[00141287]接地系统运行状态评估和接地装置检测实用技术研究

接地装置由深埋在土壤中的钢铁或铜等导流性能良好的材料,按照一定的形式排列组合后构成。接地装置直接或经接地设备与输变电设备相连,其正常运行时为“零”电位,用以满足电气设备工作要求和安全需求。对于有效接地系统而言,发生接地故障时接地装置将巨大能量导入大地,及时消散大量聚集的空间电荷,起到安全防护作用。评估接地装置通流能力的关键指标便为“热稳定性”。对于非有效系统而言,内蒙古地区超过半数的配电系统采用经消弧线圈的接地方式。该接地方式中,消弧线圈选型、配置和运行的合理性,直接决定着变电站电气设备的运行状态,也是快速隔离单相接地故障的第一技术关卡。无论何种接地系统,接地装置及其所连接接地设备的“工作品质”,都是电网安全稳定运行的基础保障。因此,通过试验、检测和评估等技术方法,准确获取接地装置关键电气参数和材质性能是掌握接地系统状态的必要手段,关系着电力系统故障治理等重大问题。成果授权发明专利1项,受理发明专利4项,授权实用新型专利1项,受理实用新型专利2项,获软件著作权4项,编制标准4项,发表论文5篇。 具体研究内容和创新点如下： 一：运行变电站接地装置热稳定性校核方法和系统二十五项反措要求：应对前期已投运的接地装置进行热稳定性校核,不满足要求的必须进行改造。GB/T 50065附录E提出的校验方法适用于接地装置设计阶段,但未考虑腐蚀对其有效截面积的影响,且接地装置分流系数采用模型估算,不够准确。此外,由于电网结构变化、接地装置扩建、进出线间隔扩建、接地装置腐蚀等因素,校核工作原则上需要每年进行,工作量巨大。因此,急需一套操作简单、方法明确的接地装置热稳定性校核方法和系统。成果“运行变电站接地装置热稳定性校核方法和系统”,补充了短路点选取位置、校核用短路电流、等效持续时间和接地装置有效截面积、分流系数的具体计算或试验获取方法,完善了GB/T 50065中的计算方法。接地装置不可避免地被氧化、腐蚀,因此计及接地装置电气连接状态或腐蚀程度的校核结果方有实用价值。成果提出了基于接地导通测试的开挖点选取方法,利用导通测试仪便可完成开挖选点,打磨测试后便可获取接地线、接地极的有效通流截面积。基于此,成果开发了热稳定性校核系统,并于内蒙古电网推广应用。成果以实测数据作为校核计算的客观支撑,提高了校核结果的准确性;同时,切实落实了二十五项反措的要求,为接地装置增容改造提供了技术依据。 二：消弧线圈集中式增容补偿方法和分布式补偿装置研究随着城市配电网的快速发展,配电系统的电容电流值快速增长,部分变电站电容电流测试值已高达150A,远远大于规程中设计选型要求的阈值。该现状使得消弧线圈补偿容量不足导致的运行风险日益加剧,加之电力电缆共沟火烧连营的事故频发,人身设备安全威胁激增。因此,单相接地故障快速处置的需求极其迫切,接地方式的治理和改造工作刻不容缓。成果“消弧线圈集中式增容补偿方法和分布式补偿装置研究”,不再孤立地考虑消弧线圈补偿能力、故障电容电流值,而是首次聚焦了变电站母线分段数量、母线运行方式、消弧线圈安装位置,消弧线圈的运行方式、调节原理及不同运行方式下变电站电容电流值等因素的内在关系,优化了集中式消弧线圈增容核算的配置策略（即其合理性评估）。针对集中式补偿容量不足的情况,依托分布式补偿的技术理念,研制了消弧线圈和配电变压器分布一体式补偿装置。即：成果将消弧线圈集中式增容补偿方法和分布式补偿方式融合到了一起,关注了配电系统的运行现状、创新拓展了分布式补偿技术,又兼顾了接地方式历史选型、考虑了系统中短期发展规划,以求为快速治理单相接地故障、保障配电系统安全可靠运行守好第一关。 三：接地装置关键试验技术及材料性能评估研究接地装置作为电力系统的基石,以一种“隐姓埋名”的方式守护着电网的安全。但全覆盖的敷设形式也带来不少技术问题：运行多年的接地装置几乎都不同程度出现材料腐蚀、通流能力折损,敷设工艺不到位、误用降阻剂、虚接虚埋等引发的接地装置电气散流性能下降,电气参数获取方式不正确、结果不准确带来的评估错误等。因此,研究接地装置关键试验技术及材料性能评估,是全面掌握接地系统运行状态的必须手段。成果“接地装置关键试验技术及材料性能评估研究”,提出了基于无线传输相位差的接地装置分流测试技术,通过试验测试获得准确的分流系数值,为评估其热稳定性奠定了基础。提出了接地装置冲击特性小电流现场测试方法,解决了大电流冲击设备体积重量庞大、受野外环境限制难以开展杆塔接地冲击测试的难题。开发了集材料检测、现场测试和仿真评估为一体的接地技术试验平台,实现了对接地材料电气性能、机械强度、耐腐蚀性能的多维度综合评估。成果为接地装置提供了较全面的检测和测试、评估和诊断技术方法,为降阻改造工作提供了技术支撑,切实关注和解决了接地领域中的技术难题。