论文部分内容阅读
前言
电力系统的可靠性与其绝缘水平和过电压耐受能力密切相关。在电力系统的各类事故中，过电压引起的绝缘事故占有较大比例，尤其是架空输电线路，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的 60％或更多。
雷电过电压可分为直击雷过电压、感应雷过电压和行波过电压。雷电放电电压可达几万到十万千伏，其电流可达数百千安，当其直接对设备或线路导线放电时，任何绝缘都无法承受。 因此，在变电站、发电厂中出现的雷电过电压通常用避雷器或间隙加以钳制，通过控制雷电电流，使其不窜入站、厂内设备，从而保证设备绝缘不受危害，而在电力线路中广泛采用避雷器和避雷线接地，将雷电电流引入大地，对全线路进行保护。但日前许多防雷接地系统自敷设以来未进行认真检测，接地系统技术指标达不到要求，就起不到避雷放电作用，甚至发生引雷、反击，这是造成雷电过电压事故的主要原因之一。通过长期以来对事故进行统计的分析发现对避雷装置，尤其是电力输电线路的避雷设施定期进行检测，发现问题及时整改，使防雷接地系统符合技术规范要求，就能达到应有的防雷效果，避免和减少雷害损失。
架空输电线路线路的全线防雷系统主要由架空避雷线、线路避雷器、接地引下线和接地体（网）组成。在检测中发现，最困扰电气人员的是接地系统的测试方法问题；而任何防雷系统都离不开接地，防直击雷或防雷电感应的核心问题都是做好接地 。
1 架空输电线路防雷接地系统中的相关概念
1．1接地装置
(1)接地引下线 。一般由上部的避雷线或线路避雷器引下连接线、线夹和杆塔本体金属结构组成。是雷电流的引下装置。
(2)接地体 。包括单一的垂直埋设的接地体、水平敷设的放射形接地体、水平敷设的环形接地体以及组合形接地体。是雷电流的放电散流装置。
1．2接地电阻
(1)接地电阻。是人工接地体或自然接地体对地电阻接地引线及其与接地体连接电阻和流散电阻之和。
(2)流散电阻。接地体与土壤电阻率，接地体的形状、尺寸、数量和相互位置有关。
(3)接触电阻。接地引下线与引雷设备以及与接地体相连部位的电阻。
(4)接地体电阻。埋入地中并直接与大地接触的金属导体本身固有的电阻。
(5)工频接地电阻。 按通过接地体流人地中的工频电流求得的电阻。
(6)冲击接地电阻。流过雷电冲击电流时所表现的电阻值称为冲击电阻。由于雷电冲击电流流过接地装置时，电流密度大，波头陡度高，会在接地体周围土壤中产生局部火花放电，其效果等同于增大了接地体尺寸，使接地电阻数值降低，所以冲击接地电阻比工频接地电阻小。
1．3电气上的“地”
通过任一接地体的电流会以半球面向地中流散，在远离接地体的地方，半球面大、电阻小，其电位就低。 一般来讲，离开接地体20m 以外的地方，球面已相当大，其电阻等于零 ，在接地体流经电流时，该处相对电位为零，即可称作电气上的“地”。
2工频接地电阻的数值要求
雷击电力线路杆塔顶部或直击附近避雷线以及行波流动或雷电感应，均会引起杆塔顶部电位升高，从而造成线路绝缘子闪络，线路绝缘子串的 50％冲击放电电压表征线路的绝缘水平，线路的耐雷水平与绝缘水平成正比，与杆塔冲击接地电阻成反比。稳定线路的耐雷水平，关键是保证接地电阻在设计的范围内。
规程规定，每基杆塔的工频接地电阻在雷季干燥时节不应超过表 1的数值。
3防雷接地系统的常见缺陷
3．1连接处接触不良
(1)避雷线与引下线接触不良。架空避雷线与接地引下线通常使用设备线夹或并沟线夹作为连接器，在盐碱地区和空气质量差的环境下，往往锈蚀严重，导致接触不良，接触电阻偏大。
(2)接地体一般通过焊接的圆钢与接地引下线连接，该连接处也存在锈蚀、接触电阻过大的现象。
3.2接地装置不合格
(1)垂直接地体所连接的圆钢锈蚀，甚至锈断，导致泄流回路断路。
(2)垂直接地体锈蚀损坏或与圆钢焊接不牢锈蚀开裂。
3.3地线未接地
(1)架空避雷线引流缺失。
(2)接地引下线与接地体连接不可靠，未有效连接。以上常见缺陷均导致防雷接地系统不合格，使接地电阻大于 l0Q，卸流能力降低，雷击电流不能快速流人大地，造成雷电过电压事故。
4辅助并联排除法检测技术原理及实施
4．1仪表选择
随着电子技术的发展 ，接地电阻检测的仪表也在不断更新，品种越来越多，检测精度越来越高，检测方法也越来越简单。在使用方法方面，钳型表是目前各种检测表中最简单的一种。使用较方便，测量准确度能够符合要求。
根据其本身的特性，利用它的测量原理采用辅助并联接地回路，丰富测量数据，2步排除，准确判定接地系统缺陷故障点，在检测工作中最大发挥其功效。
4．2两步排除和确定缺陷位置
(1)排除合格杆塔。
首先用钳型测量仪夹住接地引下线测量 ，记录测量数据 R，根据表 2判定该杆塔接地电阻是否合格和所要进行的下一步工作。
如果测量不合格 ，进入第 2步排除，利用“辅助并联接地回路”排除接地系统中的合格点，确定导致接地电阻过大的缺陷位置。
(2)辅助并联接地法判定缺陷位置。
操作步骤如下：
1)如图 1所示，在所测接地点 20m外将辅助的并联接地体插入地下，用导线将并联接地体与引下线连接 ，连接处宜涂抹导电膏。如上述分析 ，防雷接地系统 中常见的缺陷点如下 ：点 a，接地引下线与架空接地导线连接处 ；点 b，引下线与接地体连接处；点 C，接地体本身锈蚀或焊点开裂。
2)用钳型测量仪 2次分别夹住并联线以上和以下的接地引下线测量，记录测量数据Rup和 Run。 分析数据判断缺陷点，判别方法如表 3所示。
在检测中出现 2点或 3点缺陷，也可依该法继续判定具体缺陷点，即筛选点 b和点c；但实际工作中，一般点 b,c相距较近，且固化在线路杆基护墩内，无需进一步检测。
4．3检测原理
如图1所示，其中虚线框内为辅助并联接地部分，在并联线以上所测阻值为Rup，在并联线以下所测阻值为Run。以测量 Rup为例说明测量原理 ，原理如图 2所示，等效电路见图 3。 可以看出 ，Rup=Ra+Rpar+Rau(Rb+Rc1，其中Ra、Rb分别为接地引下线与导线和接地体连接的接触电阻；Rc为接地体本身阻值；Rpar为全线架空接地导线的其它接地电阻并联值，接近无穷小；Rau为辅助并联接地体的阻值，相对所测接点来讲属于“地”。
由于Rpar、Rau趋近无穷小，Rau／／ (Rb+Rc)也趋近于无穷小 ，即屏 蔽掉Rb、Rc， 因此Rup—Ra。在整个接地系统接地电阻不合格的前提下，若Rup的测量值合格，说明 Rb+Rc阻值偏大，故可通过 Rup反证b、C点是否存在缺陷。同理，Run=Rb+Rc+Rau／／0la +Rpar)。其中，Rpar、Rau趋近无穷小，屏蔽掉Ra，即Run— Rb+Rc，因此可通过Run反证点a是否存在缺陷。Run测量原理见图4，等效电路见图 5，在Rb、Rc之间加辅助接地极即可判定是接地体不合格还是连接处开焊、锈蚀。
5结束语
利用钳型接地测试仪的测量原理，采用辅助并联接地回路，科学分析数据，判定接地系统的缺陷和及时整改，可有效保证电力线路的耐雷水平，从而提高电力系统的供电可靠性。
参考文献
【1】谷山强；何金良；陈维江；徐国政．架空输电线并联间隙防雷装置电弧磁场力计算研究[J]． 中国电机工程学报．2006年07期
电力系统的可靠性与其绝缘水平和过电压耐受能力密切相关。在电力系统的各类事故中，过电压引起的绝缘事故占有较大比例，尤其是架空输电线路，雷害事故几乎占线路全部跳闸事故的 60％或更多。
雷电过电压可分为直击雷过电压、感应雷过电压和行波过电压。雷电放电电压可达几万到十万千伏，其电流可达数百千安，当其直接对设备或线路导线放电时，任何绝缘都无法承受。 因此，在变电站、发电厂中出现的雷电过电压通常用避雷器或间隙加以钳制，通过控制雷电电流，使其不窜入站、厂内设备，从而保证设备绝缘不受危害，而在电力线路中广泛采用避雷器和避雷线接地，将雷电电流引入大地，对全线路进行保护。但日前许多防雷接地系统自敷设以来未进行认真检测，接地系统技术指标达不到要求，就起不到避雷放电作用，甚至发生引雷、反击，这是造成雷电过电压事故的主要原因之一。通过长期以来对事故进行统计的分析发现对避雷装置，尤其是电力输电线路的避雷设施定期进行检测，发现问题及时整改，使防雷接地系统符合技术规范要求，就能达到应有的防雷效果，避免和减少雷害损失。
架空输电线路线路的全线防雷系统主要由架空避雷线、线路避雷器、接地引下线和接地体（网）组成。在检测中发现，最困扰电气人员的是接地系统的测试方法问题；而任何防雷系统都离不开接地，防直击雷或防雷电感应的核心问题都是做好接地 。
1 架空输电线路防雷接地系统中的相关概念
1．1接地装置
(1)接地引下线 。一般由上部的避雷线或线路避雷器引下连接线、线夹和杆塔本体金属结构组成。是雷电流的引下装置。
(2)接地体 。包括单一的垂直埋设的接地体、水平敷设的放射形接地体、水平敷设的环形接地体以及组合形接地体。是雷电流的放电散流装置。
1．2接地电阻
(1)接地电阻。是人工接地体或自然接地体对地电阻接地引线及其与接地体连接电阻和流散电阻之和。
(2)流散电阻。接地体与土壤电阻率，接地体的形状、尺寸、数量和相互位置有关。
(3)接触电阻。接地引下线与引雷设备以及与接地体相连部位的电阻。
(4)接地体电阻。埋入地中并直接与大地接触的金属导体本身固有的电阻。
(5)工频接地电阻。 按通过接地体流人地中的工频电流求得的电阻。
(6)冲击接地电阻。流过雷电冲击电流时所表现的电阻值称为冲击电阻。由于雷电冲击电流流过接地装置时，电流密度大，波头陡度高，会在接地体周围土壤中产生局部火花放电，其效果等同于增大了接地体尺寸，使接地电阻数值降低，所以冲击接地电阻比工频接地电阻小。
1．3电气上的“地”
通过任一接地体的电流会以半球面向地中流散，在远离接地体的地方，半球面大、电阻小，其电位就低。 一般来讲，离开接地体20m 以外的地方，球面已相当大，其电阻等于零 ，在接地体流经电流时，该处相对电位为零，即可称作电气上的“地”。
2工频接地电阻的数值要求
雷击电力线路杆塔顶部或直击附近避雷线以及行波流动或雷电感应，均会引起杆塔顶部电位升高，从而造成线路绝缘子闪络，线路绝缘子串的 50％冲击放电电压表征线路的绝缘水平，线路的耐雷水平与绝缘水平成正比，与杆塔冲击接地电阻成反比。稳定线路的耐雷水平，关键是保证接地电阻在设计的范围内。
规程规定，每基杆塔的工频接地电阻在雷季干燥时节不应超过表 1的数值。
3防雷接地系统的常见缺陷
3．1连接处接触不良
(1)避雷线与引下线接触不良。架空避雷线与接地引下线通常使用设备线夹或并沟线夹作为连接器，在盐碱地区和空气质量差的环境下，往往锈蚀严重，导致接触不良，接触电阻偏大。
(2)接地体一般通过焊接的圆钢与接地引下线连接，该连接处也存在锈蚀、接触电阻过大的现象。
3.2接地装置不合格
(1)垂直接地体所连接的圆钢锈蚀，甚至锈断，导致泄流回路断路。
(2)垂直接地体锈蚀损坏或与圆钢焊接不牢锈蚀开裂。
3.3地线未接地
(1)架空避雷线引流缺失。
(2)接地引下线与接地体连接不可靠，未有效连接。以上常见缺陷均导致防雷接地系统不合格，使接地电阻大于 l0Q，卸流能力降低，雷击电流不能快速流人大地，造成雷电过电压事故。
4辅助并联排除法检测技术原理及实施
4．1仪表选择
随着电子技术的发展 ，接地电阻检测的仪表也在不断更新，品种越来越多，检测精度越来越高，检测方法也越来越简单。在使用方法方面，钳型表是目前各种检测表中最简单的一种。使用较方便，测量准确度能够符合要求。
根据其本身的特性，利用它的测量原理采用辅助并联接地回路，丰富测量数据，2步排除，准确判定接地系统缺陷故障点，在检测工作中最大发挥其功效。
4．2两步排除和确定缺陷位置
(1)排除合格杆塔。
首先用钳型测量仪夹住接地引下线测量 ，记录测量数据 R，根据表 2判定该杆塔接地电阻是否合格和所要进行的下一步工作。
如果测量不合格 ，进入第 2步排除，利用“辅助并联接地回路”排除接地系统中的合格点，确定导致接地电阻过大的缺陷位置。
(2)辅助并联接地法判定缺陷位置。
操作步骤如下：
1)如图 1所示，在所测接地点 20m外将辅助的并联接地体插入地下，用导线将并联接地体与引下线连接 ，连接处宜涂抹导电膏。如上述分析 ，防雷接地系统 中常见的缺陷点如下 ：点 a，接地引下线与架空接地导线连接处 ；点 b，引下线与接地体连接处；点 C，接地体本身锈蚀或焊点开裂。
2)用钳型测量仪 2次分别夹住并联线以上和以下的接地引下线测量，记录测量数据Rup和 Run。 分析数据判断缺陷点，判别方法如表 3所示。
在检测中出现 2点或 3点缺陷，也可依该法继续判定具体缺陷点，即筛选点 b和点c；但实际工作中，一般点 b,c相距较近，且固化在线路杆基护墩内，无需进一步检测。
4．3检测原理
如图1所示，其中虚线框内为辅助并联接地部分，在并联线以上所测阻值为Rup，在并联线以下所测阻值为Run。以测量 Rup为例说明测量原理 ，原理如图 2所示，等效电路见图 3。 可以看出 ，Rup=Ra+Rpar+Rau(Rb+Rc1，其中Ra、Rb分别为接地引下线与导线和接地体连接的接触电阻；Rc为接地体本身阻值；Rpar为全线架空接地导线的其它接地电阻并联值，接近无穷小；Rau为辅助并联接地体的阻值，相对所测接点来讲属于“地”。
由于Rpar、Rau趋近无穷小，Rau／／ (Rb+Rc)也趋近于无穷小 ，即屏 蔽掉Rb、Rc， 因此Rup—Ra。在整个接地系统接地电阻不合格的前提下，若Rup的测量值合格，说明 Rb+Rc阻值偏大，故可通过 Rup反证b、C点是否存在缺陷。同理，Run=Rb+Rc+Rau／／0la +Rpar)。其中，Rpar、Rau趋近无穷小，屏蔽掉Ra，即Run— Rb+Rc，因此可通过Run反证点a是否存在缺陷。Run测量原理见图4，等效电路见图 5，在Rb、Rc之间加辅助接地极即可判定是接地体不合格还是连接处开焊、锈蚀。
5结束语
利用钳型接地测试仪的测量原理，采用辅助并联接地回路，科学分析数据，判定接地系统的缺陷和及时整改，可有效保证电力线路的耐雷水平，从而提高电力系统的供电可靠性。
参考文献
【1】谷山强；何金良；陈维江；徐国政．架空输电线并联间隙防雷装置电弧磁场力计算研究[J]． 中国电机工程学报．2006年07期