电力系统接地电阻的测量

1、毕业设计(论文) 开题报告 题 目 电力系统接地电阻的测量_ 院、系(部) 专业及班级 姓 名 指 导 教 师 日 期 毕业设计(论文)开题报告题 目电力系统接地电阻的测量选题类型应用型一、 选题依据(简述国内外研究现状、生产需求状况, 说明选题目的、意义，列出主要参考文献)：1. 国内研究状况 随着科学技术的进步，人们对用电的容量规模需求也在不断的扩大。同时，我国电网技术也是飞速发展，大规模电网，高电压等级的输电线路正在不断出现。虽然大规模高电压等级的出现，可以大容量高效率的进行输电，但是同时也面临着安全，可靠性问题。电力系统接地电阻的大小，也对输电的安全性，可靠性起着举足轻重的地位。所以电

2、力系统接地电阻的测量和大小的选取，以及影响接地电阻变化因素的研究就彰显的十分重要。2. 国外研究状况 相比国内而言，国外的高压输电技术相对比较成熟，但是安全性，可靠性问题还在进一步完善。接地电阻的测量在国外已经被广泛研究，在技术上已经相对完善，测量的方法也是多种多样。但是，电力系统安全性和可靠性的研究仍然值得深究，可见接地电阻的测量是十分重要的。电气设备是十分昂贵的，而接地电阻大小若不合适，就可能会使设备受到发热，振动等影响，同时可能会减少电气设备的使用寿命。因此，接地电阻的选取和测量是十分重要的。3.课题研究背景及意义 电力系统接地电阻的测量是一件不可忽视的工作，它是保证人身和设备安全的十分

3、重要的措施。随着我国电网技术的飞速发展，大规模电网及特高压等级输电线路不断涌现， 电力系统中常用的电气设备容量也逐渐增大，保证线路及设备安全工作的接地保护中流过的电流也不断增大。接地这个看似简单、而实际上受很多因素影响且至关重要的问题亦受到越来越多的关注，接地性能的好坏直接涉及到电网及工作人员的安全运行与操作。接地电阻是电气设备的接地部分的对地电压和接地电流之比。影响接地电阻的主要因素是土壤电阻率，接地体尺寸和形状，埋入深度等。接地电阻可分为工频和冲击接地电阻。这是对通过接地体流入地中的电流的不同性质而言。对不同的接地装置的接地电阻允许值有不同的要求。 当电力系统输电线路发生接地或遭受雷直击故

4、障时，如果接地电阻值不符合规程要求，就会造成接地体或者地网的局部电压异常升高，除给工作人员造成安全隐患外，还可能由于雷击反电压使输电线路跳闸，造成停电事故。而衡量接地装置性能好坏的主要参数是接地电阻。 一般来说，降低输电线路跳闸率的主要措施是通过减小杆塔接地电阻实现的，好的接地性能能从根本上改善输电线路的工作可靠性。当雷电流通过杆塔及 接地装置流入大地散流时，雷电流向周围土壤散流会受到土壤的阻力，而表现出一定的电阻，雷电流流过后会使避雷线拥有一个对地电压，若接地电阻值较大将使得避雷线电压过高，高于输电线路电压而使输电线路继保设备动作，造成跳闸停电事故。因此，接地电阻值大小直接关系到高压线路的跳

5、闸率，对电网的稳定、可靠运行有非常重要的作用。我国很多地区都有过因杆塔接地电阻过大引起电力事故，给国家和人民生活带来了很大的损失和不便。为了维护电力系统安全可靠运行，保障电气设备与运行人员的安全十分重要，而一个安全可靠的接地系统，对电力系统的安全运行和人身安全有着直接的关系。因为接地不良而造成的设备故障的情况常常发生。衡量接地系统的标准包括接地电阻，跨步电阻，接触电阻，均衡电位，泄流能力，抗腐能力等，而接地电阻的大小是判断接地系统合格与否的主要判据之一。因此可以看出接地电阻在电力系统中有着非常重要的作用，它不但可以保护人身安全而且可以有效的保护建筑物以及其内的设备。蔚然成风，它正处在一个发展并

6、盛行的阶段，所以它的生产需求可想而知。接地就是将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地相连，提供故障电流及雷电流的泄流通道，起到稳定电位，提供零电位参考点作用，并确保电力系统、电气设备的安全运行，同时确保电力系统运行人员及其他人员的安全。接地装置就是包括引线在内的埋设在地中的一个或一组金属体，或由金属导体组成的金属网，其功能是用来泄放故障电流、雷电或其它冲击电流，稳定电位。而表征接地装置电气性能参数的是接地电阻。接地电阻就是电流由接地装置流入大地再经大地流向另一接地体或向远处扩散所遇到的电阻。接地电阻大小直接体现了电气装置与“地”接触的良好程度，也反映了接地网的规模。 在电力系统正常工作时，

7、保证中性点电位不发生偏移；故障时，保证人身和设备的安全，必须严格按照国家的规定来进行接地电阻的选取和系统设计。不然将带来不仅仅是酿成重大事故和严重的经济损失，且严重威胁到操作人员的人身安全。 接地装置接地电阻的测量一般基于如下几个方面的目的来测量接地装置的真实接地电阻,检查新接地网的接地电阻是否达到设计要求,检查旧接地网的接地电阻是否发生了变化。对计算值进行校核,以检验计算方法的正确性,为新的计算方法或软件的推广应用提供依据。确定由于电力系统接地故障电流引起的地电位升高及在整个阶段内的电位变化，确定防雷保护接地装置的合适性。取得建筑物防雷保护,建筑物内设备防雷保护及有关人身安全所必需的设计数据

8、。电力系统接地电阻的变化范围很大,从输电线路杆塔接地装置的几欧至几十欧,到发变电站接地系统的零点几欧。对于大型地网,接地装置的电抗分量起到很重要的作用。变电站是电力系统的枢纽,一旦发生雷击损坏设备事故,将造成大面积停电,而且变压器等高压电气设备的内绝缘大都没有自恢复性能,设备被雷击损坏后,修复起来十分困难,造成长时间停电,造成设备损坏和供电的直接损失,构筑物基础、金属设备等,或有金属导体组成的金属网,其功能是用来泄放故障电流、雷电或其他冲击电流,稳定电位。由于保护设备及措施,刁一能避免电气设备发生雷害事故。因此对变电站的地网电阻进行分析和研究,使其防护措施更为可靠,这将具有深远的意义。4.主要

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13、nergy, Vol.2, pp:1120-1126, IEEEIndustry Applications Society.October,2002.Pittsburgh,PA, United states.14. 陈鹏云.大型地网接地电阻异频测量方法高电压技术【J】.2002。15.何金良,曾嵘.电力系统接地技术M.北京:科学出版社.2007.02.二、主要研究(设计)内容、研究（设计）思路及工作方法或工作流程1.主要内容研究电力系统接地电阻的测量。接地电阻测量的基本原理接地电阻测量的基本方法是设法在电流极和被侧接地体之间注入交流电流I，此时在被测接地体和电极之间可获的电压U，通过测量该电流

14、和电压值，根据欧姆定律R=U/I，即可计算出被测接地体的接地电阻。本课题中采用异频测量的方法，也就是所加的激励频率不同于工频。通过电压，电流互感器测出流经接地电阻的电压，电流值，然后通过欧姆定律来计算电阻值。2.研究方法（1）伏安法（电压电流表法）使用安培计，伏特计测量由电源两极流入地下的电流值，以及测量之间的交流电位差，由安培计合伏特计所得到的数值就可以根据欧姆定律计算出接地电阻值。在使用伏安法测定电阻时必须先估计电流大小，选出适当截面的绝缘导线，在预备试验时可以利用可变电阻调整电流，当正式测定时，则将可变电阻短路，由安培计和伏特计所得的数值来计算出接地电阻。伏安法测电阻有着明显的不足之处，

15、工作量大，试验时，接地棒距离地级为20-50米，而辅助接地距离离地至少40-100米。另外测试受外界干扰较大，在强电区域有时无法测量。（2）E型摇表法它的测试原理是采用三点式电压落差法，是在辅助极和被测接地体之间注入交流电流I，此时在被测接地体和电极之间可获得电压U，根据欧姆定律R=U/I，就可计算出被测接地体的接地电阻。要求两根测试桩位于被测地桩的同一侧，三者基本在一条线上。这种测量需要打辅助地极，需要现场布置几十米以上的电线，增加了作业的劳动强度。由于打辅助地极是人工操作，受人为因素很大。测量时需要将接地体与设备断开，以避免设备自身接地体对测量结果的影响。随着科学技术的发展，接地电阻的测量

16、也用到单片机处理技术，它与传统接地摇表法的主要区别是将电流与接地电阻的采集数字化，其电源有电池提供，无需手摇。其稳定性和精度比摇表指针式高很多。（3）数字式接地电阻测量仪近年来由于计算机技术的快速发展，因此接地电阻测量仪已大量的渗入了单片机处理技术，其测量功能，内容，精读是传统仪器不能比的。数字式接地电阻测量仪与传统的相比，主要区别是将电流电压与接地电阻的采集数字化 ，其电源由电池提供，其稳定性和精度大大的提高。而真正接地电阻测试仪的一个突破性创举是在九十年代钳口式地阻仪的诞生，它打破了传统式接地电阻的测试方法。如法国CA公司生产的6411单钳式接地电阻测试仪称得上是接地电阻测试仪的一大革命，

17、该测试仪外形酷是钳形电流表，其最大的特点是不需辅助地极，无需切断设备电源或断开地线就可以对使用中的设备的接地电阻进行在线测量，只需往被测地线上一夹，几秒后即可显示测量结果，极大方便了接地电阻的测量工作。但是，这种测量方法具有如下特点：（一）由于仪器向接地回路注入的交流低频电压只有单一的测试频率，当其频率与电气设备地网泄露电流频率接近时，测量精确度很低，严重时甚至无法测量。（二）由于电压注入线圈与电流测量线圈组合在同一钳口内，故线圈与线圈之间的互感效应对测量精度大有影响；（三）不能满足0.5以下地阻的测量要求；（四）钳口内径小，对引线宽度大于mm的地网无法测量。低频变频电压发生器3.研究思路（1

18、）接地电阻的测量原理框图低频电压测量 Nu u低频电流测量 NiTA 图1：电阻测量原理框图上图1Nu为绕在仪器电压传感器内的电压发生器线圈的圈数，Ni为为绕在仪器电流传感器内的电流发生器线圈的圈数。测量时，电压线圈产生一个已知恒定低频交流电压 U，在被测引线接地回路中通过电磁感应产生的电压u=U/Nu,该电压u在地线回路中会产生电流i=U/Rx,该电流i被电流接收线圈转换为I，i=I/Ni,根据下式可算出接地电阻Rx: Rx=u/i=KU/i=I 上式中K=1/(Ni.Nu)，通常Ni，Nu取值为1。提高测量仪的抗干扰能力，电压线圈产生的低频交流电压的频率是可变的，在此选取由工频接地电阻测试

19、标准推荐的四个频率（即94Hz、105Hz、111Hz、128Hz）进行测量。基于变频的思想，进行接地电阻的测量，发生激励、开启A/D，计算接地电阻值。为了避免激励源的频率与噪声的频率相近，首先要进行空测，选用与噪声频率相差最远的激励频率进行接地电阻的测量。如果两者频率相近，就不能进行接地电阻的测量。（2） 硬件原理单片机系统采样电路信号调理A/D转换功率放大激励源LED显示 图2系统硬件原理图 测量系统主要由功率放大模块，采样电路模块，信号调理电路模块还有A/D转换电路组成，然后把处理过的信号输入单片机，经单片机控制测量的电阻值显示在LED显示上。激励源采用94HZ的方波信号，幅值为5V。因为测量的接地电阻范围为020，分压电阻采可以用5的定值电阻。由于激励源所能提供的功率太小