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杆塔分流对大型接地网接地阻抗测量的影响分析

文档作者：杨文良何勇杨建宏赵晨袁三喜文档来源： 1．内蒙古电力科学研究院 2．内蒙古国电能源投资有限公司电力工程技术研究院 3．北方联合电力有限责任公司乌拉特发电厂		点击数：	更新时间： 2022年07月28日
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内蒙古电力技术
INNER MONG0LIA ELECTRIC POWER 2014年第32卷第5期
doi：lO．3969~．issn．1008-6218．2014．05．008
杆塔分流对大型接地网接地阻抗测量的影响分析
杨文良 ，何勇 ，杨建宏 ，赵晨 。袁三喜。
(1．内蒙古电力科学研究院，呼和浩特010020；2．内蒙古国电能源投资有限公司电力工程技术研究院，呼和浩特010080；
3．北方联合电力有限责任公司乌拉特发电厂，内蒙古巴彦淖尔014407)
摘要：针对与发电厂、运行变电站接地网相连的架空避雷线、电力电缆外护套分流电流导
致的接地网接地阻抗测量误差问题，提出了利用杆塔分流测量技术精确测量接地网阻抗的方
法，即向接地网注入异频测试电流，由在测量点的测量设备主机实时采样、记录测试电流幅值
和相角，将测试电流波形信号在测量区域无线发射。同时，在变电站出线各构架基脚处接收
： 该信号，用柔性罗氏线圈测量各构架基脚所流过的异频电流的模值和相角，进而确定分流电
流值并计算分流电流和，在测试电流中去除该分流电流和，准确计算出接地网的实际电流值
及接地网接地阻抗值。该方法可提高大型接地网接地特性参数测试的准确性。
关键词：大型接地网；接地阻抗；杆塔分流；相位差；向量测量
文献标志码：B 中图分类号：TM862
文章编号：10o8—6218(2014)05一O034—04
Study of Tower Shunt Current Effect on Accurate Measurement
of Grounding Impedance
Yang Wenliang’，He Yong ，Yang Jianhong2，Zhao Chen ，Yuan Sanxi
(1．1nner Mongolia Power Research Institute．Hohhot 010020；2．Inner Mongolia Electric Power Engineering Research
Institute，Hohhot 010080；3．Wulate Power Plant，Inner Mongolia Bayannur 014407)
Abstract：Aimed at the problem that the ground impedance measuring existed deviation
to the shunt current of overhead ground wires and power cables outer sheath
connected with the power plants or substations， proposed a measuring method based on
wireless transmission principle．Firstly，the amplitude and phase of the different-frequency
test curent were recorded at the measuring point in real time as a reference waveform
signal，and the current waveform was transmitted to the field outlet structure wirelessly．
These signals were collected at the structure foots， from where the phase difference of
current was measured using flexible Rogowski coils．Then，the shunt vector was subtracted
from the tested curent vector to acquire actual injecting current through grounding
network， in which way could improve the test accuracy of large grounding characteristic
parameters．
Key words：large—scale grounding
{
i power towers；phase difference；vector
I
grid；ground impedance；shunt curent of the el
measurem ent
【收稿日期】2014—03—3 1；[修改日期】2014—09—21
【作者简介】杨文良(1987一)，男，河北人，学士，助理工程师，从事高电压试验及电力系统接地技术研究1二作。
2014年第32卷第5期 杨文良，等：杆塔分流对大型接地网接地阻抗测量的影响分析 35
0 引言
发电厂、变电站接地网是保证工作人员人身安
全以及电气设备、过电压保护装置正常工作的重要
装置，接地网接地阻抗的大小直接反映了电气装置
与大地的接触程度是否良好。根据~Dtlr 621—
1997交流电气装置的接地》的规定，送电线路的架
空避雷线须直接连到变电站的接地网，在送电线路
各个杆塔上的避雷线也须直接连到杆塔的接地网
(绝缘避雷线除外)n ，可见，架空线路在接地网接地
阻抗测试中起到分流人地电流的作用。
《GB 50150--2006电气装置安装工程电气设
备交接试验标准》规定，进行接地阻抗值试验时必
须排除与接地网连接的架空地线、电缆的影响 。
但是，在对运行的发电厂、变电站进行接地网接地
阻抗测量时，通常不允许停电进行，无法断开与接
地网相连接的架空地线、电缆。因此，只有精确测
量架空地线、电力电缆外护套等对测试电流的分流
数据，才能进一步准确测量接地网的接地阻抗。
本文研究如何通过精确测量架空地线和电力
电缆外护套等分流电流的模值和相位差，计算出接
地网的实际电流，以实现接地网接地阻抗的准确测
量。
1 架空地线和电力电缆分流电流测试原理
架空地线、电缆等分流电流对接地网接地阻抗
测量的影响原理如图1f 所示。大型接地网接地阻抗
测量的基本原理如图2所示，向被测接地网注入测
试电流，，接地网电位升高为 ，则接地阻抗Z=U／I。
被测接地网
图1 变电站杆塔分流对接地阻抗测试影响示意图
在测量运行发电厂、变电站接地网的接地阻抗
时，若不拆除架空避雷线、电力电缆外护套，变电站
杆塔及电缆会分流注入接地网的测试电流，，直接影
图2 大型接地网接地阻抗测量基本原理
流极
响接地阻抗测试结果。此时接地阻抗近似等效模
型如图3所示。
图3 运行发电厂、变电站接地网的
接地阻抗近似等效模型
架空地线和电力电缆外护套分流电流的准确
计算方法是：测量所有架空地线和电缆外护套等分
流电流模值和相角，进行矢量相加，得到分流电流
和。在测试电流中去除该分流电流和，即得到接地
网实际电流值，地 ，计算方法示意图如图4所示 1，实
际接地阻抗Z= Ⅳ地 。
图中：卜注入接地网的测试电流向量； 一杆塔分流的
矢量和；j一△，一实际通过接地网散流的测试电流部分(， )，
即实际接地阻抗的电流计算取值
图4 接地网实际电流矢量计算方法示意图
2 杆塔分流电流现场测量方法
现场测量杆塔分流电流方法如下：
(1)按照《DL／T 475-2006接地装置特性参数
1，n __1一
一
一
r f
内蒙古电力技术 2014年第32卷第5期
测量导则》州《GB／T 17949．1—2000接地系统的土壤
电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则》 的要求，
根据测量现场地形和土壤均匀性情况，选择适当的
测试方法，在接地网施加异频测试电流，测得带着
出线避雷线和电缆出线的运行发电厂、变电站接地
网的接地阻抗值。
(2)使用具备测试电流幅值和相角无线传输
功能的大型接地网测试系统，向接地网注入偏离工
频的异频测试电流，在测量点的主机实时采样、记
录异频测试电流幅值和相角，将测试电流波形向发
电厂、变电站接地网场区无线发射。
(3)在变电站出线构架(包括与之有金属连接
的其他金属构架)地面各基脚处，用具有测试电流
幅值和相角及无线接收功能的多功能选频电压电
流表，调整测量频率使之与测试电流频率相同，接
收测试电流幅值和相角的基准波形信号。
(4)用柔性罗哥夫斯基线圈测量与出线架空
地线存在金属连接且可能对测试电流产生分流的
各构架基脚(甚至包括接地网与主接地网连接的终
端塔基脚)，以及出线电缆沟内电缆簇所流过的与
测试电流同频率的电流的模值和相角。在测试过
程中多功能选频电压电流表将自动比较每个分流
电流与测试电流基准向量的相位差，通过逻辑比
对，得到电流的方向，从而区分构架的分流或环流，
并将在割集内循环而不向外流动的构架环流电流
分量剔除，以提高测量准确性。
(5)记录各构架基脚和电缆沟中电缆簇的向
外流向的分流电流模值，以及分流电流与测试电流
之间的相角差。
(6)以测试电流， 0。作为基准值，计算分流电
流和(如图4所示的电流矢量计算方法)。计算公式
为：
，Σ Ox=L 01+，2 02+⋯ +厶 0 。
再用测试电流基准值减分流电流和，得到通过接地
网散流的实际电流，即：
，地月 O=IL 0。-Ix LOx。
进而可计算架空地线和电缆外护套等对测试电流
的分流系数，即叼=(，Σ／I)x100％。
(7)精确计算接地网接地阻抗值z= 地 ，其
中， 为用多功能选频电压电流表实测的接地网与
电压极引线之间电位差；，地 为接地网散流的实际电
流值。
3 现场测量数据分析
从2013年5月开始，先后选取包头供电局、呼
和浩特供电局不同电压等级、不同线路出线及电缆
出线数的500 kV变电站3座、220 kV变电站1O座、
l10 kV变电站7座，共计20座典型变电站，采用
DF9600型大型接地网分流向量测量装置，在不拆除
架空避雷线、电力电缆外护套情况下，进行了大型
接地网杆塔分流电流及接地阻抗测量，测量数据如
表1—3所示。
通过对测量数据进行分析可知，带架空地线及
电缆外护套情况下测量的接地网接地阻抗值偏小，
不能反映接地网的真实情况。
4 结语
经过理论分析及现场测试表明，在大型接地网
接地阻抗测量中，不拆除架空避雷线、电力电缆外
护套时，应当进行杆塔分流电流的测量。否则，将
导致接地阻抗测量值(未考虑分流电流)小于实际
值，不能真实反映大型地网接地特性。
杆塔分流电流测量方法的应用，解决了杆塔分
流影响大型接地网接地阻抗准确测量的问题，大幅
提高已运行的发电厂、变电站接地网的安全状态评
估水平，保证了电网安全稳定运行。
参考文献：
[1】电力工业部绝缘配合标准化技术委员会．DL／T 621—
1997交流电气装置的接地【s】一E京：中国电力出版社，
1997．
[2】国网北京电力建设研究院．GB 50150---2006电气装置安
表1 500 kV变电站接地网接地阻抗及分流比测量结果
2014年第32卷第5期 杨文良，等：杆塔分流对大型接地网接地阻抗测量的影响分析 37
装工程电气设备交接试验标准【S】．北京：中国计划出版社，
2006．
[3】李谦，邵建康，张波，等．基于无线传输相位差比较的变
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压技术，2014，40(8)：2271—2278．
【4]电力行业高电压试验技术标准化技术委员会．DIdr
475-2006接地装置特性参数测量导则[s】．北京：中国电
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【5]全国建筑物电气装置标准化技术委员会．GB／T
17949．1—2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地
面电位测量导则[s]．北京：中国标准出版社，2000．
编辑：郭 昆
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{ 国家电网公司科技项目“新型可再生能源发输电技术前瞻性研究”通过验收 {
2014—10—09，国家电网公司科技部在北京组织召开了“新型可再生能源发输电技术前瞻性研
i 究”科技项目验收会。验收专家组一致认为，该项目完成了合同规定的研究内容，同意通过验 i
； 收。项目主要针对太阳能热发电和海洋能发电2种发电方式进行研究，提出未来技术发展空间和 ；
+ 关键点，从电网接纳可再生能源大规模并网的稳定性角度出发，预判存在的安全隐患并予以规 {
} 避；依据资源分布特征、技术成熟度及经济性分析，合理选择开发模式，优化资源的分配利用。项 t
t 目创新性地提出了太阳能热发电和海洋能发电的技术发展路线图，对国家新型可再生能源发展 _f
j 具有战略性参考意义 j
(信息来源：http：／／www．365zhanlan．com／xny／20l4／10／1413168440520452．： htm1) ÷ 一 ’
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