地网冲击电位升及其分布的测量

The measurement of impulse potential-rise and distribution of grounding grid

WANG Huibo YANG Lin

（1.School of Electrical and Information, Xi Hua University, Chengdu 610039 2.Sichuan Electric Power Testing & Research Institute, Chengdu 610071） Abstract: An impulse current generator with low power was used to measure the grounding grid impulse characteristic in 110kV substation field test. The impulse potential-rise of grounding grid excited by different amplitude of impulse currents was measured. Furthermore, analyses the dynamic time-varying and the leaking regularity of grounding grid. At last, plot the impulse potential distribution of grounding grid based on the test date .

Keywords: impulse current generator grounding grid impulse potential distribution

1引言

冲击电流或雷电流通过接地体时，其地中流散情况要比工频或直流情况要复杂的多。冲击电流的幅值可能很大，会引起土壤放电，而且冲击电流或雷电流的等值频率比工频要高的多，使得地网的电感效应非常明显，导致冲击电流在地网网格上各点的分布极不均匀，网格上各点的电位分布相差也很大。准确测量接地网在冲击电流作用下散流特性及电位分布对人员安全及二次设备安全运行起着十分得要的作用。如果忽略土壤局部火花放电效应，则可采用便携式小功率冲击发生器进行试验，在不影响研究接地网冲击散流特性及冲击阻抗特性情况下，试验测得冲击电位升为保守结果（冲击大电流作用下土壤火花放电将增大土壤泄流面积，提高散流效果）。

目前，接地装置冲击试验的研究方法分为真型试验和模拟试验。真型试验是对实际中采用的接地装置进行冲击试验。它可以直接得到接地装置的真实的冲击特性。但是这需要很大容量的冲击电流发生器和宽广的试验场地。这一方面在经济上费用很高，另一方面在技术上也比较困难。模拟试验是采用量纲相似原理，通过实验室等比例缩小试验的方法模拟雷电作用时接地装置的散流特性[1-2] 12。模拟的环境和真实的环境差别很大，故以上两方法都很难准确反映地网的冲击特性。

本文采用产生电流幅值20－50A，波头时间低于10μs的冲击电流的冲击发生器对运行中的变电站地网进行冲击接地试验。测得不同幅值冲击电流作用下地网内外各点冲击电位升暂态波形，分析了其动态时变性，并绘出了地网冲击电位分布图。

2冲击接地电阻测量原理

冲击电流法测量接地电阻是利用冲击电流发生器产生模拟的雷电流(波头时间低于10μs、

放电时间30μs~70μs的冲击电流）作为测试电流注入接地体（或接地网）,然后经数据采集装置得到接地体（或接地网）电压、电流信号并经串口传输到PC软件分析平台上进行计算分析。将信号波形FFT变换到频域,从而实现频域内冲击接地电阻的计算,最后采用频谱法计算得到电阻和感性分量。测量原理如图1所示。

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图1 冲击电流测量原理框图

冲击电流发生器电源采用220 V交流供电电源，经倍压整流电路对主电容充电(可外接电容增加放电能量)，电压计量装置及可控硅分别控制放电能量和电路的导通，通过调节可调电阻和电感得到所需的冲击电流波形(不同幅值、波头时间、放电时间)。分压电阻和分流电阻采用无感电阻以增强装置的抗干扰能力。

3现场回路布置

3.1测量回路

接地网冲击电位分布试验测试图如图2所示。G为主变接地引下线，与地网（参考电位零点）连接。C为辅助电流极，可选择变电站中的输电杆塔接地体，烟囱独立接地网或单独接地体等作为C点，以建立冲击电流在大地中的传导回路和模拟冲击电流在接地体的散流情况及对地网电位分布，本文试验选择独立垂直接地体。P为电压极，电压极P应尽量布置于GC直线上，因为回路中电流主要从CG侧回流。本试验中G、C间距取约为200m,电流极C距地网边缘约80m。试验连接导线均选择屏蔽线，且单端接于公共参考点G。试验时，冲击电流发生器电源采用220V交流供电电源，经倍压整流电路对主电容充电（亦可外接电容增加放电能量）充电至预先设定的试验电压后自动触发放电。示波器CRO1，CRO2分别同时记录电压（等效转换为电流）及不同电压极上的冲击电位升。示波器高压差分探头量程为-2600～2600V，可直接测量回路中任意两点电位差。