浅谈如何提高三极法测量接地电阻的准确性

浅谈如何提高三极法测量接地电阻的准确性

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摘要:输电线路接地电阻值是衡量接地装置有效性、检验杆塔耐反击雷水平的一个重要指标,因此准确检测杆塔工频接地电阻值是防止或减少线路反击雷害的重要措施之一[1]。本文通过对三极法测量接地电阻的概念、测量原理进行分析,得出了影响接地电阻测量的5方面因素,并就提高测量准确性提出了具体要求。

关键词:接地电阻;三极法;影响因素;准确性

引言

输电线路分布很广、纵横交错、绵延数百乃至上千公里,有些处于地形气象条件复杂的山区,容易遭受雷击。随着新疆电网建设大发展,架空线路杆塔越来越高,线路走廊越来越密集,客观导致输电线路遭受雷击的风险增多增大。再加之在全球气候环境日益恶化的大背景下,近年来雷电活动加剧频繁,雷击造成的电网故障所产生的经济损失呈逐年上涨势头。因此分接地电阻测量准确性的提高对于保障电网安全运行意义重大[2]。

1.三极法测量接地电阻的概念及原理

1.1三极法概念

接地电阻R等于其电位V与扩散电流I的比值,即R=V/I。因此,要想测量接地电阻R,首先要给接地极注入一定大小的电流,从而需要设置一个能构成电流回路的电流极C,并用电流表测定。同时,为了能用电压表测出接地极的对地电位,尚需设置一个能够反应无穷远处零电位的电位极P。具体见图一。

这种直接测量电位V和扩散电流I以获得接地电阻的方法称为电压电流法,因测量时使用了接地极、电流极、电位极三个电极,因此又称三极法[3]。

图二地面电位分布图

由图二可知当电压极(以P表示)位于50%DGC时,电压极所在电位为零位面,但此时所测得接地电阻比实际值小,若把电位极从零位面右移到61.8%DGC的负电位处,则电压表读数相应增大,在一定程度上补偿了固有误差,这就要求电压极长度与电流极之比为0.618,但在实际工程测量中,0.5-0.7的比值引起的误差都是可以接受的[4]。上述则为三极法测量接地电阻的电气原理。

2.影响测量准确性的因素

2.1布线方向

测量进行布线时,若电位极和电流极布线方向产生夹角则P的有效长度减小,有效比例P/C减小,测得接地电阻R减小(如图三所示)。因此理想布线方向应为直线型。

图三布线方向影响图

2.2布线地形

当电位极和电流极的布线经过起伏的的地形,则两条测试线的有效长度无法保证,则电位极与电流极的有效比例无法保证。若C经过地形起伏区域,则C有效距离减小,P/C增大,测量值偏大。反之,C经过路径平坦,P经过的路径不平坦,则偏小。因此理想布线地形应为平坦型。

2.3布线土质

输电线路杆塔所处土质情况复杂,电位极和电流极的布线经过的土质不一定是一种土质,P、C的实际有效位置不确定,故有效比例不能确定,接地电阻偏大还是偏小不确定。因此理想布线土质应为均匀型。

2.4接地装置及地下金属管线的影响

若电位极和电流极的布线经过接地装置及地下金属管线,测试线与其通过接地极构成回路,形成回路就接近短路,造成测得的接地电阻偏小。甚至会出现测试仪各极端的电流方向发生改变,引起测量结果为负值的情况。因此理想布线应尽量避开接地装置及地下金属管线。

2.5强电场的影响

若电位极和电流极的布线有强电场长距离平行接近或斜靠近时,由于交流相电流周围会产生磁场而在测量极线路上产生二次交流电压或电流,影响读数的准确,也称磁干扰或磁感应。因此理想布线应尽可能垂直运行线路。

3.结论

3.1主要影响因素

在三极法测量接地电阻中,保证电位极和电流极布线长度的黄金比例是测量准确与否的关键因素,因此在布线过程中应做到以下三点:

(1)电位极和电流极的布线应位于同一直线;

(2)电位极和电流极的布线应选择较平坦地形;

(3)电位极和电流极的布线应选择土质均匀、地形简单的区域。

3.2其他影响因素

测量过程中,在保证电位极和电流极布线长度黄金比例的前提下,为进一步提高测量准确性应做到以下两点:

(1)测量工作开始前,应查阅相关图纸,了解杆塔接地装置型式及周围金属管线情况,布线时尽可能避让。

(2)测量在运线路或附近有在运线路接地电阻时,布线应尽可能垂直强电线路,保证测量准确性。

参考文献:

[1]陈景彦.《输电线路运行维护理论与技术》[M].中国电力出版社,2009.

[2]王剑.《输电线路六防工作手册》[M].中国电力出版社,2015.

[3]杜松怀.《电力系统接地技术》[M].中国电力出版社,2011.

[4]解广阔.《电力系统接地技术》[M].中国电力出版社,1991.

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