接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)實驗測試探析

趙榮普，張國志

（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司昆明供電局，云南昆明，650000）

隨著時代的不斷發(fā)展，人們對于電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的要求也在不斷的提升，想要確保電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，就需要讓接地網(wǎng)滿足其運(yùn)行的要求。于是，對于接地網(wǎng)結(jié)構(gòu)實驗的測試就顯得至關(guān)重要，而這一點(diǎn)也是需要在今后的研究之中重點(diǎn)分析與考慮的環(huán)節(jié)。

1 對接地網(wǎng)安全產(chǎn)生影響的主要因素

針對輸電線路接地網(wǎng)而言，對于其安全性產(chǎn)生影響的因素較多，不僅包含了內(nèi)在的因素，同時也包含了外部因素。這一部分問題不僅僅只有地表電位分布、接地阻抗、接觸電勢、跨步電壓等諸多老問題，同時也會出現(xiàn)較多的新問題。按照目前電力系統(tǒng)的主要行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，對于接地網(wǎng)安全性能的判斷，一般會選擇土壤電阻率、接地電阻率、接觸電勢等一系列的方法進(jìn)行分析。在我國，接地網(wǎng)一般會考慮到圓鋼、扁鋼等鋼制材料的使用，但是在南方以及東部沿海區(qū)域，由于存在嚴(yán)重的地網(wǎng)腐蝕的問題，所以，就會直接給接地性能帶來直接的影響，甚至還可能出現(xiàn)短路或者是虛接的問題，進(jìn)而影響到系統(tǒng)的安全運(yùn)行，輸電線路在每一年都需要開展土壤電阻率以及接地電阻的測試，不過也僅僅是這一部分指標(biāo)的通過，其無法對接地網(wǎng)整體的性能進(jìn)行判斷。一旦出現(xiàn)故障，接地網(wǎng)本身是否能夠承受故障電流的泄放、雷擊沖擊，都不能進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷。所以，我們在實際的操作之中還需要做好接地網(wǎng)試驗的模擬，本文選自缺陷實驗?zāi)M，希望通過這樣的方式，可以對其進(jìn)行準(zhǔn)確的判斷，以便后續(xù)的安全性有所保障。

2 診斷接地網(wǎng)導(dǎo)體缺陷位置和狀態(tài)的判據(jù)和方法

對于接地網(wǎng)導(dǎo)體缺陷位置以及具體的狀態(tài)進(jìn)行診斷，還需要考慮到對應(yīng)的判據(jù)以及方法的合理使用，一般來說，我們就需要對各個方面的情況進(jìn)行分析與考慮。正常情況下，平行于電流方向的導(dǎo)體地表面Bx的變化較平緩，一般不出現(xiàn)突變和明顯跌落。當(dāng)接地網(wǎng)導(dǎo)體局部出現(xiàn)嚴(yán)重變細(xì)斷裂或斷點(diǎn)缺陷后，造成地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度在鄰近區(qū)域變化明顯或跌落，且跌落程度不同，接地網(wǎng)導(dǎo)體缺陷狀態(tài)不同，改變了正常時的分布特征，這就為診斷提供了判據(jù)。

缺陷診斷的步驟為：

（1）通過接地網(wǎng)的兩條下引導(dǎo)體線，向接地網(wǎng)注入一定頻率的正弦波電流，觀察測量系統(tǒng)采集信號的情況，調(diào)整電流和測量系統(tǒng)增益等參數(shù)至適宜值；

（2）移動載有磁感應(yīng)強(qiáng)度測量系統(tǒng)的測量小車，自動測量接地網(wǎng)地表面的磁感應(yīng)強(qiáng)度并記錄下相應(yīng)的位置坐標(biāo)；

（3）匯總、處理測量數(shù)據(jù)，獲得接地網(wǎng)地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的整體分布特征；

（4）對測量結(jié)果進(jìn)行分析，根據(jù)磁感應(yīng)強(qiáng)度有無明顯突變和跌落以及位置坐標(biāo)，判斷對應(yīng)接地網(wǎng)缺陷導(dǎo)體的狀態(tài)和位置。

3 模擬接地網(wǎng)缺陷實驗

圖1為接地網(wǎng)缺陷診斷的模擬實驗，在點(diǎn)M位置上朝著接地網(wǎng)注入300Hz正弦波電流，然后利用100m的地表回流線，通過點(diǎn)N再將其引回。通過注入電流以及測量系統(tǒng)增益等一系列的參數(shù)調(diào)整，確保其達(dá)到最佳，在這一時刻，其實際的注入電流為20A。在圖1的P點(diǎn)位置上，主要是進(jìn)行三種缺陷狀態(tài)的合理模擬：第一，鋸斷；第二，在斷口的位置上，采用1mm直徑的銅導(dǎo)線進(jìn)行相互的連接。第三，在斷口的位置上，針對1mm直徑的銅導(dǎo)線，選擇1Ω電阻的接入[3]。

圖1 模擬缺陷實驗

圖2 地表面磁場分布

針對正常情況下以及三種缺陷狀態(tài)模擬的四種狀態(tài)下，確保其實際的電流注入以及測量系統(tǒng)的參數(shù)沒有任何的變化，通過測量小車裝載的磁感應(yīng)強(qiáng)度測量系統(tǒng)，然后按照x x＝ 0，3，6，9，12，15，18，21，24，27，30m 的 直線，保持與y防線共享會的垂直，從而測量其地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度的實際分量，同時將位置的實際坐標(biāo)值記錄下來。按照數(shù)據(jù)測量的實際結(jié)果，分別可以獲取整體性的地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布規(guī)律，具體見圖2。

按照實際的分布情況來分析，當(dāng)處于正常狀態(tài)下，y方向試驗接地網(wǎng)上面的地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度分量，不會有明顯的跌落或者是突變的情況出現(xiàn)。在對接地網(wǎng)缺陷加以模擬之后。就可以從圖2之中的（b）、（c）和（d）紅色圓形區(qū)域位置處了解，當(dāng)x=18m，y=12-18m的時候，都會有明顯的跌落現(xiàn)象的出現(xiàn)，通過初步的分析判斷之后，就表示其存在缺陷。在通過進(jìn)一步的分析，對于上述結(jié)果的可靠性加以驗證，主要是利用同一模擬條件下的實驗接地網(wǎng)進(jìn)行仿真計算處理，并且對比當(dāng)x=18m位置上的地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度分布情況，經(jīng)過實驗與仿真結(jié)果處理之后，具體情況見圖3。

圖3 實驗與仿真結(jié)果的比較

通過圖3（a）可以看出，在處于正常的運(yùn)行狀態(tài)下，其實驗結(jié)果與仿真結(jié)果是基本上一致的，不會有明顯的突變情況出現(xiàn)。經(jīng)過圖3的（b）和（d）在y=15m的區(qū)域之中，當(dāng)存在嚴(yán)重的腐蝕情況以及斷點(diǎn)情況之下，就會明顯的降低這一位置上的磁感應(yīng)強(qiáng)度，甚至直接趨于0，這與實驗結(jié)果是能夠相互匹配的；通過圖3（c）的結(jié)果分析，當(dāng)處于腐蝕變細(xì)的前提條件下，就會出現(xiàn)地表面磁感應(yīng)強(qiáng)度明顯跌落的情況，大概會有100nT的降低，其下降的幅度也要小于斷裂的狀態(tài)，這和實驗的結(jié)果之間也會存在的一定的差異性，這主要是因為在1mm的銅導(dǎo)線接入之后，就會有接觸電阻的存在，并且在計算的時候沒有對齊進(jìn)行合理的分析所引起的，但是其實際的結(jié)果與仿真的結(jié)果是一本一樣的，都有一定的跌落情況出現(xiàn)。

實驗與仿真計算磁感應(yīng)強(qiáng)度在整體的分布和局部的變化特征都是基本一樣的，通過進(jìn)一步的驗證分析之后，就可以確定上述的診斷是完全正確的。同時，經(jīng)過實驗結(jié)果的分析，發(fā)現(xiàn)在曲線的局部位置上出現(xiàn)了小的突起或者是跌落的現(xiàn)象，這主要是因為在進(jìn)行實驗測量的時候，小車偶爾會出現(xiàn)偏斜的情況，這樣就導(dǎo)致傳感器線圈平面出現(xiàn)的偏離，這樣就會導(dǎo)致測量誤差的出現(xiàn)，不過因為其實際的變化量不大，所以不會影響整體的磁感應(yīng)強(qiáng)度的分布，并且對于診斷結(jié)果也不會帶來太大的影響[4]。

4 結(jié)語

總而言之，希望通過本文對于缺陷實驗的分析，能夠?qū)拥鼐W(wǎng)結(jié)構(gòu)整體的實驗測試有一定的幫助作用，最終滿足接地網(wǎng)的實際需求。