确定短距法测量变电站接地电阻中电压极位置的方法技术

一种确定短距法测量变电站接地电阻中电压极位置的方法。其包含地网导体中漏电流分布及接地电阻的计算方法，地面电位的计算方法，依据上述两个方法的计算结果根据补偿法原理给出电压极的测试位置。本发明专利技术在实现短距离测量接地电阻的同时，能够抑制或消除现场测试过程中的相关干扰因素，节省大量人力物力，具有重要的工程实用价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及高电压
，主要涉及一种采用短距测量法测量接地电阻时确定 电压极测试位置的方法。
技术介绍
为了工作和安全的需要，将电力系统或建筑物中的电气装置、设施的某些导电部 分经接地线与接地极相连接，这就是接地。接地电阻是表征接地装置电气性能的重要技术 指标之一，指的是当电流I经接地电极流入大地时电极上的电压u与电流I的比值，它包括 接地引线的电阻、接地极本体的电阻、接地极与土壤的接触电阻和电极至无穷远处的土壤 电阻。由于发、变电站的接地网肩负着泄放故障电流、均衡地面电位和提供稳定参考电 位的任务，因此其接地电阻必须满足如下要求，即在泄放故障电流时地面电位的升高不能 超过设备运行所允许的限值，同时不能对人身构成电气冲击。因此，在新的发、变电站来说， 在其投运之前对接地电阻进行测量，可检查新接地网的接地电阻是否达到设计要求，并对 计算值进行校验，验证计算方法的正确性，从而为新的计算方法和软件的推广应用提供依 据。对运行的变电站来说，对其接地电阻进行测量，有助于检查监测设备运行装备，避免故 障的发生。电位降法测量理论是由上个世纪60年代发展起来的至今仍被ANSI/IEEE标准推 荐的接地电阻测量方法，从理论上讲，该方法可以测量很小的接地电阻而不受辅助电极电 阻的影响，因此广受欢迎，至今仍是标准推荐的接地电阻测量方法。具体测试时，设置一个 电流极C和一个电位极P，将接地装置G、电流极和电位极在一条直线上或呈三角形排列。如 图1所示，将电流注入接地装置，测量该电流和接地极与电位极间的电压。测量时分别测出 不同电位极位置对应的视在接地电阻，做出接地电阻随电位极位置改变时的变化曲线，曲 线平坦段对应的接地电阻即为接地装置的接地电阻。合理地设置测量电极的位置是进行接 地电阻测量的关键。图2为电位降法测量接地电阻时对应的地面电位分布曲线，其中曲线1为只有被 测电极单独存在并有电流I经过向地中流散时的电位分布曲线；曲线2为只有辅助电流极 存在并有电流I从地流回电极的电位分布曲线；曲线3是被测电极和辅助电极同时存在的 合成电位分布曲线，即曲线1和曲线2的代数和。由图2可见，由于辅助电流极的作用，无穷远处的零电位移到了图中的0点位置。 测量时，如果将电压极位置选择在零点的0点位置，由于受辅助电流极的影响，接地体电位 由U1(1降到了 U1(1+U2(1，测量结果相应的也就变为R= (U1Q+U2C1)/I，显然有一定的误差。为了 补偿辅助电流极的影响所导致的误差，电压极位置必须向电流极方向再移动一段距离，即 测量位置移动到电位为U20的P点时，令UP = U2(l，此时的测量结果为R = (U10+U20-UP)/I = (U10+U20-U20)/I = U10/I与接地电阻的真值相同。由此可见，零电位点对应的接地阻抗并不是实际的接地阻抗，而对应实际接地阻抗的位置应为电位极的补偿点，即补偿由于电流极靠近接地系统 导致的接地阻抗的降低，此即为补偿法。根据三个测量电极布置的位置的异同，目前常用的接地电阻测试方法主要有 0. 618法和30度夹角法。(1)0. 618 法若将图1所示的三个测量电极呈直线布置，设电流极C和电压极P离开接地装置 中心的距离分别为x和d，即有GP = x和GC = d。若认为接地装置G和电流极C是半球形， 且其半径与x和d相比较甚小，则要使测量误差为0，则需1/d+1/x-1/d-x＝1(1)对上式进行求解，可得x = 0.618d。即当三个测量电极呈直线布置时，只需将电位 极布置在距离接地装置中心的0. 618DM处，就可使测量误差为零。这就是通常所说的0. 618 法。但在使用0. 618法进行接地电阻测量时，应满足以下条件(1)有十分均勻的土壤；(2) 有足够大的电极间距，以便电极可以看成半圆的结构。(2) 30度夹角法若将接地装置G、电流极C和电压极P呈等腰三角形布置(如图3所示)，即DeP = Dgc时，要想使测量误差为0，则需 对上式进行求解，可得e =29°。即采用三角形电极布置时，使电流极和电位极 的夹角为29°时能消除测量误差，通常称这种测量方法为30度夹角法。但在使用30度夹 角法进行接地电阻测量时，同样应满足以下条件(1)有十分均勻的土壤；(2)有足够大的 电极间距，以便电极可以看成半圆的结构。随着地网规模的增大，应用0. 618法和30度夹角法测量接地电阻的工作量越来越 大，干扰问题也日益严重，因此迫切需要能够缩短电流极引线的测量方法，尤其是在地貌复 杂的山区和交通繁忙、地面普遍硬化的城区内。以往的研究表明，不管被测接地装置的几何形状和类型如何，由于辅助电流极的 影响，其电位分布曲线都是从正电位到负电位单调减小的曲线。由此不难断定不管电流接 线多长，在接地装置和电流极之间总存在一点且只有一点，其电位刚好等于辅助电流极对 被测电极的影响电位，将电压极置于该点时测量到的接地电阻值等于接地装置的真实接地 电阻值。也就是说，短距测量在理论上是成立的，只要找出接地体地面的电位分布规律，通 过对地网外电流分布的计算和分析，便可求解出正确的测量位置。如同0.618法一样，短距测量方法的关键问题是确定补偿点。只要确定了补偿点， 就可以按照0. 618法的接线进行短距测量，不但能在理论上保证测量的准确性，还能减少 工作量，降低干扰。但是，0. 681法及其衍生方法都是将接地系统等效为半球形的计算模型， 然后根据半球形接地体地面电位分布的计算公式计算出地网外地面电位的分布，据此得到 相应的测量位置点。但实际地网的形状是各种各样的，且随垂直接地体长度的不同而不同。 另外，若将电流极位置置于地网较近的地方如1倍对角线长度附近时，地网的真实情况已 经不能用半球接地极等效了。因此，要进行短距测量方法的研究，首先必须对地网的电位分布规律进行总结归纳，重新建立能在短距时适用的等效地网计算模型，然后才能按照测量 原理进行计算和推导，建立可以准确测量接地电阻的短距测量理论。土壤中任一点的电位是土壤中向外泄漏电流的源产生的。接地网就是一个向外泄 漏电流的源，变电站附近任意点的电位都是由它产生的，求出接地网上的漏电流分布就可 以求电流注入点的电位，同时，地表上任意点的电位也可求得。因此，要想寻找到电压极的 正确位置，关键是要得到导体中漏电流的分布。
技术实现思路
本专利技术的目的在于采用点匹配矩量法对地网导体的散流分布及接地网的接地电 阻进行计算，并据此模型在实际测量应用中快速便捷的确定电压极的参考位置的方法。包 括以下步骤和方法步骤1，采用点匹配矩量法计算地网导体的漏电流分布及接地网的接地电阻；步骤1. 1、计算时认为接地网为一等电位体。已知无限大均勻导电煤质中的单位点电流源在任意点的电位即格林函数为(3)式中，p为介质电阻率，r为源点到场点的距离。步骤1.2、若一长度为L导体段上的漏电流为I，那么任意点的电位可以通过在导体段上的积分求解，如下式所示/=| 4/Ti/(斗)步骤1. 3、若第j段导体表面电位的真值为钓z，由数值计算得该段表面中心点的电 位为钓，作与灼之间一般有一定的误差，将误差作-钓在第j段导体表面上进行加权平均， 并使其为零，则有如下式所示的目标函数j =丄 。(5)式中n的大小由钓本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种确定短距法测量变电站接地电阻中电压极位置的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：步骤１、采用点匹配矩量法计算地网导体的漏电流分布及接地电阻；步骤２、根据地网导体的漏电流分布计算地面电位；步骤３、根据补偿法原理确定电压极的测试位置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：施伟斌，金之俭，金伟，徐剑，王丰华，
申请(专利权)人：上海市电力公司，上海交通大学，上海久隆信息工程有限公司，
类型：发明
国别省市：31