风力发电站大地网接地阻抗检测技术研究

张春龙,李春影，张卫星，齐海超，李鹏飞

（黑龙江省雷电灾害预警防护中心，黑龙江哈尔滨150030）

风力发电站大地网接地阻抗检测技术研究

张春龙,李春影，张卫星，齐海超，李鹏飞

（黑龙江省雷电灾害预警防护中心，黑龙江哈尔滨150030）

接地阻抗是衡量风力发电站接地系统安全性的重要技术指标之一。准确测量接地阻抗值,对接地网防雷安全性评价具有非常重要的意义。本文通过异频测试法,采用0.618的布线方式，利用大型地网接地装置电阻测试仪对黑龙江省某风力发电站大地网的接地阻抗进行测试，从而对风力发电站大地网接地阻抗的检测进行技术研究。通过测试结果发现采用大型地网接地装置异频法对于发电站的接地阻抗测试具有很好的抗干扰能力，值得推荐使用。

发电站；大地网；接地阻抗

1 引言

风力发电站接地可靠性是整个发电站内各种电气设备安全运行以及工作人员人身安全的重要保障，因此要想保证发电站安全运行，关键在于提高发电站接地系统的可靠性[1]。而发电站的接地阻抗值是表征接地系统安全性的重要技术指标之一。接地阻抗值的测量准确性直接影响对于地网安全性的评价。由于大部风力发电站建在山区，复杂的下垫面给接地阻抗准确测量增加了很大的难度[2]。随着国家对新能源的逐渐重视，黑龙江省的风力发电站的数量逐年增加，每年都会出现由于雷击导致的风机损坏的事故发生，为了保证发电站的安全和可靠运行要求接地阻抗值尽可能低。目前黑龙江省对于风力发电站的大型地网检测常出现使用4102常规接地电阻表进行作业，由于地网面积较大，并且存在各种电能传输装置的干扰，因此导致测试结果不准确，对发电站的接地检测造成了严重的安全隐患。本文通过分析黑龙江省某大型风力发电站接地网的检测过程，期望分析结果对风力发电行业防雷安全工作提供相应的技术指导。

2 大型地网接地阻抗

大型接地装置是指电压等级大于等于110 kV变电所的接地装置，装机容量在200 MW火电厂和水电厂的接地装置，或者等效面积在5000 m2以上的接地装置。大型地网的接地测试与普通接地装置的测试过程有很大不同，但其本质的方法没有区别，应用的也是电流电压法测量接地装置特性参数，布线方式采用四线法。由于大地网的面积较大，一般直径为几百米，所以其测量时的工作量也较大。注意：大地网接地测试的结果为接地阻抗，它是一个复数，实部称为电阻，虚部称为电抗。风力发电站整个站区内的风机主体和变压器的接地都是通过有效的电气连接形成大型接地网。

3 接地阻抗的测量

以黑龙江省某风力发电站大型地网的检测为例进行分析。

3.1 异频测试法

选择的测试仪器为异频大型地网接地装置测试仪，最大测试电流为30 A，可用来测量接地阻抗很小的大型地网。该仪器采用异频交流电源，具有很强的抗干扰性能和较高的测量精度，适用于带有高压电磁环境场所的接地阻抗测量。

测试选用异频测试法，选用的测试频率与工频电源频率相差最大为5 Hz，测量频率在测试过程中可在45-55 Hz区间进行调整，调整步级为1 Hz。使用50 Hz工频频率以外的异频测试可有效消除电磁干扰，经过滤波器进行滤波处理，输出真实可靠的测量数据。

3.2 使用0.618直线法进行布线

3.2.1 布线原理

通过查看设计图纸，找出大地网的具体分布情况，使用GPS定位仪测量地网的最大对角线长度记为D。根据现场勘查情况和试验环境条件，依据中华人民共和国电力行业标准DL/T 475-2006《接地装置工频测试导则》[3]要求，确定测量仪器的安放位置、接地装置测量基准点、电流测试极和电位测试极的位置，并进行标记。

选择0.618直线法进行测量，电流测试极、电位测试极、被测接地装置三者呈直线分布。电流测试极C与被测接地装置边缘的距离dCG应为接地网对角线总长度的5倍即5D，电位测试极P与被试接地装置边缘的距离dPG为0.618dCG。电流线和电位线均采用铜导线，电流线线径≥4 mm2，电位线线径≥2.5 mm2。

3.2.2 电流测试极C位置的选定

选择在距测试区地网边缘合适距离处的位置打入4根长度为1 m的金属电极，深度≥0.5 m，4根电极形成一个环形小接地网，再用金属连接导线将4根金属电极连成一个正方形的闭合微型电流地网以减小回路电阻。通过增大电流接地极与土壤的接触面积来减小电流极的接地电阻，保证电流极与大地的有效电气连接，从而保证了整个电流回路阻抗足够小，设备输出足够大的电流。

3.2.3 电位测试极P位置的选定

首先将电位测试极的位置设置在电流测试极到待测地网边缘处0.618倍距离位置，然后在此位置前后移动三次，每次移动距离为电流测试线长度的5%左右，测量电位测试极与被测接地装置之间的电压，保证三次测量值相互间的相对误差小于5%，把中间位置确定为测量用的电位测试极P，在此位置打入一根1.5 m长的金属棒作为整个测量系统的电位测试极，深度≥0.5 m。

连接后，检查电流测试极C和电位测试极P连接是否良好，确保测试设备外壳已进行良好独立接地，选择电流注入点即可以开始测量。

3.3 测试过程与结果

将风机主变测试点作为直线法的基准测试点，在接地电阻测试仪完成自检后，对主变测试点进行5次测量，测试过程中电流选用6 A，输入电压为380 V，测试频率选用50±5 Hz、50±4 Hz、50±3 Hz、50±2 Hz、50±1 Hz，接地阻抗测量结果如表1所示。

表1 主变接地阻抗检测结果

通过5次测试结果分析可知：随着测试频率的改变，接地阻抗的测试结果变化很大，不同频率下的接地阻抗值是不同的。

4 应注意的问题

（1）在实际的测试工作中，必须注意测量导线的布置情况，测试回路应尽量避开河道；远离地下金属管道和高压输电线路，以减少测量误差。在放线时，电流线和电位线应保持一定间隔距离，以最大限度减小导线互感对测量结果产生的影响。

（2）在进行测试作业时，必须注意检测工作人员的人身安全。大型地网测试是通过向回路注入交流电流进行测试，电流大小为安培量级，一旦发生漏电事故，后果不堪设想。当工作人员进入工作现场时，必须采取高压电气作业防护措施，在作业区电流极周围应拉警戒线或放置高压危险警示牌，以提醒行车或者行人避让。

（3）当发现测试结果与以往测试结果有明显增大或者减小时，应改变电极的布置方向，或增大电极的距离，重新进行测试。

5 结论与讨论

在进行接地阻抗测量时，要结合实际情况，选择合适的测量方法和接地方式。由于大型地网干扰信号多，所以检测必须使用具有抗干扰能力强的测试仪器。实践证明，采用了异频抗干扰技术的大型地网接地装置测试仪具有极强的抗干扰能力，能在强干扰环境下准确测得数据，解决了传统接地测试方法的一些弊端，值得在风力发电站的防雷安全检测中推广应用。

[1]张泉锋，李萍，龚伟，等.水利发电站大地网接地电阻检测技术研究[J].技术与市场，2014，21（7）：53-55.

[2]杨晓玲.大型水电站接地网接地电阻测试[J].机电工程技术,2013,42(12):58一61.

[3]DL/4T75一2006,接地装置特性参数测量导则[M].北京:中国电力出版社,2006.

1002－252X(2016)04－0038－02

2016－9－1

张春龙（1986-），男,黑龙江省依安县人，南京信息工程大学，博士生，工程师.