張春龍,李春影,張衛(wèi)星,齊海超,李鵬飛
(黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護(hù)中心,黑龍江哈爾濱150030)
風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)接地阻抗檢測(cè)技術(shù)研究
張春龍,李春影,張衛(wèi)星,齊海超,李鵬飛
(黑龍江省雷電災(zāi)害預(yù)警防護(hù)中心,黑龍江哈爾濱150030)
接地阻抗是衡量風(fēng)力發(fā)電站接地系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)指標(biāo)之一。準(zhǔn)確測(cè)量接地阻抗值,對(duì)接地網(wǎng)防雷安全性評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。本文通過異頻測(cè)試法,采用0.618的布線方式,利用大型地網(wǎng)接地裝置電阻測(cè)試儀對(duì)黑龍江省某風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)的接地阻抗進(jìn)行測(cè)試,從而對(duì)風(fēng)力發(fā)電站大地網(wǎng)接地阻抗的檢測(cè)進(jìn)行技術(shù)研究。通過測(cè)試結(jié)果發(fā)現(xiàn)采用大型地網(wǎng)接地裝置異頻法對(duì)于發(fā)電站的接地阻抗測(cè)試具有很好的抗干擾能力,值得推薦使用。
發(fā)電站;大地網(wǎng);接地阻抗
風(fēng)力發(fā)電站接地可靠性是整個(gè)發(fā)電站內(nèi)各種電氣設(shè)備安全運(yùn)行以及工作人員人身安全的重要保障,因此要想保證發(fā)電站安全運(yùn)行,關(guān)鍵在于提高發(fā)電站接地系統(tǒng)的可靠性[1]。而發(fā)電站的接地阻抗值是表征接地系統(tǒng)安全性的重要技術(shù)指標(biāo)之一。接地阻抗值的測(cè)量準(zhǔn)確性直接影響對(duì)于地網(wǎng)安全性的評(píng)價(jià)。由于大部風(fēng)力發(fā)電站建在山區(qū),復(fù)雜的下墊面給接地阻抗準(zhǔn)確測(cè)量增加了很大的難度[2]。隨著國家對(duì)新能源的逐漸重視,黑龍江省的風(fēng)力發(fā)電站的數(shù)量逐年增加,每年都會(huì)出現(xiàn)由于雷擊導(dǎo)致的風(fēng)機(jī)損壞的事故發(fā)生,為了保證發(fā)電站的安全和可靠運(yùn)行要求接地阻抗值盡可能低。目前黑龍江省對(duì)于風(fēng)力發(fā)電站的大型地網(wǎng)檢測(cè)常出現(xiàn)使用4102常規(guī)接地電阻表進(jìn)行作業(yè),由于地網(wǎng)面積較大,并且存在各種電能傳輸裝置的干擾,因此導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確,對(duì)發(fā)電站的接地檢測(cè)造成了嚴(yán)重的安全隱患。本文通過分析黑龍江省某大型風(fēng)力發(fā)電站接地網(wǎng)的檢測(cè)過程,期望分析結(jié)果對(duì)風(fēng)力發(fā)電行業(yè)防雷安全工作提供相應(yīng)的技術(shù)指導(dǎo)。
大型接地裝置是指電壓等級(jí)大于等于110 kV變電所的接地裝置,裝機(jī)容量在200 MW火電廠和水電廠的接地裝置,或者等效面積在5000 m2以上的接地裝置。大型地網(wǎng)的接地測(cè)試與普通接地裝置的測(cè)試過程有很大不同,但其本質(zhì)的方法沒有區(qū)別,應(yīng)用的也是電流電壓法測(cè)量接地裝置特性參數(shù),布線方式采用四線法。由于大地網(wǎng)的面積較大,一般直徑為幾百米,所以其測(cè)量時(shí)的工作量也較大。注意:大地網(wǎng)接地測(cè)試的結(jié)果為接地阻抗,它是一個(gè)復(fù)數(shù),實(shí)部稱為電阻,虛部稱為電抗。風(fēng)力發(fā)電站整個(gè)站區(qū)內(nèi)的風(fēng)機(jī)主體和變壓器的接地都是通過有效的電氣連接形成大型接地網(wǎng)。
以黑龍江省某風(fēng)力發(fā)電站大型地網(wǎng)的檢測(cè)為例進(jìn)行分析。
3.1 異頻測(cè)試法
選擇的測(cè)試儀器為異頻大型地網(wǎng)接地裝置測(cè)試儀,最大測(cè)試電流為30 A,可用來測(cè)量接地阻抗很小的大型地網(wǎng)。該儀器采用異頻交流電源,具有很強(qiáng)的抗干擾性能和較高的測(cè)量精度,適用于帶有高壓電磁環(huán)境場(chǎng)所的接地阻抗測(cè)量。
測(cè)試選用異頻測(cè)試法,選用的測(cè)試頻率與工頻電源頻率相差最大為5 Hz,測(cè)量頻率在測(cè)試過程中可在45-55 Hz區(qū)間進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整步級(jí)為1 Hz。使用50 Hz工頻頻率以外的異頻測(cè)試可有效消除電磁干擾,經(jīng)過濾波器進(jìn)行濾波處理,輸出真實(shí)可靠的測(cè)量數(shù)據(jù)。
3.2 使用0.618直線法進(jìn)行布線
3.2.1 布線原理
通過查看設(shè)計(jì)圖紙,找出大地網(wǎng)的具體分布情況,使用GPS定位儀測(cè)量地網(wǎng)的最大對(duì)角線長度記為D。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查情況和試驗(yàn)環(huán)境條件,依據(jù)中華人民共和國電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T 475-2006《接地裝置工頻測(cè)試導(dǎo)則》[3]要求,確定測(cè)量?jī)x器的安放位置、接地裝置測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)、電流測(cè)試極和電位測(cè)試極的位置,并進(jìn)行標(biāo)記。
選擇0.618直線法進(jìn)行測(cè)量,電流測(cè)試極、電位測(cè)試極、被測(cè)接地裝置三者呈直線分布。電流測(cè)試極C與被測(cè)接地裝置邊緣的距離dCG應(yīng)為接地網(wǎng)對(duì)角線總長度的5倍即5D,電位測(cè)試極P與被試接地裝置邊緣的距離dPG為0.618dCG。電流線和電位線均采用銅導(dǎo)線,電流線線徑≥4 mm2,電位線線徑≥2.5 mm2。
3.2.2 電流測(cè)試極C位置的選定
選擇在距測(cè)試區(qū)地網(wǎng)邊緣合適距離處的位置打入4根長度為1 m的金屬電極,深度≥0.5 m,4根電極形成一個(gè)環(huán)形小接地網(wǎng),再用金屬連接導(dǎo)線將4根金屬電極連成一個(gè)正方形的閉合微型電流地網(wǎng)以減小回路電阻。通過增大電流接地極與土壤的接觸面積來減小電流極的接地電阻,保證電流極與大地的有效電氣連接,從而保證了整個(gè)電流回路阻抗足夠小,設(shè)備輸出足夠大的電流。
3.2.3 電位測(cè)試極P位置的選定
首先將電位測(cè)試極的位置設(shè)置在電流測(cè)試極到待測(cè)地網(wǎng)邊緣處0.618倍距離位置,然后在此位置前后移動(dòng)三次,每次移動(dòng)距離為電流測(cè)試線長度的5%左右,測(cè)量電位測(cè)試極與被測(cè)接地裝置之間的電壓,保證三次測(cè)量值相互間的相對(duì)誤差小于5%,把中間位置確定為測(cè)量用的電位測(cè)試極P,在此位置打入一根1.5 m長的金屬棒作為整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)的電位測(cè)試極,深度≥0.5 m。
連接后,檢查電流測(cè)試極C和電位測(cè)試極P連接是否良好,確保測(cè)試設(shè)備外殼已進(jìn)行良好獨(dú)立接地,選擇電流注入點(diǎn)即可以開始測(cè)量。
3.3 測(cè)試過程與結(jié)果
將風(fēng)機(jī)主變測(cè)試點(diǎn)作為直線法的基準(zhǔn)測(cè)試點(diǎn),在接地電阻測(cè)試儀完成自檢后,對(duì)主變測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行5次測(cè)量,測(cè)試過程中電流選用6 A,輸入電壓為380 V,測(cè)試頻率選用50±5 Hz、50±4 Hz、50±3 Hz、50±2 Hz、50±1 Hz,接地阻抗測(cè)量結(jié)果如表1所示。
表1 主變接地阻抗檢測(cè)結(jié)果
通過5次測(cè)試結(jié)果分析可知:隨著測(cè)試頻率的改變,接地阻抗的測(cè)試結(jié)果變化很大,不同頻率下的接地阻抗值是不同的。
(1)在實(shí)際的測(cè)試工作中,必須注意測(cè)量導(dǎo)線的布置情況,測(cè)試回路應(yīng)盡量避開河道;遠(yuǎn)離地下金屬管道和高壓輸電線路,以減少測(cè)量誤差。在放線時(shí),電流線和電位線應(yīng)保持一定間隔距離,以最大限度減小導(dǎo)線互感對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響。
(2)在進(jìn)行測(cè)試作業(yè)時(shí),必須注意檢測(cè)工作人員的人身安全。大型地網(wǎng)測(cè)試是通過向回路注入交流電流進(jìn)行測(cè)試,電流大小為安培量級(jí),一旦發(fā)生漏電事故,后果不堪設(shè)想。當(dāng)工作人員進(jìn)入工作現(xiàn)場(chǎng)時(shí),必須采取高壓電氣作業(yè)防護(hù)措施,在作業(yè)區(qū)電流極周圍應(yīng)拉警戒線或放置高壓危險(xiǎn)警示牌,以提醒行車或者行人避讓。
(3)當(dāng)發(fā)現(xiàn)測(cè)試結(jié)果與以往測(cè)試結(jié)果有明顯增大或者減小時(shí),應(yīng)改變電極的布置方向,或增大電極的距離,重新進(jìn)行測(cè)試。
在進(jìn)行接地阻抗測(cè)量時(shí),要結(jié)合實(shí)際情況,選擇合適的測(cè)量方法和接地方式。由于大型地網(wǎng)干擾信號(hào)多,所以檢測(cè)必須使用具有抗干擾能力強(qiáng)的測(cè)試儀器。實(shí)踐證明,采用了異頻抗干擾技術(shù)的大型地網(wǎng)接地裝置測(cè)試儀具有極強(qiáng)的抗干擾能力,能在強(qiáng)干擾環(huán)境下準(zhǔn)確測(cè)得數(shù)據(jù),解決了傳統(tǒng)接地測(cè)試方法的一些弊端,值得在風(fēng)力發(fā)電站的防雷安全檢測(cè)中推廣應(yīng)用。
[1]張泉鋒,李萍,龔偉,等.水利發(fā)電站大地網(wǎng)接地電阻檢測(cè)技術(shù)研究[J].技術(shù)與市場(chǎng),2014,21(7):53-55.
[2]楊曉玲.大型水電站接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試[J].機(jī)電工程技術(shù),2013,42(12):58一61.
[3]DL/4T75一2006,接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則[M].北京:中國電力出版社,2006.
1002-252X(2016)04-0038-02
2016-9-1
張春龍(1986-),男,黑龍江省依安縣人,南京信息工程大學(xué),博士生,工程師.