測量強諧波下大型地網(wǎng)接地阻抗值的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力測量領(lǐng)域,具體地,涉及一種測量強諧波下大型地網(wǎng)接地阻抗值 的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著我國電力網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展,非線性電力負(fù)載持續(xù)增長,系統(tǒng)容量顯著增加,故障時 的入地短路電流水平不斷升高,電力系統(tǒng)中諧波畸變問題也日趨嚴(yán)重。同時,二次設(shè)備和弱 電設(shè)備對接地網(wǎng)電位升高和場區(qū)壓差等安全性指標(biāo)的要求逐步提高;且在某些地區(qū)強諧波 的干擾嚴(yán)重,電磁騷擾頻繁,使得諧波源對發(fā)電廠、變電站的安全構(gòu)成很大威脅。同時,接地 網(wǎng)埋在地下,與其他電網(wǎng)設(shè)備參數(shù)測量具有較大的區(qū)別,如何準(zhǔn)確測量變電站地網(wǎng)的接地 阻抗,成為長期以來困擾工程技術(shù)人員的難題和挑戰(zhàn)。
[0003] 大型地網(wǎng)接地電阻的測量方法繁多,大致可分為如下幾種:伏安兩點法、電位降 法、三極法、四級法、倒相法、白噪聲法、相位補償法和異頻法等。這些方法用于工頻下接地 阻抗的測量,工頻接地阻抗通常作為判定接地系統(tǒng)是否符合規(guī)程要求以及衡量接地系統(tǒng)的 安全性、有效性的重要指標(biāo)。另外,在強諧波入地電流存在的變電站,各次諧波下的接地阻 抗值作為接地網(wǎng)的重要參數(shù),其對接地網(wǎng)運行狀態(tài)的診斷具有重要意義。變電站的諧波以 奇次諧波為主,奇次諧波頻率下的接地阻抗值準(zhǔn)確測量對接地網(wǎng)的性能評估,保障電力系 統(tǒng)安全可靠運行,保障設(shè)備和運行人員安全具有重要的實際意義。
[0004] 目前接地阻抗的測量方法大多針對的是工頻下接地阻抗的測量,然而由于實際工 況的復(fù)雜性,很多情況下變電站在強諧波下運行,此時的接地阻抗值與工頻下的接地阻抗 是有區(qū)別的,而且,由于現(xiàn)場測量需要制作諧波源等限制,使得難以直接測試得到諧波下的 接地阻抗值。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005] 本發(fā)明的目的在于,針對上述問題,提出一種測量強諧波下大型地網(wǎng)接地阻抗值 的方法,以解決現(xiàn)場難以測量得到強諧波下接地阻抗值的問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
[0007] -種測量強諧波下大型地網(wǎng)接地阻抗值的方法,包括以下步驟:
[0008] a)測量工頻下的接地阻抗值;
[0009] b)確定接地網(wǎng)等效模型;
[0010] c)根據(jù)測量得到的工頻下的接地阻抗值,求取接地網(wǎng)等效模型中的泄漏電阻值;
[0011] d)根據(jù)接地網(wǎng)等效模型求取各次諧波下的接地阻抗值。
[0012] 優(yōu)選的,所述的接地網(wǎng)等效模型,是將接地網(wǎng)用集中參數(shù)模型表示,將每段接地網(wǎng) 導(dǎo)體通過導(dǎo)體段的等效阻抗Z和泄漏電阻Rd組成的T型單元等效,其中導(dǎo)體段的等效阻抗 Z所在支路用于等效入地電流在接地網(wǎng)中的分流支路,泄漏電阻&所在的支路用于等效從 接地網(wǎng)中散流到土壤中的泄漏電流支路。
[0013] 優(yōu)選的,導(dǎo)體段的等效阻抗Z根據(jù)接地網(wǎng)導(dǎo)體的基本參數(shù)計算得到具體步驟為:
[0014] 由于集膚效應(yīng)的影響,導(dǎo)體段的交流電阻會大于直流電阻,導(dǎo)體段的交流電阻計 算公式如式(1)所示,
(1)
[0015]
[0016]式⑴中,Ra。為交流電阻,a為導(dǎo)體等效半徑
為肌膚深度,
為直流電阻,p為導(dǎo)體電導(dǎo)率,1為導(dǎo)體長度,y、〇和f為常數(shù);
[0017] 考慮集膚效應(yīng),導(dǎo)體段的交流內(nèi)自感用直流內(nèi)自感表示,如式(2)所示,
[0018]
( 2 }
[0019] 式中a為導(dǎo)體等效半吞
為肌膚深度,直流內(nèi)自感Ld。根據(jù)安培環(huán)路定 律得到,
y為導(dǎo)體磁導(dǎo)率,1為導(dǎo)體長度;
[0020] 導(dǎo)體段的外自感等于處于導(dǎo)體段軸線的細(xì)線段與處于導(dǎo)體段表面的細(xì)線段之間 的互感,計算如式(3)所示,
[0021]
( 3 )
[0022] 式中,1:,12分別為處于導(dǎo)體段軸線的細(xì)線段與處于導(dǎo)體段表面的細(xì)線段的路徑, r是源點與場點之間的距離,a為導(dǎo)體等效半徑,y為導(dǎo)體磁導(dǎo)率,1為導(dǎo)體長度;
[0023]導(dǎo)體段的等效阻抗Z包括導(dǎo)體段的自阻抗Z。和等效的互阻抗ZM,即Z=心+Zm,其 中,導(dǎo)體段的自阻抗Z。由式(4)表示,
[0024]Z〇=Rac+j〇 (Lac+Lext) (4)
[0025] 根據(jù)電磁場理論,地下有限長平行導(dǎo)體段AB和⑶,其等效互阻抗ZM可以由式(5) 計算得到,
ac (5 )
[0026]
[0027]式中
%大地中偶極子 矢量磁位的水平分量,其中
'Re(k) > 0,Re(u) > 0 ; (x,y,z)和(x',y'z')分另Ij為場點和源點的坐標(biāo),
' < 〇,z<C
,y。為真空磁導(dǎo)率,〇為大地 磁導(dǎo)率,J。為第一類零階Bessel函數(shù)。
[0028] 優(yōu)選的,所述泄漏電阻值Rd,是根據(jù)測量得到的工頻下的接地阻抗值,對接地網(wǎng)等 效模型進行仿真計算得到。
[0029] 優(yōu)選的,根據(jù)接地網(wǎng)等效模型求取各次諧波下的接地阻抗值,是通過將諧波頻率 輸入到接地網(wǎng)等效模型中,求取該次諧波下的接地阻抗值。
[0030] 本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0031] 本發(fā)明的技術(shù)方案,通過建立接地網(wǎng)等效模型,運用現(xiàn)場測量得到工頻下的接地 阻抗進行仿真計算來確定模型參數(shù),進而通過模型求取各次諧波下的接地阻抗值。從而解 決了現(xiàn)場難以測量得到強諧波下接地阻抗值的問題。
[0032] 下面通過附圖和實施例,對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明實施例所述的接地網(wǎng)等效模型的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0034] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行說明,應(yīng)當(dāng)理解,此處所描述的優(yōu)選實 施例僅用于說明和解釋本發(fā)明,并不用于限定本發(fā)明。
[0035] 一種測量強諧波下大型接地網(wǎng)接地阻抗值的方法,包括如下步驟:
[0036]a)按照規(guī)程測量工頻下的接地阻抗值;
[0037] b)確定接地網(wǎng)的等效模型;
[0038]c)根據(jù)測量得到的工頻下的接地阻抗值,求取模型中的泄漏電阻值;
[0039] d)根據(jù)接地網(wǎng)的等效模型求取各次諧波下的接地阻抗值。
[0040] 接地網(wǎng)等效模型,是將接地網(wǎng)用集中參數(shù)模型表示,將每段接地網(wǎng)導(dǎo)體通過導(dǎo)體 段的等效阻抗Z和泄漏電阻Rd組成的T型單元等效,其中導(dǎo)體段的等效阻抗Z所在支路用 于等效入地電流在接地網(wǎng)中的分流支路,泄漏電阻心所在的支路用于等效從接地網(wǎng)中散流 到土壤中的泄漏電流支路,如圖1所示,為一個由mXn個網(wǎng)孔構(gòu)成的接地網(wǎng)的等效模型,每 個網(wǎng)孔用四個首尾相連的T型單元等效,其中導(dǎo)體段的等效阻抗Z可根據(jù)接地網(wǎng)導(dǎo)體的基 本參數(shù)計算得到。
[0041] 由于集膚效應(yīng)的影響,導(dǎo)體段的交流電阻會大