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電力技術
變電站接地網接地特性參數檢測裝置
時間：2023-02-28
中試控股技術研究院魯工為您講解： 變電站接地網接地特性參數檢測裝置
ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀
參考標準：DL/T 475-2017
ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀用來做什么試驗的：用于精確測量大型接地網接地阻抗、接地電阻、接地電抗、場區地表電位梯度、接觸電位差、接觸電壓、跨步電位差、跨步電壓、轉移電位、接地引下線導通電阻、土壤電阻率等接地特性參數的軟硬件系統。采用逐點變頻，抗干擾極強，能在強干擾環境下準確測得工頻50Hz下的數據。系統輸出功率大（2-20KW），電壓高(0-1000V)，輸出電流大（0-50A），不會引起測試時接地裝置的電位過高，同時它還具有極強的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進行測量
在配電線路和變臺上采用金屬氧化物避雷器代替FS-10閥型避雷器，放電效果好，可以耐多重雷擊，絕緣擊穿率低，運行穩定。
1. 引言
接地變壓器主要應用在無中性點或中性點未引出的三相電力系統中,為系統提供的人為的中性點,因此也稱作中性點耦合器。通過該變壓器提供的中性點，系統可以采用直接接地、電阻接地、消弧線圈接地等接地形式，達到限制單相接地故障電流和抑制非故障相電壓升高的目的。
接地變壓器根據其所在的電力系統的運行狀況和變電所的需求不同，有不同的結構形式，制造廠通常是根據客戶提出的實際需求進行設計，現有資料對接地變壓器的試驗介紹較少，本文結合不同情況下接地變壓器的運行狀態，對接地變壓器的溫升試驗進行簡單分析和探討。
2.中試控股詳細講解運行狀態與溫升試驗
2.1 規定了額定持續中性點電流且帶有二次繞組的接地變壓器
中試控股詳細講解如圖一所示，該類接地變壓器在用戶在采購時根據系統的三相負荷的情況估算了中性點的電位偏移，并結合采用的中性點接地方式給出了額定持續中性點電流的數值，要求接地變壓器在該持續電流下正常運行。
另外考慮到變電所所用電源的要求，增加了二次繞組，在系統正常情況下接地變壓器的運行方式主要包括三相負荷平衡中性點不發生偏移的正常狀態、三相負荷不平衡的中性點偏移狀態，二次側帶額定負載的狀態。
三相負荷平衡的正常狀態下，接地變系統中性點電位接近于地電位，一次繞組中僅流過很小的勵磁電流，接地變壓器所產生的損耗為鐵芯的損耗和很小的一次繞組直阻損耗，在這種情況下僅鐵損使溫升升高，繞組對油的溫升幾乎等于零。
如果系統三相負荷不平衡導致中性點電位發生偏移，該電位的存在將在接地回路中產生一個持續的零序電流，該電流將在的接地變壓器一次繞組中產生電阻損耗以及零序磁通在器身中產生的附加損耗，如果接地變壓器二次側帶有負載，還需要在以上兩種運行狀態的同時考慮低壓側負載電流在二次繞組中產生的直阻損耗和附加損耗對繞組和變壓器油溫升的影響。
以上運行形式中正常狀態和中性點偏移狀態不會同時出現，二次側帶負載狀態可能與任意狀態進行疊加，因此溫升試驗要考慮以上各種組合中Zui嚴酷的組合。
例如一臺接地變壓器技術參數如下表：
針對此變壓器，溫升試驗以按如下步驟進行：
1. Zui大總損耗階段油頂溫升和油平均溫升的測量
本階段試驗的難點是Zui大總損耗的確定，由于該產品規定了額定中性點持續電流為70A，因此要考慮到在流過該電流的同時變壓器二次側帶有200kVA額定負載的情況。此時變壓器的損耗應包括如下三部分：
1) 70A額定持續中性點電流在變壓器內部產生的損耗PkN(75℃)。
2) 高壓側的電網電壓在變壓器上產生的空載損耗P0。
3) 低壓側的負載電流在低壓繞組產生的直阻損耗Pr（75℃）
此階段需要注意的有如下兩點：
1、額定持續中性點電流下產生的損耗需要以實測值為準。溫升試驗開始前，將二次繞組開路，高壓繞組ABC-O之間施加額定持續中性點電流70安培，測量得到損耗PkN，按負載試驗折算方法折算至參考溫度75℃。
2、Pr（75℃）為低壓繞組的在額定負載電流288.7A下產生的直阻損耗。由于低壓負載電流所需要的高壓側電流3.5A已經包含在每相70/3的電流內，因此此處不能直接使用負載試驗測量的負載損耗，否則將使高壓直阻損耗重復施加，導致溫升測量結果偏高。
根據以上數據，第一階段試驗施加的Zui大總損耗為
總損耗數據確定之后，按圖二對變壓器進行加電：
其它關于溫升試驗的要求參照GB1094.2，該階段結束后得到變壓器油頂層溫升和油平均溫升。
2. 降至額定電流下高壓繞組銅油溫差的確定
此階段的試驗要點是高壓側額定電流的確定，GB1094.6-2011第10.9.6.1條規定該階段的電流應包括額定持續中性點電流與二次繞組額定容量相應的高壓電流之和的電流。針對本例，與二次繞組額定容量相對應的高壓繞組相電流為3.5A，因此此階段施加的試驗電流：
降至該電流持續一小時，測量高壓繞組BO的熱電阻，得到高壓繞組的銅油溫差進而得到高壓繞組的溫升。
3. 低壓繞組銅油溫差的確定
此階段的試驗可以把接地變壓器看做是一臺配電變壓器，溫升試驗采用短路法，將低壓繞組短路，高壓側三相對稱施加對應于二次側額定容量的額定電流3.5安培，試驗持續時間一小時。
測量低壓繞組的熱電阻和油平均溫度，計算得到低壓繞組的銅油溫差，將該銅油溫差值與第一階段試驗測得的Zui大總損耗下的油平均溫升相加，即可得到低壓繞組的繞組溫升。
2.2 規定了額定持續中性點電流不帶有二次繞組的接地變壓器
此類型變壓器的運行狀態包括了第一類接地變壓器的前兩種運行情況即正常狀態和中性點偏移狀態，因此借用上面的例子，溫升試驗應測試的是中性點偏移狀態，試驗參數如下：
Zui大總損耗階段Pmax= PkN(75℃)+ P0
ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀
參考標準：DL/T 475-2017
ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀用來做什么試驗的：用于精確測量大型接地網接地阻抗、接地電阻、接地電抗、場區地表電位梯度、接觸電位差、接觸電壓、跨步電位差、跨步電壓、轉移電位、接地引下線導通電阻、土壤電阻率等接地特性參數的軟硬件系統。采用逐點變頻，抗干擾極強，能在強干擾環境下準確測得工頻50Hz下的數據。系統輸出功率大（2-20KW），電壓高(0-1000V)，輸出電流大（0-50A），不會引起測試時接地裝置的電位過高，同時它還具有極強的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進行測量
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ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀
前在電力系統中，大地網接地電阻測試儀的測試目前主要采用工頻大電流三極法測量。為了防止電網運行時產生的工頻干擾，提高測量結果的準確性，絕緣預防性試驗規程規定：工頻大電流法的試驗電流不得小于30A。由此，就出現了試驗設備笨重，試驗過程復雜，試驗人員工作強度大，試驗時間長等諸多問題。
大地網接地電阻測試儀（中試控股集團），采用了新型變頻交流電源，并采用了微機處理控制和信號處理等措施，很好的解決了測試過程中的抗干擾問題，簡化了試驗操作過程，提高了測試結果的精度和準確性，大大降低了試驗人員的勞動強度和試驗成本。
本儀器適用于測試各類接地裝置的工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、等工頻特性參數以及土壤電阻率。可測變電站地網（4Ω）、水火電廠、微波站（10Ω）、避雷針（10Ω）多用機型。本儀器采用異頻抗干擾技術，能在強干擾環境下準確測得工頻50Hz下的數據。測試電流最大5A，不會引起測試時接地裝置的電位過高，同時它還具有極強的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進行測量。
二、性能特點
1、測量的工頻等效性好。測試電流波形為正弦波，頻率僅與工頻相差為5Hz，使用45Hz 和55Hz 兩種頻率進行測量。
2、抗干擾能力強。本儀器采用異頻法測量，配合現代軟硬件濾波技術，使得儀器具有很高的抗干擾性能，測試數據穩定可靠。
3、精度高。基本誤差僅0.005Ω，可用來測量接地阻抗很小的大地網。
4、功能強大。可測量電流樁，電壓樁，接地電阻，跨步電壓，接觸電壓。
5、操作簡單。全中文菜單式操作，直接顯示出測量結果。
6、布線勞動量小，無需大電流線。
三、技術指標
1、測量范圍：0～150Ω（含電流樁阻抗）
2、分 辨 率：0.001Ω
3、測量誤差：±（讀數×2％+0.002Ω）
4、最大輸出電壓：AC 400V(45Hz、55Hz，雙頻，正弦波)
5、最大輸出電流：AC 5A(45Hz、55Hz，雙頻，正弦波)
6、電流輸出檔位：共9檔。
7、抗干擾能力：抗工頻50Hz電壓10V
8、土壤電阻率測量范圍：0-999.9Ω/M，精度：±2%，分辨率：0.01Ω/M
9、測量線要求：電流線銅芯截面積≥1.5mm2
電壓線銅芯截面積≥1.0mm2
10、供電電源：AC 220V±10％，50Hz
11、外形尺寸：440×350×210mm3
12、儀器重量：30kg
ZSDW-5A大地網接地電阻測試儀適用于測試各類接地裝置的工頻接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓、等工頻特性參數以及土壤電阻率。本儀器采用異頻抗干擾技術，能在強干擾環境下準確測得工頻50Hz下的數據。測試電流大5A，不會引起測試時接地裝置的電位過高，同時它還具有極強的抗干擾能力，故可以在不停電的情況下進行測量。
測量的工頻等效性好。測試電流波形為正弦波，頻率僅與工頻相差為5Hz，使用45Hz 和55Hz 兩種頻率進行測量；抗干擾能力強。異頻大地網接地電阻測試儀采用異頻法測量，配合現代軟硬件濾波技術，使得儀器具有很高的抗干擾性能，測試數據穩定可靠；精度高。基本誤差僅0.005Ω，可用來測量接地阻抗很小的大型地網；功能強大。可測量電流樁，電壓樁，接地電阻，跨步電壓，接觸電壓；操作簡單。全中文菜單式操作，直接顯示出測量結果；布線勞動量小，無需大電流線。
在配電線路和變臺上采用金屬氧化物避雷器代替FS-10閥型避雷器，放電效果好，可以耐多重雷擊，絕緣擊穿率低，運行穩定。
1. 引言
接地變壓器主要應用在無中性點或中性點未引出的三相電力系統中,為系統提供的人為的中性點,因此也稱作中性點耦合器。通過該變壓器提供的中性點，系統可以采用直接接地、電阻接地、消弧線圈接地等接地形式，達到限制單相接地故障電流和抑制非故障相電壓升高的目的。
接地變壓器根據其所在的電力系統的運行狀況和變電所的需求不同，有不同的結構形式，制造廠通常是根據客戶提出的實際需求進行設計，現有資料對接地變壓器的試驗介紹較少，本文結合不同情況下接地變壓器的運行狀態，對接地變壓器的溫升試驗進行簡單分析和探討。
2.中試控股詳細講解運行狀態與溫升試驗
2.1 規定了額定持續中性點電流且帶有二次繞組的接地變壓器
中試控股詳細講解如圖一所示，該類接地變壓器在用戶在采購時根據系統的三相負荷的情況估算了中性點的電位偏移，并結合采用的中性點接地方式給出了額定持續中性點電流的數值，要求接地變壓器在該持續電流下正常運行。
另外考慮到變電所所用電源的要求，增加了二次繞組，在系統正常情況下接地變壓器的運行方式主要包括三相負荷平衡中性點不發生偏移的正常狀態、三相負荷不平衡的中性點偏移狀態，二次側帶額定負載的狀態。
三相負荷平衡的正常狀態下，接地變系統中性點電位接近于地電位，一次繞組中僅流過很小的勵磁電流，接地變壓器所產生的損耗為鐵芯的損耗和很小的一次繞組直阻損耗，在這種情況下僅鐵損使溫升升高，繞組對油的溫升幾乎等于零。
如果系統三相負荷不平衡導致中性點電位發生偏移，該電位的存在將在接地回路中產生一個持續的零序電流，該電流將在的接地變壓器一次繞組中產生電阻損耗以及零序磁通在器身中產生的附加損耗，如果接地變壓器二次側帶有負載，還需要在以上兩種運行狀態的同時考慮低壓側負載電流在二次繞組中產生的直阻損耗和附加損耗對繞組和變壓器油溫升的影響。
以上運行形式中正常狀態和中性點偏移狀態不會同時出現，二次側帶負載狀態可能與任意狀態進行疊加，因此溫升試驗要考慮以上各種組合中Zui嚴酷的組合。
例如一臺接地變壓器技術參數如下表：
針對此變壓器，溫升試驗以按如下步驟進行：
1. Zui大總損耗階段油頂溫升和油平均溫升的測量
本階段試驗的難點是Zui大總損耗的確定，由于該產品規定了額定中性點持續電流為70A，因此要考慮到在流過該電流的同時變壓器二次側帶有200kVA額定負載的情況。此時變壓器的損耗應包括如下三部分：
1) 70A額定持續中性點電流在變壓器內部產生的損耗PkN(75℃)。
2) 高壓側的電網電壓在變壓器上產生的空載損耗P0。
3) 低壓側的負載電流在低壓繞組產生的直阻損耗Pr（75℃）
此階段需要注意的有如下兩點：
1、額定持續中性點電流下產生的損耗需要以實測值為準。溫升試驗開始前，將二次繞組開路，高壓繞組ABC-O之間施加額定持續中性點電流70安培，測量得到損耗PkN，按負載試驗折算方法折算至參考溫度75℃。
2、Pr（75℃）為低壓繞組的在額定負載電流288.7A下產生的直阻損耗。由于低壓負載電流所需要的高壓側電流3.5A已經包含在每相70/3的電流內，因此此處不能直接使用負載試驗測量的負載損耗，否則將使高壓直阻損耗重復施加，導致溫升測量結果偏高。
根據以上數據，第一階段試驗施加的Zui大總損耗為
總損耗數據確定之后，按圖二對變壓器進行加電：
其它關于溫升試驗的要求參照GB1094.2，該階段結束后得到變壓器油頂層溫升和油平均溫升。
2. 降至額定電流下高壓繞組銅油溫差的確定
此階段的試驗要點是高壓側額定電流的確定，GB1094.6-2011第10.9.6.1條規定該階段的電流應包括額定持續中性點電流與二次繞組額定容量相應的高壓電流之和的電流。針對本例，與二次繞組額定容量相對應的高壓繞組相電流為3.5A，因此此階段施加的試驗電流：
降至該電流持續一小時，測量高壓繞組BO的熱電阻，得到高壓繞組的銅油溫差進而得到高壓繞組的溫升。
3. 低壓繞組銅油溫差的確定
此階段的試驗可以把接地變壓器看做是一臺配電變壓器，溫升試驗采用短路法，將低壓繞組短路，高壓側三相對稱施加對應于二次側額定容量的額定電流3.5安培，試驗持續時間一小時。
測量低壓繞組的熱電阻和油平均溫度，計算得到低壓繞組的銅油溫差，將該銅油溫差值與第一階段試驗測得的Zui大總損耗下的油平均溫升相加，即可得到低壓繞組的繞組溫升。
2.2 規定了額定持續中性點電流不帶有二次繞組的接地變壓器
此類型變壓器的運行狀態包括了第一類接地變壓器的前兩種運行情況即正常狀態和中性點偏移狀態，因此借用上面的例子，溫升試驗應測試的是中性點偏移狀態，試驗參數如下：
Zui大總損耗階段Pmax= PkN(75℃)+ P0
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