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蒲石河抽水蓄能電站主接地裝置接地阻抗測(cè)試

文檔作者：劉波，于曉軍，王凌軍文檔來(lái)源：中國(guó)水利水電第六工程局有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月03日
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上一篇：淺論立式水輪發(fā)電機(jī)組推力軸承的檢修與維護(hù)

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收稿日期：2013-09-17
作者簡(jiǎn)介：劉波（1962-），男，工程師，從事水電站電氣一、二次設(shè)
備安裝、檢修和調(diào)試工作。
蒲石河抽水蓄能電站主接地裝置接地阻抗測(cè)試
劉波，于曉軍，王凌軍
（中國(guó)水利水電第六工程局有限公司，遼寧丹東118216）
摘要：對(duì)蒲石河電站蓄水前、蓄水后主接地裝置測(cè)試過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，對(duì)今后抽水蓄能電站主接地裝置的接地
阻抗測(cè)試，具有一定的借鑒和指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵詞：蒲石河電站；主接地裝置；接地阻抗測(cè)試
中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672-5387（2013）06-0025-03
0 概述
蒲石河電站主接地系統(tǒng)是由：地下主廠房接地
網(wǎng)；尾水系統(tǒng)接地網(wǎng)；尾閘室接地網(wǎng)；500 kV 地面開(kāi)
關(guān)站接地網(wǎng)；洞口中控樓均壓接地網(wǎng)；上水庫(kù)進(jìn)/ 出
接地網(wǎng)、壩前（壩基）及壩面接地網(wǎng)；下水庫(kù)進(jìn)/ 出水
口接地網(wǎng)組成。各部位接地網(wǎng)通過(guò)2 根50 mm2 銅絞
線或50×5 鍍鋅扁鋼與主廠房接地網(wǎng)連接成一個(gè)
整體，下庫(kù)壩接地網(wǎng)為獨(dú)立接地系統(tǒng)，不與蒲石河電
站總接地系統(tǒng)連接。
1 第一次測(cè)試過(guò)程及結(jié)果
1.1 測(cè)試依據(jù)
2011 年5 月蒲石河抽水蓄能電站工程整個(gè)接
地系統(tǒng)已基本形成，按照工程初期投運(yùn)面貌要求：要
對(duì)電站接地系統(tǒng)進(jìn)行工頻接地阻抗測(cè)試。受電站業(yè)
主委托，東北電科院依據(jù)“《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量
導(dǎo)則》DL/T475-2006”和“《交流電氣裝置的接地》
DL/T475-2006”與2011 年5 月11 日對(duì)主接地系統(tǒng)
進(jìn)行了接地阻抗測(cè)試。
1.2 測(cè)試方法
用夾角法測(cè)試，測(cè)量?jī)x器采用SD-301D 變頻接
地裝置測(cè)試成套設(shè)備，阻抗Z 通過(guò)下面公式修正
電流注入點(diǎn)在洞外中控樓主控室內(nèi)。接地裝置
最大對(duì)角線長(zhǎng)度取約1 000 m，電流線向北放設(shè)
約為4 500 m，電壓線同路徑偏西放設(shè)約3 000 m，
電流線與電壓線夾角接近30 °，把實(shí)測(cè)阻抗值＇
代入修正公式計(jì)算得出主接地系統(tǒng)接地阻抗為
0.85 Ω。
1. 3 測(cè)試結(jié)果
根據(jù)設(shè)計(jì)院給定標(biāo)準(zhǔn)蒲石河電站接地電阻實(shí)測(cè)
值要達(dá)到： ≤2 000/5 200=0.38 Ω，與實(shí)測(cè)值比較，
結(jié)果=0.85 Ω＞ =0.38 Ω 未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
2 第二次測(cè)量過(guò)程及結(jié)果
2.1 測(cè)試原因
由于第一次測(cè)量結(jié)果未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，業(yè)主依
據(jù)合同要求，由施工單位進(jìn)行第二次測(cè)量工作以驗(yàn)
證第一次測(cè)量數(shù)據(jù)是否準(zhǔn)確。
2.2 測(cè)試方法
為便于分析比較，依據(jù)《接地裝置特性參數(shù)測(cè)
量導(dǎo)則》（DL/T475-2006）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況第二次
測(cè)量，采用工頻電流法進(jìn)行接地阻抗測(cè)試。原理接線
見(jiàn)圖1。
??
?
?? ? ? + ?
=
+ ? 2 cosθ
1 1 1 1
'
2 2
Z dPG dCG d PG d CG dPGdCG
D
Z Z
圖1 工頻電流電壓法測(cè)量原理圖
第36 卷第6 期水電站機(jī)電技術(shù)Vol.36 No.6
2013 年12 月Mechanical &amp;amp; Electrical Technique of Hydropower Station Dec.2013 25
（1）試驗(yàn)電源
采用220 V/0-220 V 試驗(yàn)用單相調(diào)壓變壓器做
為試驗(yàn)電源，容量25 kVA。
（2）試驗(yàn)地點(diǎn)（試驗(yàn)電流注入點(diǎn)）
試驗(yàn)地點(diǎn)選擇地面GIS 室，以C 相基礎(chǔ)構(gòu)架接
地引下線為試驗(yàn)電流注入點(diǎn)。
（3）試驗(yàn)線路選擇
為滿足電流極至接地網(wǎng)距離大于接地網(wǎng)對(duì)角線
長(zhǎng)度4~5 倍，選擇電站下水庫(kù)10 kV 架空線路做為
此次試驗(yàn)線路（線路總長(zhǎng)約5 km），下水庫(kù)接地網(wǎng)做
為電流極C（下水庫(kù)接地阻抗實(shí)測(cè)值0.34 Ω）。在下
水庫(kù)10 kV 線路分支處（距離試驗(yàn)地點(diǎn)3.5 km），做
為電壓極P，用1×2.5 絕緣線與線路連接做為電壓
極引下線。
（4）測(cè)試過(guò)程
測(cè)量時(shí)電壓極沿接地網(wǎng)與電流極之連線移動(dòng)
三次，每次移動(dòng)距離約為的5 %，并用電源倒相
法消除外來(lái)干擾，依據(jù)公式及修正公式、
、；得出測(cè)量結(jié)果
見(jiàn)表1。
測(cè)試結(jié)果
取三次平均值為
＞0.38 Ω（設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)）也未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
3 原因分析
針對(duì)2 次接地電阻測(cè)量結(jié)果與實(shí)際要求值偏差
較大問(wèn)題，業(yè)主單位非常重視在現(xiàn)場(chǎng)召開(kāi)了有設(shè)計(jì)
院、電科院、監(jiān)理、施工單位主要專業(yè)負(fù)責(zé)人，參加的
專題分析會(huì)。會(huì)上首先由設(shè)計(jì)院介紹了蒲石河抽水
蓄能電站廠內(nèi)主接地網(wǎng)設(shè)計(jì)依據(jù)、設(shè)計(jì)理念和思路
隨后兩家測(cè)試單位也分別對(duì)全廠接地阻抗測(cè)試過(guò)程
進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，大家一致認(rèn)為：電站整個(gè)接地網(wǎng)設(shè)
計(jì)符合設(shè)計(jì)規(guī)范要求，兩家測(cè)試單位的測(cè)試方法及
過(guò)程也滿足規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求。會(huì)議結(jié)合蒲石河抽水蓄
能電站目前狀況，根據(jù)專家及各單位專業(yè)負(fù)責(zé)人意
見(jiàn)分析，認(rèn)為影響接地阻抗超出標(biāo)準(zhǔn)要求主要原因
為：
（1）因?yàn)闇y(cè)試前尾水主洞未充水，而且尾水主洞
直徑約11 m、長(zhǎng)約1 200 m 全部為砼襯砌，所以尾水
主洞襯砌砼“電阻率”充水前與充滿水后數(shù)值相差約
10 倍，是影響接地阻抗值偏大的一個(gè)原因。
（2）因?yàn)闇y(cè)試前上水庫(kù)區(qū)還沒(méi)有蓄水，并且上水
庫(kù)區(qū)接地網(wǎng)面積約10 000 m2 非常大，占整個(gè)廠區(qū)接
地網(wǎng)總面積的50 ％以上，接地網(wǎng)一部分敷設(shè)在砼
中、大部分敷設(shè)在多巖石山地里，所以上水庫(kù)區(qū)土壤
電阻率蓄水前和蓄水后數(shù)值相差也很大，也是影響
接地阻抗值偏大的一個(gè)原因。
（3）如果排除其它方面原因影響，接地總面積的
大小也會(huì)影響全廠接地阻抗的大小。
4 處理方案
根據(jù)各種原因分析的結(jié)果，業(yè)主綜合各方意見(jiàn)
并且考慮電站建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性及合理性最后確定：待
電站尾水系統(tǒng)充水、上水庫(kù)區(qū)蓄水時(shí)在進(jìn)行一次接
地阻抗測(cè)試。如果實(shí)測(cè)值滿足設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求，才能確
定是外部因素影響測(cè)量結(jié)果。如果測(cè)試結(jié)果不合格，
馬上采取補(bǔ)救措施在下庫(kù)區(qū)河道邊鋪設(shè)鍍鋅接地扁
鋼增大接地網(wǎng)面積直到接地阻抗值滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
5 第三次測(cè)量過(guò)程及結(jié)果
依據(jù)“《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》
DL/T475-2006”導(dǎo)則要求，電科院于2012 年5 月23
日對(duì)蒲石河電站主接地裝置的接地阻抗進(jìn)行復(fù)測(cè)。
5.1 測(cè)試設(shè)備
SD 型接地裝置測(cè)試成套設(shè)備。
5.2 測(cè)試方法及結(jié)果
采用電位降法測(cè)試，電流線和電壓線的布置與
2011 年第一次接地阻抗測(cè)試時(shí)相同，電流線向北約
1 600 m，電壓線基本同路徑偏西放至約1 300 m。電
流極用15~20 根1.5 m 長(zhǎng)的鐵管打入地下1.2 m 深，
多級(jí)并聯(lián)組成，輔助電流極接地電阻＜10 Ω.測(cè)試參
考點(diǎn)選在洞口中控樓前接地引下線處，試驗(yàn)電流
為5 A,實(shí)測(cè)電位降曲線見(jiàn)圖2。
從圖中看曲線平坦處為電位零點(diǎn)，與曲線起點(diǎn)
間電位差m 約為0.92 V。
根據(jù)= m/ 得出：蒲石河電站主接地網(wǎng)接地
阻抗真實(shí)值為0.18 Ω。
I
R = U
2
2 2
0
2
2
2
V V1 V V + ?
=
2
2 2
0
2
2
2
I I1 I I
+ +
=
表1 工頻法測(cè)量數(shù)據(jù)表
位置 未通電時(shí) 倒相前 倒相后 計(jì)算值
測(cè)點(diǎn) U0/V I0/A U1/V I1/A U2/V I2/A R/Ω
第一次 1 0 26.5 22 30.4 29 1.107
第二次 1 0 26.4 22 27.6 29 1.048
第三次 1 0 27.3 22 30.2 29 1.118
= Ω
+ +
= 1.09
3
Z 1.107 1.048 1.112 Ω
淵下轉(zhuǎn)第29 頁(yè)冤
26 水 電 站 機(jī) 電 技 術(shù) 第 36卷
本次測(cè)量結(jié)果與2011 年兩次測(cè)量結(jié)果相比，接
地阻抗值明顯降低，與電站主接地網(wǎng)已達(dá)到生產(chǎn)狀
態(tài)，廠內(nèi)涵洞、上水庫(kù)區(qū)蓄水因素有關(guān)。因此證明事
前分析的原因是正確的。
6 結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)三次測(cè)量過(guò)程及結(jié)果得出：接地阻抗是接
地網(wǎng)的一個(gè)重要參數(shù)，但它并不是唯一的、絕對(duì)的參
數(shù)指標(biāo)，它概要性地反映了接地網(wǎng)的目前狀況，而且
與接地裝置的面積和所在位置的地質(zhì)情況有密切的
關(guān)系。因此判斷接地阻抗是否合格，要根據(jù)實(shí)際情
況，包括地形、地質(zhì)和接地裝置的大小，綜合起來(lái)判
斷。建議在以后對(duì)大型抽水蓄能電站進(jìn)行接地阻抗
測(cè)試時(shí)，為保證測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，減少不必要的人
力、物力損失，全廠接地阻抗測(cè)試時(shí)間應(yīng)選在電站土
建蓄水后以及機(jī)電設(shè)備投入運(yùn)行前時(shí)，測(cè)試較好。
圖2 蒲石河電站主接地網(wǎng)電位降曲線
淵上接第26 頁(yè)冤
而造成布置空間增大。
（4）高能低場(chǎng)強(qiáng)ZnO 非線性電阻其α 系數(shù)高，
殘壓低，通流容量大，能容的有效利用率高，是滅磁
及防止轉(zhuǎn)子過(guò)電壓擊穿的理想器件。
3 ZnO&amp;amp;SiC 非線性電阻的復(fù)合電路
結(jié)合ZnO 與SiC 兩種非線性電阻的優(yōu)點(diǎn)，可以
作為大型發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)可靠快速滅磁的一種較為理
想的方案。結(jié)合ZnO 與SiC 兩種不同特性非線性電
阻的優(yōu)點(diǎn)，一種高能低場(chǎng)強(qiáng)的ZnO&amp;amp;SiC 相并聯(lián)的復(fù)
合電路，用于大型水輪發(fā)電機(jī)組的滅磁，可以起到較
好滅磁的作用。SiC 非線性電阻的過(guò)高殘壓可利用
ZnO 良好的非線性特性起有效的限壓作用，而閥值
電壓過(guò)高，不易使磁場(chǎng)斷路器換流的ZnO 非線性電
阻可以用利用SiC 非線性電阻導(dǎo)通（閥值）電壓低、
易換流的優(yōu)點(diǎn)加以克服；不易實(shí)現(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行的ZnO
可以由均流特性好的SiC 非線性電阻得到補(bǔ)償。由
圖4 可以看出SiC 非線性電阻滅磁的殘壓非常高；
當(dāng)用ZnO 非線性電阻與其相并聯(lián)后，就可以大大地
限制滅磁殘壓（如圖5），滅磁特性得到很大改善，而
且在滅磁組件中不再需要任何串接熔斷器及任何的
均流措施，接線簡(jiǎn)單清晰，占積率很低。
4 結(jié)論
采用ZnO&amp;amp;SiC 組件的滅磁方式，不僅性能優(yōu)越
而且成本較低，是實(shí)現(xiàn)快速滅磁，限制磁場(chǎng)過(guò)電壓，
易于對(duì)磁場(chǎng)斷路器實(shí)現(xiàn)可靠換流的理想器件，值得
大力推廣應(yīng)用。
圖4 全SiC 組件
圖5 SiC &amp;amp;ZnO 組件
第6期 吳華峰，等：大型發(fā)電機(jī)組最佳滅磁的新研究 29

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