1 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)接地特性參數(shù)的試驗(yàn)

曹俊平，劉浩軍，董雪松，于淼，李帥

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國(guó)網(wǎng)浙江象山縣供電公司，浙江寧波315700）

1 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)接地特性參數(shù)的試驗(yàn)

曹俊平1，劉浩軍1，董雪松1，于淼1，李帥2

（1.國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司電力科學(xué)研究院，杭州310014；2.國(guó)網(wǎng)浙江象山縣供電公司，浙江寧波315700）

對(duì)1 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)特點(diǎn)進(jìn)行分析，采用合理的布線方式完成接地網(wǎng)接地特性參數(shù)試驗(yàn)，并對(duì)夾角法和直線法2種布線方式下接地阻抗測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)了試驗(yàn)結(jié)果的影響因素，為特高壓變電工程接地網(wǎng)接地特性參數(shù)試驗(yàn)積累了經(jīng)驗(yàn)。

特高壓；變電站；接地網(wǎng)；接地電阻

特高壓1 000 kV安吉變電站是皖電東送工程的核心樞紐站，是浙江省首座1 000 kV變電站，位于浙江安吉縣境內(nèi)。站址為低山剝蝕丘陵區(qū)，地貌主要為渾圓狀的低山，地形起伏較大，土壤電阻率高，接地網(wǎng)接地特性參數(shù)測(cè)試難度大。以下重點(diǎn)對(duì)接地阻抗試驗(yàn)進(jìn)行分析，分別對(duì)夾角法和直線法2種測(cè)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，得出了合理的測(cè)試結(jié)果。

1 1 000 kV安吉站接地網(wǎng)概況

1 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)設(shè)計(jì)以水平接地為主，垂直接地為輔組成復(fù)合主接地網(wǎng)，接地網(wǎng)實(shí)施方案為先敷設(shè)主接地網(wǎng)及30 m垂直接地極，待主接地網(wǎng)及30 m垂直接地極施工完成后實(shí)測(cè)接地電阻，若不滿足要求則實(shí)施100 m深接地井方案，100 m深接地井方案順序?yàn)橄却蛩慕堑慕拥厣罹?，若不滿足要求則增加其余深井。

安吉站接地網(wǎng)示意見圖1，面積約488.5 m× 290 m，最大對(duì)角線長(zhǎng)度約568 m，根據(jù)初設(shè)接地專題報(bào)告，接地電阻計(jì)算值為1.65 Ω，地電位79 452 V，跨步電壓773 V，接觸電勢(shì)1 489 V，接觸電勢(shì)及跨步電壓均不滿足要求，因此在隔離開關(guān)操作機(jī)構(gòu)、設(shè)備本體、端子箱等四周0.6 m處敷設(shè)局部閉合接地線，深埋0.3 m，并與設(shè)備支構(gòu)架的接地引下線相連，全站鋪設(shè)厚度不小于15 cm的石塊。主接地網(wǎng)采用鍍錫銅絞線TJX-185，設(shè)備引下線采用50×5的銅排。

圖11 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)示意

為了降低接地阻抗，設(shè)計(jì)單位根據(jù)首次對(duì)4口100 m深接地井接地阻抗的仿真計(jì)算結(jié)果，最終將100 m深接地井增至6口。

1 000 kV側(cè)最大入地短路電流設(shè)計(jì)計(jì)算值為53.7 kA，500 kV側(cè)最大入地短路電流設(shè)計(jì)計(jì)算值為62.8 kA。

2 接地特性參數(shù)試驗(yàn)方法和布線

2.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

1 000 kV安吉變電站接地網(wǎng)接地參數(shù)試驗(yàn)主要包括接地阻抗、跨步電壓、接觸電壓及一次設(shè)備引下線導(dǎo)通性試驗(yàn)，而整個(gè)試驗(yàn)的難點(diǎn)在于接地阻抗測(cè)試，測(cè)量?jī)x器采用紅相8000型接地網(wǎng)變頻測(cè)試系統(tǒng)，該系統(tǒng)輸出功率最大為1 kW。測(cè)量山區(qū)接地網(wǎng)時(shí)若電流極選擇不合理，會(huì)造成回路阻抗過大，回路電流太小會(huì)引起誤差增大，接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則要求試驗(yàn)電流宜在3～20 A。

綜合考慮影響安吉變電站接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試因素，重點(diǎn)做好以下兩點(diǎn)：

（1）盡可能降低測(cè)試回路阻抗，否則注入電流太小會(huì)導(dǎo)致測(cè)試誤差增大；

（2）為了減小測(cè)試線路的互感影響，布線時(shí)電壓極線路和電流極線路盡可能分開。

2.2 試驗(yàn)方法

大型接地網(wǎng)采用相關(guān)試驗(yàn)規(guī)程推薦的電流—電壓表三極法測(cè)量，電流線和電位線布置示意見圖2。

圖2 接地電阻測(cè)量的三極法

為了減小工頻干擾的影響，測(cè)量采用變頻電源法，電源頻率在45～65 Hz范圍內(nèi)變化。根據(jù)各頻率點(diǎn)測(cè)量數(shù)據(jù)，擬合求取工頻接地阻抗值。

2.3 接地阻抗試驗(yàn)布線

為了對(duì)比接地阻抗測(cè)試結(jié)果，測(cè)試時(shí)分別采用夾角30°法和直線法布線，測(cè)量布線示意如圖3所示。

圖3 接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量回路布線示意

為了提高測(cè)量的準(zhǔn)確性，在用變頻法測(cè)量時(shí)，注入地網(wǎng)電流應(yīng)盡可能大，電流極選擇沿變電站北面放線，放線直線距離為2.3 km，落點(diǎn)在土壤較好的農(nóng)田處，打6根接地樁以降低臨時(shí)電流極接地電阻。夾角30°法測(cè)量時(shí)電壓極放線長(zhǎng)度與電流極相同，直線法測(cè)量時(shí)電壓極放線長(zhǎng)度為電流極放線長(zhǎng)度的0.618倍。

2.4 跨步電壓及接觸電壓試驗(yàn)布線

測(cè)量接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓時(shí)，電流極布置與接地阻抗測(cè)試相同，原理接線圖見4所示。

圖4 測(cè)量接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓的原理接線

跨步電壓測(cè)點(diǎn)選擇在變電站邊緣、主通道、500 kV GIS（氣體絕緣金屬封閉開關(guān)設(shè)備）、2號(hào)主變壓器（簡(jiǎn)稱主變）、1 000 kV GIS、4號(hào)主變等主要電氣設(shè)備處。跨步電壓計(jì)算：

式中：I為測(cè)量電流；Imax為最大入地短路電流；（Un-Un-1）為任意兩點(diǎn)間的跨步電壓測(cè)量值。

選擇變電站內(nèi)1 000 kV，500 kV，110 kV各設(shè)備區(qū)域內(nèi)的主要構(gòu)架和設(shè)備處，進(jìn)行接觸電壓的測(cè)量。接觸電壓：

式中：I為測(cè)量電流；Imax為最大入地短路電流；U測(cè)量為測(cè)量電壓。

2.5 一次設(shè)備接地引下線導(dǎo)通性測(cè)試

選定與接地網(wǎng)連接良好的設(shè)備接地引下線作為參考點(diǎn)，應(yīng)用直流雙臂電橋的原理，在被測(cè)電氣設(shè)備的接地引下線與參考點(diǎn)之間施加直流電流，用高內(nèi)阻電壓表測(cè)試由該電流所引起的電壓降，并計(jì)算被測(cè)電氣設(shè)備接地引下線與該參考點(diǎn)之間的直流電阻。

3 試驗(yàn)結(jié)果分析

3.1 接地阻抗試驗(yàn)

接地網(wǎng)接地阻抗第1次試驗(yàn)布線采用夾角30°法，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察的情況，試驗(yàn)布線見圖3電壓極1的方式所示，電壓極與接地極直線距離為2.3 km，電壓極和電流極分別與站內(nèi)電流注入點(diǎn)連線成夾角30°，電壓極和電流極2條試驗(yàn)線盡可能分開，試驗(yàn)回路注入電流約為3.4 A，回路阻抗為51.7 Ω，電源頻率由45～65 Hz變化，接地阻抗測(cè)試值見表1。測(cè)量結(jié)果在0.338～0.372 Ω之間，擬合得50 Hz時(shí)接地網(wǎng)接地阻抗值為0.352 Ω。電源頻率改變時(shí)，折算到相同電流幅值時(shí)，接地阻抗測(cè)試值變化很小，說明試驗(yàn)布線較合理，互感影響較小。

表1 測(cè)試夾角30°時(shí)接地阻抗測(cè)試值

為了驗(yàn)證夾角30°法測(cè)試結(jié)果，進(jìn)行了直線法測(cè)試，將電壓極線布線改到圖3電壓極2的方式，電壓極與接地極直線距離為1.43 km，電壓極和電流極與站內(nèi)電流注入點(diǎn)位于1條直線上，其他測(cè)試條件不變，測(cè)得的接地網(wǎng)接地阻抗值為0.371 Ω。

接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試在2種布線方式下測(cè)量值相差較小，考慮到直線法布線方式的局限性，會(huì)有互感的影響，接地網(wǎng)接地阻抗以夾角30°法測(cè)得值為準(zhǔn)。

3.2 跨步電壓、接觸電壓及導(dǎo)通性測(cè)試

安吉變電站內(nèi)地表跨步電壓最大值位于站內(nèi)東南角，最大跨步電壓值是1.78 V；最大接觸電壓位于安塘二線高壓電抗器C相處，最大值為0.81 V；均在導(dǎo)則[1]允許的跨步電壓和接觸電壓范圍內(nèi)。一次設(shè)備的接地引下線導(dǎo)通情況較好，測(cè)試值均小于50 mΩ。

4 結(jié)論

（1）安吉變電站接地網(wǎng)接地阻抗值為0.352 Ω，跨步電壓、接觸電壓及一次設(shè)備引下線導(dǎo)通性均滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）電壓極和電流極的2條試驗(yàn)接線間的互感對(duì)接地電阻結(jié)果影響較大，應(yīng)根據(jù)變電站附近道路、地形等情況，選擇合理的布線方式，盡可能分開，以減小互感的影響。

（3）高土壤電阻率地區(qū)接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量時(shí)，電流極選擇對(duì)接地電阻結(jié)果有影響，應(yīng)選在多土壤低電阻的位置，降低測(cè)試回路阻抗，增大測(cè)試電流以減小測(cè)量誤差。

[1]中華人民共和國(guó)電力工業(yè)部.DL/T 621-1997交流電氣裝置的接地[S].北京：中國(guó)電力出版社，1998.

[2]國(guó)家電網(wǎng)公司.Q/GDW 310-2009 1 000 kV電氣裝置安裝工程電氣設(shè)備交接試驗(yàn)規(guī)程[S].北京：中國(guó)電力出版社，2009.

[3]陳鵬云，朱慶翔，吳伯華，等.大型接地網(wǎng)測(cè)試技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].高電壓技術(shù)，2003，29（10）:18-21.

[4]金祖山，胡文堂，張軍，等.提高大型接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)量準(zhǔn)確性的方法和措施[J].水電能源科學(xué)，2005，23（5）: 76-77.

[5]中華人民共和國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì).DL/T 475-2006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則[S].北京：中國(guó)電力出版社，2006.

（本文編輯：楊勇）

Test of Grounding Characteristic Parameters of Grounding Networks of 1 000 kV Anji Substation

CAO Junping1，LIU Haojun1，DONG Xuesong1，YU Miao1，LI Shuai2
（1.State Grid Zhejiang Electric Power Research Institute，Hangzhou 310014，China；2.State Grid Xiangshan Power Supply Company，Ningbo Zhejiang 315700，China）

The paper analyzes characteristics of grounding networks of 1 000 kV Anji substation.By use of reasonable conductor arrangement，test of grounding characteristic parameters of grounding networks is carried out；besides，test results of ground impedance in intersection angle arrangement and straight line arrangement are compared.Influencing factors of the test results are summarized，which accumulates experience for test of grounding characteristic parameters of grounding networks in UHV power transfer projects.

ultra-high voltage；substation；grounding network；ground resistance

TM862

B

1007-1881（2015）01-0017-03

2014-07-23

曹俊平（1986），男，工程師，從事電氣設(shè)備檢修試驗(yàn)工作。