流来进行测量，所W避免了工频对 测量电流的干扰，所W也就不必采用大电流的来进行测量，由于小电流电源的体积小，操作 简便，所W本发明有效地减小了测量电源的体积，减轻了试验人员的工作强度。本发明可实 现在不使用大型雷电流冲击测试装置的情况下，仅使用小型的、携带方便的便携式雷电流 产生装置就可对接地装置的冲击阻抗进行现场测试，运可大大提高接地装置冲击阻抗测试 的工作效率，尤其是适用于偏远戈壁、山区接地装置的冲击阻抗测试。
【具体实施方式】
[0037] W下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用 于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038] 本发明一种新型测量接地装置电阻的有效方法，其包括W下步骤：
[0039] S1、将电流粧和电压粧设置为与接地装置呈同一直线分布;所述电流粧与所述接 地地网边缘的距离为被测地网对角线长度的4至5倍;所述电压粧与所述地网边缘的距离 为，所述电流粧与所述接地地网边缘的距离的0.5至0.6倍;将与工频相差设定频率的电源 正极连接所述接地装置，负极连接所述电流粧；
[0040] S2、采用电流发生器对接地装置进行冲击试验，在输出电流峰值为化A、雷电冲击 波形为8/20yS时测量接地装置的接地电阻作为包含电感效应的工频接地电阻R3;
[0041 ]获取火花校正系数K1;
[0042] 通过公式(2)计算接地装置的电阻R1:
[0043] 化= KiR3 (2)〇
[0044] 进一步地，对雷电流波形表达式进行傅里叶变换，得到雷电流波形的频谱表达式； 采用的雷电流波形表达式为双指数函数：
[0045] i(t) = Im(e-at-e_et)
[0046] 其中Im为雷电流的幅值，其值为任意正整数;当雷电流波形采用2.6/50ys时，式中 α = 14790.2，β = 1877833;将该函数进行傅里叶变换后，其频谱表达式为：
[0047]
[004引确定测量用的基波频率f:
[0049]
[0050] 及其整数倍频率谐波f i = i*f;其中T为雷电流的波长，i = 0，1，…，n;当雷电流波 形
[0化1]采用 2.6/50ys时，T = 50ys，n = 120;
[0052]第Ξ步，将雷电流按第二步给出的频率进行分解，得到每个频率电流对应的时域 函数表达式为：
[0059] 对待测接地装置，测量采用化475-1992规程中建议的Ξ极法布线方式，测量电源 用变频交流电源，将其频率逐一调整为第二步给出的频率，记录每个频率下电源输出的电 流幅值Ai'，及对应的正弦稳态响应电压幅值Bi及电压与输入电流相位差W，得到该频率下 时域响应电压表达式为：
[0060]
[0061] 将第W上得到各个频率的响应电压表达式进行累加求和，得到接地装置的雷电冲 击响应电压近似表达式为：
[0062]
[0063] 绘出雷电冲击响应电压表达式的波形图，从图中读出冲击响应电压幅值Umax,并 通过下式计算得到接地装置的冲击接地电阻Rch:
[0064]
[0065] 本发明通过实验测量和数值计算，发现通过对雷电流波形进行傅里叶分解后的正 弦波形作为激励，加载在接地装置上可W将瞬态的雷电冲击响应转化为稳态的响应，更容 易研究接地装置的电压、电流响应规律，将得到的响应反傅里叶变换后得到的结果与雷电 冲击下的结果基本一致;本发明通过将电压粧、电流粧与接地装置呈直线设置，并采用非工 频的电流来测量接地装置的电阻。由于采用非工频的电流来进行测量，所W避免了工频对 测量电流的干扰，所W也就不必采用大电流的来进行测量，由于小电流电源的体积小，操作 简便，所W本发明实施例有效地减小了测量电源的体积，减轻了试验人员的工作强度。本发 明可实现在不使用大型雷电流冲击测试装置的情况下，仅使用小型的、携带方便的便携式 雷电流产生装置就可对接地装置的冲击阻抗进行现场测试，运可大大提高接地装置冲击阻 抗测试的工作效率，尤其是适用于偏远戈壁、山区接地装置的冲击阻抗测试。
[0066]最后应说明的是：W上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 W对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【主权项】
1. 一种新型测量接地装置电阻的有效方法，其特征在于，包括以下步骤： 51、 将电流粧和电压粧设置为与接地装置呈同一直线分布;所述电流粧与所述接地地 网边缘的距离为被测地网对角线长度的4至5倍;所述电压粧与所述地网边缘的距离为，所 述电流粧与所述接地地网边缘的距离的0.5至0.6倍;将与工频相差设定频率的电源正极连 接所述接地装置，负极连接所述电流粧； 52、 采用电流发生器对接地装置进行冲击试验，在输出电流峰值为1KA、雷电冲击波形 为8/20yS时测量接地装置的接地电阻作为包含电感效应的工频接地电阻R3; 获取火花校正系数K1; 通过公式(2)计算接地装置的电阻R1: Ri = KiR3 (2)。2. 根据权利要求1所述的一种新型测量接地装置电阻的有效方法，其特征在于，对雷电 流波形表达式进行傅里叶变换，得到雷电流波形的频谱表达式;采用的雷电流波形表达式 为双指数函数： i(t) = Im(e-at-e-et) 其中Im为雷电流的幅值，其值为任意正整数；当雷电流波形采用2.6/50ys时，式中a = 14790.2，β= 1877833;将该函数进行傅里叶变换后，其频谱表达式为：确定测量用的基波频率f:及其整数倍频率谐波= ;其中T为雷电流的波长，i = 0，l，···，n;当雷电流波形 采用 2.6/50ys 时，T = 50ys，n=120; 第三步，将雷电流按第二步给出的频率进行分解，得到每个频率电流对应的时域函数 表达式为：对待测接地装置，测量采用DL475-1992规程中建议的三极法布线方式，测量电源用变 频交流电源，将其频率逐一调整为第二步给出的频率，记录每个频率下电源输出的电流幅 值Ai'，及对应的正弦稳态响应电压幅值Bi及电压与输入电流相位差机，得到该频率下时域 响应电压表达式为：将第以上得到各个频率的响应电压表达式进行累加求和，得到接地装置的雷电冲击响 应电压近似表达式为：绘出雷电冲击响应电压表达式的波形图，从图中读出冲击响应电压幅值umax，并通过 下式计算得到接地装置的冲击接地电阻Rch:
【文档编号】G01R27/16GK105823931SQ201610140492
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】黄光舟, 朱自伟, 李高林
【申请人】江西华强金源电气有限公司