接地网结构实验测试探析

赵荣普，张国志

（云南电网有限责任公司昆明供电局，云南昆明，650000）

随着时代的不断发展，人们对于电力系统安全运行的要求也在不断的提升，想要确保电力系统安全运行，就需要让接地网满足其运行的要求。于是，对于接地网结构实验的测试就显得至关重要，而这一点也是需要在今后的研究之中重点分析与考虑的环节。

1 对接地网安全产生影响的主要因素

针对输电线路接地网而言，对于其安全性产生影响的因素较多，不仅包含了内在的因素，同时也包含了外部因素。这一部分问题不仅仅只有地表电位分布、接地阻抗、接触电势、跨步电压等诸多老问题，同时也会出现较多的新问题。按照目前电力系统的主要行业标准，对于接地网安全性能的判断，一般会选择土壤电阻率、接地电阻率、接触电势等一系列的方法进行分析。在我国，接地网一般会考虑到圆钢、扁钢等钢制材料的使用，但是在南方以及东部沿海区域，由于存在严重的地网腐蚀的问题，所以，就会直接给接地性能带来直接的影响，甚至还可能出现短路或者是虚接的问题，进而影响到系统的安全运行，输电线路在每一年都需要开展土壤电阻率以及接地电阻的测试，不过也仅仅是这一部分指标的通过，其无法对接地网整体的性能进行判断。一旦出现故障，接地网本身是否能够承受故障电流的泄放、雷击冲击，都不能进行准确的判断。所以，我们在实际的操作之中还需要做好接地网试验的模拟，本文选自缺陷实验模拟，希望通过这样的方式，可以对其进行准确的判断，以便后续的安全性有所保障。

2 诊断接地网导体缺陷位置和状态的判据和方法

对于接地网导体缺陷位置以及具体的状态进行诊断，还需要考虑到对应的判据以及方法的合理使用，一般来说，我们就需要对各个方面的情况进行分析与考虑。正常情况下，平行于电流方向的导体地表面Bx的变化较平缓，一般不出现突变和明显跌落。当接地网导体局部出现严重变细断裂或断点缺陷后，造成地表面磁感应强度在邻近区域变化明显或跌落，且跌落程度不同，接地网导体缺陷状态不同，改变了正常时的分布特征，这就为诊断提供了判据。

缺陷诊断的步骤为：

（1）通过接地网的两条下引导体线，向接地网注入一定频率的正弦波电流，观察测量系统采集信号的情况，调整电流和测量系统增益等参数至适宜值；

（2）移动载有磁感应强度测量系统的测量小车，自动测量接地网地表面的磁感应强度并记录下相应的位置坐标；

（3）汇总、处理测量数据，获得接地网地表面磁感应强度的整体分布特征；

（4）对测量结果进行分析，根据磁感应强度有无明显突变和跌落以及位置坐标，判断对应接地网缺陷导体的状态和位置。

3 模拟接地网缺陷实验

图1为接地网缺陷诊断的模拟实验，在点M位置上朝着接地网注入300Hz正弦波电流，然后利用100m的地表回流线，通过点N再将其引回。通过注入电流以及测量系统增益等一系列的参数调整，确保其达到最佳，在这一时刻，其实际的注入电流为20A。在图1的P点位置上，主要是进行三种缺陷状态的合理模拟：第一，锯断；第二，在断口的位置上，采用1mm直径的铜导线进行相互的连接。第三，在断口的位置上，针对1mm直径的铜导线，选择1Ω电阻的接入[3]。

图1 模拟缺陷实验

图2 地表面磁场分布

针对正常情况下以及三种缺陷状态模拟的四种状态下，确保其实际的电流注入以及测量系统的参数没有任何的变化，通过测量小车装载的磁感应强度测量系统，然后按照x x＝ 0，3，6，9，12，15，18，21，24，27，30m 的 直线，保持与y防线共享会的垂直，从而测量其地表面磁感应强度的实际分量，同时将位置的实际坐标值记录下来。按照数据测量的实际结果，分别可以获取整体性的地表面磁感应强度分布规律，具体见图2。

按照实际的分布情况来分析，当处于正常状态下，y方向试验接地网上面的地表面磁感应强度分量，不会有明显的跌落或者是突变的情况出现。在对接地网缺陷加以模拟之后。就可以从图2之中的（b）、（c）和（d）红色圆形区域位置处了解，当x=18m，y=12-18m的时候，都会有明显的跌落现象的出现，通过初步的分析判断之后，就表示其存在缺陷。在通过进一步的分析，对于上述结果的可靠性加以验证，主要是利用同一模拟条件下的实验接地网进行仿真计算处理，并且对比当x=18m位置上的地表面磁感应强度分布情况，经过实验与仿真结果处理之后，具体情况见图3。

图3 实验与仿真结果的比较

通过图3（a）可以看出，在处于正常的运行状态下，其实验结果与仿真结果是基本上一致的，不会有明显的突变情况出现。经过图3的（b）和（d）在y=15m的区域之中，当存在严重的腐蚀情况以及断点情况之下，就会明显的降低这一位置上的磁感应强度，甚至直接趋于0，这与实验结果是能够相互匹配的；通过图3（c）的结果分析，当处于腐蚀变细的前提条件下，就会出现地表面磁感应强度明显跌落的情况，大概会有100nT的降低，其下降的幅度也要小于断裂的状态，这和实验的结果之间也会存在的一定的差异性，这主要是因为在1mm的铜导线接入之后，就会有接触电阻的存在，并且在计算的时候没有对齐进行合理的分析所引起的，但是其实际的结果与仿真的结果是一本一样的，都有一定的跌落情况出现。

实验与仿真计算磁感应强度在整体的分布和局部的变化特征都是基本一样的，通过进一步的验证分析之后，就可以确定上述的诊断是完全正确的。同时，经过实验结果的分析，发现在曲线的局部位置上出现了小的突起或者是跌落的现象，这主要是因为在进行实验测量的时候，小车偶尔会出现偏斜的情况，这样就导致传感器线圈平面出现的偏离，这样就会导致测量误差的出现，不过因为其实际的变化量不大，所以不会影响整体的磁感应强度的分布，并且对于诊断结果也不会带来太大的影响[4]。

4 结语

总而言之，希望通过本文对于缺陷实验的分析，能够对接地网结构整体的实验测试有一定的帮助作用，最终满足接地网的实际需求。