发电厂、变电站大型接地网检测方法及其检测系统转让专利
申请号 : CN200510012656.6
文献号 : CN100580464C
文献日 : 2010-01-13
发明人 : 高政 , 高淑萍 , 高永禄
申请人 : 高政 , 高淑萍
摘要 :
本发明涉及对发电厂、变电站大型接地网存在的问题进行检测的技术及其检测系统。技术方案步骤如下：(一)准备工作，(二)在不施加外加电压、电流的情况下，对正常运行时的接地网进行直接测量，(三)在对接地网施加外加电压、电流的情况下，对接地网进行测量，得到测量数据(四)通过电脑测得变电站接地网的地电位分布图，并通过数据分析，判断得出接地网情况的报告，(五)验证；本发明检测装置系统包括相互连接的接地测试源装置，检测信号采集处理和控制装置；接地测试源装置由装配在一起的电源自动控制装置和隔离变压器构成；检测信号采集处理和控制装置包括相互连接的检测信号采集处理装置和计算机；本发明技术产品：测试快速、准确，使用操作简便。
权利要求 :
1、发电厂、变电站大型接地网检测方法，其特征在于技术方案步骤 如下：
(一)准备工作：(1)、把要测量接地网的发电厂、变电站设备区的平 面布置图和高架构的三维立体图，利用数字设备传输到计算机或利用专用 的画图软件，在计算机上快速按比例绘制出该厂、站，设备区的平面布置 图和高架构的三维立体图；(2)、首先连接好各检测装置之间的连线及检 测装置与计算机之间的连线，然后分别按设备区单元和设备排列顺序，在 所需测量的高压设备的接地下引线上、高压开关室、主控制室等设备的接 地母线上以及发电机、主变压器的中性点的接地线上，连接电位检测线， 把检测线的电流互感器，接在高架构布置的刀闸传动杆上和与高架构接地 相连接的设备接地引线上，并在高压设备区附近的大地上，有规则的插上 几根钢纤，深度在0.6～0.8米，并接上大地电压测量线，作为大地电位 与接地网电位相比较的参照值；(3)、核对实际接地网测量点位置与计算 机屏面显示的设备区平面布置图和三维立体图上标注的位置是否相对应；
(二)在对接地网不施加任何外加电压、电流信号的情况下，对正常 运行时的发电厂、变电站接地网进行直接测量，测量出如下数据：(1)、 接地网各节点反映出的电位值，(2)、与高架构相连接的高压设备外壳接 地线上的电流值，(3)、设备场区上大地的电位值；将以上数据显示在与 计算机上的平面布置图或高架构三维立体图相对应的点上，得出精确接地 网地电位分布图，并可通过显示在计算机上的电位图初步判断出：(1)容 易受腐蚀的接地网部位，(2)可直观准确地反应出失去接地的高压设备， 并作为下一步检测的参照；
(三)在发电厂、变电站接地网的主变压器中性点，与距主变压器相 对较远的设备接地线上或高压输出线路的架空地线在变电站内的接地点 上，利用计算机检测装置控制隔离变压器给接地网施加电压、电流信号； 利用检测装置进行数据采集，测量出：(1)测量装置输出的空载电压、(2) 给接地网输入电流信号时检测装置输出的端电压、(3)给接地网输入电流 信号接地点的电压值、(4)给接地网输入的电流值、(5)高压设备外壳或操 作机构的接地线与高架构接地串联接地线上的电流值、(6)每台高压设备 接地引线上反映出的接地网电位值、(7)大地各检测点与接地网电位的参 照值各项数据；
(四)将以上各项测量数据都显示在计算机上预先前输入的平面布置 图或变电站高架构三维立体图相对应的测量点上，得到变电站接地网的地 电位分布图，并通过数据分析及判断可得出接地网情况的报告；
(五)验证：(1)在接地网地电位图上，认为哪台高压设备或哪个单 元设备接地有问题，就把接地测量装置的电流输出线的负极，接在认定接 地有问题的设备上，起动测量装置，查看地电位图的变化，这时接地有问 题设备的地电位就会明显升高，同时与接地网连接正常的设备接地点电位 就会明显降低，这时测量装置的电流输出就会降至很小，这时就可以确认 该设备的接地已和主接地网断开或锈蚀十分严重；(2)在认定某台设备失 去接地，可以在该台设备的接地线上与接地网完好的点上连一条短路线， 查看地电位的变化，已均衡，证明该段接地网缺陷情况属实。
2、根据权利要求1所述的发电厂、变电站大型接地网检测方法，其特 征在于：在进行接地网和接地装置锈蚀损失截面积的测量与计算时，可用 检测装置对接地网设计普遍使用的标准材料时行对照测量试验，得到接地 网设计普遍使用的标准材料的截面积、电阻值、专导电流量的对照表，或 直接查对国标统一标准的对照表。
3、根据权利要求1所述的发电厂、变电站大型接地网检测方法中应用 到的检测系统，其特征在于该系统包括相互连接的接地测试源装置，检测 信号采集处理和控制装置；接地测试源装置由装配在一起的电源自动控制 装置和隔离变压器构成；检测信号采集处理和控制装置包括相互连接的检 测信号采集处理装置和计算机；检测信号采集处理装置包括主机模块、出 口模块、采样模块、通信模块及电源模块，主机模块包括：中央处理器、 实时时钟、掉电保持数据存储器，数据通信模块；采样模块为A/D数模转 换器；出口模块包括控制输出电路以及遥信采样电路，通信模块包括 RS232、RS485两种接口和接口处理电路；接地测试源装置，装置的两个输 出端分别连接检测信号采集处理装置中A/D数模转换器的输入端，A/D数 模转换器的输出接入中央处理器的以输入端，中央处理器通过通信模块中 接口与计算机连接，接地测试源装置另一个输出端通过遥信采样电路与检 测信号采集处理装置中央处理器联接，中央处理器通过控制输出电路连接 输出控制信号到接地测试源装置，接地测试源装置的另两个输出端分别接 在接地风外，A/D数模转换器通过电流、电压变送器与待测接地网连接。
4、根据权利要求3所述的发电厂、变电站大型接地网检测方法中应用 到的检测系统，其特征在于本系统信号采集装置中各模块为插接的结构方 式。
5、根据权利要求3所述的发电厂、变电站大型接地网检测方法中应用 到的检测系统，其特征在于本检测系统计算机上软件采用模块化设计，算 法采用快速傅立叶运算方式。
说明书 :
技术领域
本发明涉及对发电厂、变电站大型接地网存在的问题进行检测的方法 及其检测系统。
背景技术
发电厂、变电站的接地网，是集电力系统高低压电气设备及继电保护 自动装置的工作接地、保护接地、雷电保护接地、防静电保护接地，四大 功能于一体的系统网络。是保证电力系统安全运行的重要电气设备之一。 接地网对于电力系统的安全运行，起着至关重要的作用。
目前，由于国内发电厂、变电站的接地网、接地引线、电气设备的接 地本身存在问题，而引发高电压，大电流窜入低压系统，烧毁厂用电设备， 击穿保护二次电缆，烧毁继电保护元器件，造成继电保护装置误动，拒动， 烧毁电气设备。为此造成系统解列、大面积停电事故。为国民经济造成巨 大损失，甚至造成社会影响。早在1987年，全国高电压工作会议上，水 电生字第9号文(附件1)就提出了接地网在电力系统中的重要性，在会 议总结中指出，通过湖北、广西四次接地网事故，大家认识到随着电压等 级的提高，短路电流的增大，接地网对人身安全影响愈加重要，一旦发生 事故，可能带来的就是灾难性的后果，接地网的问题目前在全国具有普遍 性，必须引起重视。1989年能源部、全国电力系统高电压专业工作网委员 会第一次会议纪要发文，电技(71)号文、附件特别指出接地网的问题。 各地在厂、站接地网开挖中发现的问题进一步说明1987年全国高电压专 业工作会议上对接地网问题所采取的措施是非常必要的。现在的问题是： 1.部分地区对接地网检查和改造工作还没有足够重视，进年来又有因接 地网不良而造成发电厂、变电站全停的事故出现。2.有关的技术问题例 如；腐蚀与土质关系，热稳定时间的选择及截面积的确定等作总结或列题 攻关，以便及早修订接地规程和施工规范以指导接地网的设计、施工、改 造和运行。
现在电力系统接地网的检测技术，采用国家电力行业标准DL/475- 1992《接地装置工频特性的测量导则》和中华人民共和国电力行业标准 DL/T621-1997《交流电气装置的接地》规程(以下简称《接地规程》)， 测试出的数值是：测试点至整个发电厂、变电站接地网和土壤电的阻值， 然后在厂、站内，用万用表、电桥、接地摇表等仪器抽测高压设备的接地 点，来测量导通及接地网电阻值，这种测试方法得出的数据，都很难准确、 快速反映接地网、接地引线、接地装置的缺陷状况。采用这种方法，测试 人员工作量大，测量工作时间长，开展测试工作困难多。对于发电厂、变 电站面积较大而土壤电阻率又不均匀时，为了得到较可信的测试结果，《接 地规程》要求把电流极离被试接地装置的距离增大到10公里，同时电压 极离被测接地装置的距离也相应增大。测试工作的困难可想而知。
虽然经过大量繁重复杂的工作，测量出的数值，只能得到一个由测试 点的土壤电阻和接地网之间串并混联的一个综合电阻值，实践证明其电阻 值并不能完全证明接地网是否合格，能否满足电力系统运行方式的要求。 利用现有的检测装置和技术，由于受土壤电阻率的影响，无法确定它是否 符合现在的电力系统运行参数要求。对厂、站内部接地网、接地引线的通 断情况、每台高压设备的保护接地线对接地网母线的电阻值、接地网母线 之间的电阻值、接地网母线和接地引线的有效截面积、故障短路电流的导 通能力、接地网导体的热稳定性能，现有的测试仪器和方法都不能测试计 算出来。整体接地网是否符合发电厂，变电站短路容量的要求，也就无法 知道。《接地规程》中要求的，高压设备的接触电压，发电厂，变电站内地 面产生跨步电压的区域也不能测试出来。
目前接地网的技术管理：近十多年来电力系统迅猛发展。老发电厂、 老变电站大都进行了升压、增容，高压线路输送电能成倍增加。目前电力 系统为防止线路污闪，对高电压线路都进行了绝缘调爬或更换合成绝缘 子，增强了高压输电线路抗过电压的防护。而变电站内的高压设备却没有 提高抗过电压的能力和方法，当系统出现各种形式的过电压时，变电站内 的高压设备就变成了释放过电压的部位，如果污闪或设备事故发生在变电 站内接地不良的高压设备上，那时高压设备的二次接线端子箱至主接地网 之间、各端子箱之间、端子箱至保护盘之间、电缆屏蔽层至电缆芯之间、 通过这些设备连接的二次电缆屏蔽线两端，就会产生几千伏甚至几十千伏 的高电压。严重威胁人员和设备的安全。为此、对发电厂，变电站接地网 质量就要提出更加严格的要求。
因为接地网和接地装置属隐蔽工程。目前还没有较先进的检测设备。 为此国家最新《接地装置的试验项目、周期和要求》标准中规定，对于 已经运行10年以上(包括改造以后重新运行达到这个年限的)发厂、变 电站都要进行开挖检查。随着电力系统的发展，单相接地短路电流急剧上 升，出现了单相接地短路电流大于三相短路电流的情况。系统内以多次出 现由于短路故障烧断接地装置，为此都造成了重大的设备烧毁事故。华北 电力集团以将10年改为5年，就要求对接地网进行开挖检查。
近年来由于接地网引发事故的增多，国家电网公司反事故斗争二十五 项重点措施，第十二条，要求：加强对接地网的维护，必须按周期对接地 网进行测试、开挖检查，对不合格或锈蚀严重的接地网要及时进行改造， 杜绝发生由于接地网原因导致的事故。现在全国各地发电厂、变电站都开 始进行挖掘检查，但由于接地网的设计图纸与实际施工安装的地理位置相 差很大，再有厂、站内地面以上的高低压设备及其架构林立。厂、站设备 区内的各种通道，厂房，开关室，控制室等建筑众多。地面以下的各种管 道沟槽，高低压电缆敷设错综复杂。接地网和接地引线在地下焊接点的薄 弱部分不计其数。这都给挖掘检查接地网的缺陷，带来很大困难。同时开 挖检查要耗费大量的人工和物力，也可以说是根本无从查找。接地网经过 多年地下腐蚀，发电厂、变电站经过多期的扩建、增容、改造。使各期工 程的接地网、焊接连接情况都很难查到。如果把接地网全部挖开检查，就 会使厂、站所有高低压设备失去接地保护，影响正常的工作接地。这会对 电力系统的正常运行，对发电厂、变电站的电气设备和人身安全造成更大 的危险。
现有的测量方法存在诸多缺陷：1.接地网、接地母线、高压设备接 地引线，腐蚀严重，哪怕其截面积只剩下1平方毫米，甚至锈完，由于还 有氧化铁的存在，现有的测量装置也不能测试出来。能否符合现在系统运 行方式下的短路容量要求，也就不能做出正确的判断。2.接地母线、高 压设备接地引下线由于某种原因出现断线，已不能导通故障电流时，现有 装置也很难测试检查出来。3.在电力系统发生不对称短路时，如果接地 网不符合热稳定要求，在接地网上就会产生很高的电位差。它对站内继电 保护装置的干扰和对二次电缆绝缘的威胁、对直流系统、站用电系统产生 的危害就不能预测出来。从而无法制定出切实可行的防范措施。4.电力系 统出现不对称短路或站内高压设备发生接地故障时，由于不知道接地网线 的有效截面积，接地网和接地装置上的故障短路电流的导通能力，接地网 的热稳定情况也就不能测试计算出来。5.电力系统出现不对称短路故障 时，站内电气设备上产生的接触电压，站内场地上产生跨步电压的分布情 况也不能准确测试、计算出来。6.同一厂、站后期扩建、改建工程的接 地网没有与前期工程的接地网进行连接。但由于保护二次电缆的屏蔽接地， 一端接在新设备的端子箱内，而另一端接在前期主控室保护装置的接地母 线上，使得无法测量出接地网存在的严重缺陷。
目前，由于国内发电厂、变电站的接地网、接地引线、电气设备的接 地本身存在问题，而引发高电压，大电流窜入低压系统，烧毁厂用电设备， 击穿保护二次电缆，烧毁继电保护元器件，造成继电保护装置误动，拒动， 烧毁电气设备。为此造成系统解列、大面积停电事故。为国民经济造成巨 大损失，甚至造成社会影响。早在1987年，全国高电压工作会议上，水 电生字第9号文(附件1)就提出了接地网在电力系统中的重要性，在会 议总结中指出，通过湖北、广西四次接地网事故，大家认识到随着电压等 级的提高，短路电流的增大，接地网对人身安全影响愈加重要，一旦发生 事故，可能带来的就是灾难性的后果，接地网的问题目前在全国具有普遍 性，必须引起重视。1989年能源部、全国电力系统高电压专业工作网委员 会第一次会议纪要发文，电技(71)号文、附件特别指出接地网的问题。 各地在厂、站接地网开挖中发现的问题进一步说明1987年全国高电压专 业工作会议上对接地网问题所采取的措施是非常必要的。现在的问题是： 1.部分地区对接地网检查和改造工作还没有足够重视，进年来又有因接 地网不良而造成发电厂、变电站全停的事故出现。2.有关的技术问题例 如；腐蚀与土质关系，热稳定时间的选择及截面积的确定等作总结或列题 攻关，以便及早修订接地规程和施工规范以指导接地网的设计、施工、改 造和运行。
现在电力系统接地网的检测技术，采用国家电力行业标准DL/475- 1992《接地装置工频特性的测量导则》和中华人民共和国电力行业标准 DL/T621-1997《交流电气装置的接地》规程(以下简称《接地规程》)， 测试出的数值是：测试点至整个发电厂、变电站接地网和土壤电的阻值， 然后在厂、站内，用万用表、电桥、接地摇表等仪器抽测高压设备的接地 点，来测量导通及接地网电阻值，这种测试方法得出的数据，都很难准确、 快速反映接地网、接地引线、接地装置的缺陷状况。采用这种方法，测试 人员工作量大，测量工作时间长，开展测试工作困难多。对于发电厂、变 电站面积较大而土壤电阻率又不均匀时，为了得到较可信的测试结果，《接 地规程》要求把电流极离被试接地装置的距离增大到10公里，同时电压 极离被测接地装置的距离也相应增大。测试工作的困难可想而知。
虽然经过大量繁重复杂的工作，测量出的数值，只能得到一个由测试 点的土壤电阻和接地网之间串并混联的一个综合电阻值，实践证明其电阻 值并不能完全证明接地网是否合格，能否满足电力系统运行方式的要求。 利用现有的检测装置和技术，由于受土壤电阻率的影响，无法确定它是否 符合现在的电力系统运行参数要求。对厂、站内部接地网、接地引线的通 断情况、每台高压设备的保护接地线对接地网母线的电阻值、接地网母线 之间的电阻值、接地网母线和接地引线的有效截面积、故障短路电流的导 通能力、接地网导体的热稳定性能，现有的测试仪器和方法都不能测试计 算出来。整体接地网是否符合发电厂，变电站短路容量的要求，也就无法 知道。《接地规程》中要求的，高压设备的接触电压，发电厂，变电站内地 面产生跨步电压的区域也不能测试出来。
目前接地网的技术管理：近十多年来电力系统迅猛发展。老发电厂、 老变电站大都进行了升压、增容，高压线路输送电能成倍增加。目前电力 系统为防止线路污闪，对高电压线路都进行了绝缘调爬或更换合成绝缘 子，增强了高压输电线路抗过电压的防护。而变电站内的高压设备却没有 提高抗过电压的能力和方法，当系统出现各种形式的过电压时，变电站内 的高压设备就变成了释放过电压的部位，如果污闪或设备事故发生在变电 站内接地不良的高压设备上，那时高压设备的二次接线端子箱至主接地网 之间、各端子箱之间、端子箱至保护盘之间、电缆屏蔽层至电缆芯之间、 通过这些设备连接的二次电缆屏蔽线两端，就会产生几千伏甚至几十千伏 的高电压。严重威胁人员和设备的安全。为此、对发电厂，变电站接地网 质量就要提出更加严格的要求。
因为接地网和接地装置属隐蔽工程。目前还没有较先进的检测设备。 为此国家最新《接地装置的试验项目、周期和要求》标准中规定，对于 已经运行10年以上(包括改造以后重新运行达到这个年限的)发厂、变 电站都要进行开挖检查。随着电力系统的发展，单相接地短路电流急剧上 升，出现了单相接地短路电流大于三相短路电流的情况。系统内以多次出 现由于短路故障烧断接地装置，为此都造成了重大的设备烧毁事故。华北 电力集团以将10年改为5年，就要求对接地网进行开挖检查。
近年来由于接地网引发事故的增多，国家电网公司反事故斗争二十五 项重点措施，第十二条，要求：加强对接地网的维护，必须按周期对接地 网进行测试、开挖检查，对不合格或锈蚀严重的接地网要及时进行改造， 杜绝发生由于接地网原因导致的事故。现在全国各地发电厂、变电站都开 始进行挖掘检查，但由于接地网的设计图纸与实际施工安装的地理位置相 差很大，再有厂、站内地面以上的高低压设备及其架构林立。厂、站设备 区内的各种通道，厂房，开关室，控制室等建筑众多。地面以下的各种管 道沟槽，高低压电缆敷设错综复杂。接地网和接地引线在地下焊接点的薄 弱部分不计其数。这都给挖掘检查接地网的缺陷，带来很大困难。同时开 挖检查要耗费大量的人工和物力，也可以说是根本无从查找。接地网经过 多年地下腐蚀，发电厂、变电站经过多期的扩建、增容、改造。使各期工 程的接地网、焊接连接情况都很难查到。如果把接地网全部挖开检查，就 会使厂、站所有高低压设备失去接地保护，影响正常的工作接地。这会对 电力系统的正常运行，对发电厂、变电站的电气设备和人身安全造成更大 的危险。
现有的测量方法存在诸多缺陷：1.接地网、接地母线、高压设备接 地引线，腐蚀严重，哪怕其截面积只剩下1平方毫米，甚至锈完，由于还 有氧化铁的存在，现有的测量装置也不能测试出来。能否符合现在系统运 行方式下的短路容量要求，也就不能做出正确的判断。2.接地母线、高 压设备接地引下线由于某种原因出现断线，已不能导通故障电流时，现有 装置也很难测试检查出来。3.在电力系统发生不对称短路时，如果接地 网不符合热稳定要求，在接地网上就会产生很高的电位差。它对站内继电 保护装置的干扰和对二次电缆绝缘的威胁、对直流系统、站用电系统产生 的危害就不能预测出来。从而无法制定出切实可行的防范措施。4.电力系 统出现不对称短路或站内高压设备发生接地故障时，由于不知道接地网线 的有效截面积，接地网和接地装置上的故障短路电流的导通能力，接地网 的热稳定情况也就不能测试计算出来。5.电力系统出现不对称短路故障 时，站内电气设备上产生的接触电压，站内场地上产生跨步电压的分布情 况也不能准确测试、计算出来。6.同一厂、站后期扩建、改建工程的接 地网没有与前期工程的接地网进行连接。但由于保护二次电缆的屏蔽接地， 一端接在新设备的端子箱内，而另一端接在前期主控室保护装置的接地母 线上，使得无法测量出接地网存在的严重缺陷。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种接地网检测技术及检测系统可解决目前 在接地网系统中存在的以上问题。可快速、准确、有效地将接地网存在的 问题检测出来，并且技术产品结构便携、操作简单、接地网缺陷显示直观， 并有对缺陷准确的验证功能。
本发明的技术方案为：首先本发明其技术原理为：大地传导电流的能 力很差。在一定条件单位距离内，它的电阻，电压降，传导电流的能力是 相同的。接地网传导电流的能力很强。在有缺陷的接地网上，接地网均压 带上各引出线间的电阻，电压降，传导电流的能力是不相同的。 根据这一原理，发明了对发电厂、变电站接地网各项数据的检测技术。其 技术方案步骤如下：
(一)准备工作：(1)、把要测量接地网的发电厂、变电站设备区的平面 布置图和高架构的三维立体图，利用数字设备传输到计算机，或在计算机 上用专用的画图软件快速按比例绘制出该厂、站，设备区的平面布置图和 高架构的三维立体图；(2)、首先连接好各检测装置之间的连线及检测装 置与计算机之间的连线，然后分别按设备单元和设备的顺序，在所需测量 的高压设备的接地下引线上、高压开关室、主控制室等设备的接地母线上 以及发电机、主变压器的中性点的接地线上连接检测线，把检测线的电流 互感器连接在高架构布置的刀闸传动杆上和与高架构接地相连接的设备接 地引线上，并在高压设备区附近的大地上，有规则的插上几根钢钎，深度 在0.6～0.8米，并接上大地电压测量线，作为大地电位与接地网电位相 比较的参照值；(3)、核对实际接地网测量点位置与计算机屏面显示的设 备区平面布置图和三维立体图上标注的位置是否相对应。
(二)在对接地网不施加任何外加电压、电流信号的情况下，对正常运行 时的发电厂、变电站接地网进行直接测量。测量出：(1)、由于电力系统 三相负荷不平衡，产生零序电流，在接地网各点反映的电位值，(2)、设 备场区上大地的电位值；并可通过显示在计算上机的电位图初步判断出： (1)容易受腐蚀的接地网部位，(2)可直观准确地反应出失去接地的高压 设备，并作为下一步检测的参照。在本步骤中检测时，可以得出由于电力 系统三相负荷不平衡，产生零序电流，引起接地网地电位不平衡的数值。 由此可以看出零序电流长期在接地网上走向。由此判断出零序电流在接地 网上产生电化学腐蚀影响的准确部位。由于在大电流直接接地系统中的中 性点长期接地，所以地下长期流过电流部分的接地网线的腐蚀速度，要远 快于其它部分的地网腐蚀速度。这就可以为接地网检查、大修、设计、施 工提供参考。
(三)在发电厂、变电站接地网的主变压器中性点至距主变压器相对较远 的设备接地线上或高压输电线路的架空地线在变电站内的接地点上，利用 检测装置上的隔离变压器给接地网施加电压、电流信号，并通过检测装置 进行接地网信号采集，并输入计算机，记录显示的数据有：(1)测量装置 输出的空载电压、(2)给接地网输入电流信号时检测装置输出的端电压、 (3)给接地网输入电流信号点的电压值、(4)给接地网输入的电流值、(5) 高压设备外壳或操作机构的接地线与高架构接地串联接地线上的电流值、 (6)每台高压设备接地引线上测量出的接地网电位值、(7)大地各检测点与 接地网电位的参照值等各项数据。
(四)将以上各项测量数据都显示在计算机上预先前输入的平面布置图或 变电站高架构的三维立体图相对应的点上，得到变电站接地网的地电位分 布图，并通过数据分析及判断可得出接地网情况的报告；
比如如果接地网正常，每个接地网孔或每条均压带上相邻的高压设备 接地网的电位差很小，它们之间的电阻也很小，如果高压设备接地引下线 与主接地网断开或接地引下线发生严重锈蚀导致电阻增大，那么该点与周 围点的电位差将增大。在通过高压设备接地点的电位与相邻大地的电位相 比较。如果某台高压设备的电位与大地电位相近，而与相邻的高压设备接 地点有明显差距，则可以认定该设备与主接地网电阻较大。通过接地网的 电位图进行分析比较，就可以直观的判断出，有没有一个厂站出现多个接 地网现象或由于接地网锈蚀而造成高压设备失去接地的情况。
(五)验证：(1)在接地网地电位图上，认为哪台高压设备或哪个单 元设备接地有问题，就把接地测量装置的电流输出线的负极，接在认定接 地有问题的设备上，起动测量装置，查看地电位图的变化，这时接地有问 题设备的地电位就会明显升高，同时与接地网连接正常的设备接地点电位 就会明显降低，这时测量装置的电流输出就会降至很小。这时就可以确认 该设备的接地已和主接地网断开或锈蚀十分严重；(2)在认定某台设备失 去接地，可以在该台设备的接地线上与接地网完好的点上连一条短路线， 查看地电位的变化，电位已均衡，电流升到正常值，证明该段接地线缺陷 情况属实。
本发明在所述接地网和接地装置锈蚀损失截面积的测量与计算时，也 可用本检测装置对地网设计普遍使用的标准材料进行测量，得到地网设计 普遍使用的标准材料的截面积的对照表。或直接查对国标统一标准的对照 表。
经过上述步骤可具体分析出如下接地网情况的报告：1.每台高压设备 接地引下线、主控制室、高压设备间的接地线至接地网母线间准确的有效 截面积和等效电阻值。2.每台高压设备的接地线，高压设备相互之间的接 地线与接地网断开的准确地点或电阻增大的准确部位。3.测量出各电压等 级高压设备区的接地网、主控制室、高压开关室等接地网至主变中性点接 地线的准确有效截面积，接地网传导故障电流的能力。4.参照该接地网使 用的同型号标准材料的电阻值和传导电流量，就可以可判断出接地网的腐 蚀情况。计算出，运行中的接地网有效截面积和等效电阻值。5.根据该发 电厂、变电站现在的短路容量和流过接地网的短路电流稳定值，短路电流 的等效持续时间和接地线材料的热稳定系数。利用测量计算出的现有接地 网的有效截面积和等效电阻值，接地网各部位的最大导流量，便可以计算 出该厂、站接地网在运行中的实际热稳定值。由此可判定该接地网是否需 要改进或大修。6.可以测量，计算，绘制出厂、站内每台高压设备出现接 地故障时或系统出现不对称接地短路故障时，全厂、站接地网上的电位分 布图。厂站大地各测量点上的大地电位图。7.根据接地网地电位分布的情 况。可以有效的分析出，当系统出现不对称短路或站内高压设备发生接地 故障时，对继电保护、自动装置的干扰。对低压系统、直流系统及二次电 缆的危害程度。8..可有效的分析出由于地电位差，对防止过电压系统的 影响和破坏。9.根据地电位分布图，可以准确地看出产生跨步电压的区域， 计算出在系统故障时，产生跨步电压的幅值。10.根据高压设备架构的三 维立体图上显示的，电流分布图和地电位分布图，就可以准确的查出能够 产生接触过电压的设备，并计算出产生接触电压的幅值。11.可有效的分 析出由于地电位差，对防雷及过电压系统的影响和破坏。12.计算机检测 接地网装置对查出的接地网缺陷，有准确的验证功能，利用该装置不用开 挖检查接地网，就可以验证接地网的缺陷正确属实。13.检测接地网过程 中的所有数据资料，都跟据测量的时间顺序自动生成文件，可长期保存在 计算机内或刻印光盘，配有打印机可现场打印出报告存档。
本发明发电厂、变电站大型接地网检测技术中应用到的检测系统，其 特征在于该系统包括相互连接的接地测试源装置，检测信号采集处理和控 制装置；接地测试源装置由装配在一起的电源自动控制装置和隔离变压器 构成；检测信号采集处理和控制装置包括相互连接的检测信号采集处理装 置和计算机；检测信号采集处理装置包括主机模块、出口模块、采样模块、 通信模块及电源模块，主机模块包括：中央处理器、实时时钟、掉电保持 数据存储器，数据通信模块；采样模块为A/D数模转换器；出口模块包括 控制输出电路以及遥信采样电路，数据通信模块包括RS232、RS485两种 接口和接口处理电路；接地测试源装置，装置的两个输出端分别连接检测 信号采集处理装置中A/D数模转换器的输入端，A/D数模转换器的输出接 入中央处理器的一输入端，中央处理器通过通信模块中接口与计算机连接， 接地测试源装置另一个输出端通过遥信采样电路与检测信号采集处理装置 中央处理器联接，中央处理器通过控制输出电路输出控制信号到接地 测试源装置，接地测试源装置的另两个输出端分别接在接地网上，A/D数 模转换器通过电压变送器与待测接地网连接。
本系统信号采集装置中各模块为插接的结构方式。中央处理器采用先 进的80C196KC芯片为核心器件；采用12887为时钟芯片，采用HK1235型 号的非易失随机数据存储器；可编程逻辑芯片GAL16V8为控制输出电路， 数据通信模块采用MAX202、MAX1480芯片完成接口通信。同时本检测系统 计算机上软件采用模块化设计，算法采用快速傅立叶运算方式。
本发明的有益效果为：利用本发明技术及测试系统可快速，准确地测 试出如下接地网的情况能利用该装置和专利检测技术，能够把大型接地网 和接地装置的缺陷及各种测量数据清楚地显示在计算机屏幕上发电厂、变 电站相对应的平面布置图上，给接地网做出一个详细的技术分析档案，为 接地网大修改造设计提供可靠的依据，并可以为厂、站的事故分析提供重 要的分析依据，制定出反事故措施。解决了目前接地网测试技术落后，不 能及时准确测试出接地网中的缺陷的问题。改变了目前年年进行接地网测 试，却年年又因接地网存在问题而引发事故的现状。而接地网检测装置系 统，则具有测量速度快，数据准确全面，立刻就可以得到接地网质量的图 纸资料和详细重要的数据分析报告的优点。
本发明的技术方案为：首先本发明其技术原理为：大地传导电流的能 力很差。在一定条件单位距离内，它的电阻，电压降，传导电流的能力是 相同的。接地网传导电流的能力很强。在有缺陷的接地网上，接地网均压 带上各引出线间的电阻，电压降，传导电流的能力是不相同的。 根据这一原理，发明了对发电厂、变电站接地网各项数据的检测技术。其 技术方案步骤如下：
(一)准备工作：(1)、把要测量接地网的发电厂、变电站设备区的平面 布置图和高架构的三维立体图，利用数字设备传输到计算机，或在计算机 上用专用的画图软件快速按比例绘制出该厂、站，设备区的平面布置图和 高架构的三维立体图；(2)、首先连接好各检测装置之间的连线及检测装 置与计算机之间的连线，然后分别按设备单元和设备的顺序，在所需测量 的高压设备的接地下引线上、高压开关室、主控制室等设备的接地母线上 以及发电机、主变压器的中性点的接地线上连接检测线，把检测线的电流 互感器连接在高架构布置的刀闸传动杆上和与高架构接地相连接的设备接 地引线上，并在高压设备区附近的大地上，有规则的插上几根钢钎，深度 在0.6～0.8米，并接上大地电压测量线，作为大地电位与接地网电位相 比较的参照值；(3)、核对实际接地网测量点位置与计算机屏面显示的设 备区平面布置图和三维立体图上标注的位置是否相对应。
(二)在对接地网不施加任何外加电压、电流信号的情况下，对正常运行 时的发电厂、变电站接地网进行直接测量。测量出：(1)、由于电力系统 三相负荷不平衡，产生零序电流，在接地网各点反映的电位值，(2)、设 备场区上大地的电位值；并可通过显示在计算上机的电位图初步判断出： (1)容易受腐蚀的接地网部位，(2)可直观准确地反应出失去接地的高压 设备，并作为下一步检测的参照。在本步骤中检测时，可以得出由于电力 系统三相负荷不平衡，产生零序电流，引起接地网地电位不平衡的数值。 由此可以看出零序电流长期在接地网上走向。由此判断出零序电流在接地 网上产生电化学腐蚀影响的准确部位。由于在大电流直接接地系统中的中 性点长期接地，所以地下长期流过电流部分的接地网线的腐蚀速度，要远 快于其它部分的地网腐蚀速度。这就可以为接地网检查、大修、设计、施 工提供参考。
(三)在发电厂、变电站接地网的主变压器中性点至距主变压器相对较远 的设备接地线上或高压输电线路的架空地线在变电站内的接地点上，利用 检测装置上的隔离变压器给接地网施加电压、电流信号，并通过检测装置 进行接地网信号采集，并输入计算机，记录显示的数据有：(1)测量装置 输出的空载电压、(2)给接地网输入电流信号时检测装置输出的端电压、 (3)给接地网输入电流信号点的电压值、(4)给接地网输入的电流值、(5) 高压设备外壳或操作机构的接地线与高架构接地串联接地线上的电流值、 (6)每台高压设备接地引线上测量出的接地网电位值、(7)大地各检测点与 接地网电位的参照值等各项数据。
(四)将以上各项测量数据都显示在计算机上预先前输入的平面布置图或 变电站高架构的三维立体图相对应的点上，得到变电站接地网的地电位分 布图，并通过数据分析及判断可得出接地网情况的报告；
比如如果接地网正常，每个接地网孔或每条均压带上相邻的高压设备 接地网的电位差很小，它们之间的电阻也很小，如果高压设备接地引下线 与主接地网断开或接地引下线发生严重锈蚀导致电阻增大，那么该点与周 围点的电位差将增大。在通过高压设备接地点的电位与相邻大地的电位相 比较。如果某台高压设备的电位与大地电位相近，而与相邻的高压设备接 地点有明显差距，则可以认定该设备与主接地网电阻较大。通过接地网的 电位图进行分析比较，就可以直观的判断出，有没有一个厂站出现多个接 地网现象或由于接地网锈蚀而造成高压设备失去接地的情况。
(五)验证：(1)在接地网地电位图上，认为哪台高压设备或哪个单 元设备接地有问题，就把接地测量装置的电流输出线的负极，接在认定接 地有问题的设备上，起动测量装置，查看地电位图的变化，这时接地有问 题设备的地电位就会明显升高，同时与接地网连接正常的设备接地点电位 就会明显降低，这时测量装置的电流输出就会降至很小。这时就可以确认 该设备的接地已和主接地网断开或锈蚀十分严重；(2)在认定某台设备失 去接地，可以在该台设备的接地线上与接地网完好的点上连一条短路线， 查看地电位的变化，电位已均衡，电流升到正常值，证明该段接地线缺陷 情况属实。
本发明在所述接地网和接地装置锈蚀损失截面积的测量与计算时，也 可用本检测装置对地网设计普遍使用的标准材料进行测量，得到地网设计 普遍使用的标准材料的截面积的对照表。或直接查对国标统一标准的对照 表。
经过上述步骤可具体分析出如下接地网情况的报告：1.每台高压设备 接地引下线、主控制室、高压设备间的接地线至接地网母线间准确的有效 截面积和等效电阻值。2.每台高压设备的接地线，高压设备相互之间的接 地线与接地网断开的准确地点或电阻增大的准确部位。3.测量出各电压等 级高压设备区的接地网、主控制室、高压开关室等接地网至主变中性点接 地线的准确有效截面积，接地网传导故障电流的能力。4.参照该接地网使 用的同型号标准材料的电阻值和传导电流量，就可以可判断出接地网的腐 蚀情况。计算出，运行中的接地网有效截面积和等效电阻值。5.根据该发 电厂、变电站现在的短路容量和流过接地网的短路电流稳定值，短路电流 的等效持续时间和接地线材料的热稳定系数。利用测量计算出的现有接地 网的有效截面积和等效电阻值，接地网各部位的最大导流量，便可以计算 出该厂、站接地网在运行中的实际热稳定值。由此可判定该接地网是否需 要改进或大修。6.可以测量，计算，绘制出厂、站内每台高压设备出现接 地故障时或系统出现不对称接地短路故障时，全厂、站接地网上的电位分 布图。厂站大地各测量点上的大地电位图。7.根据接地网地电位分布的情 况。可以有效的分析出，当系统出现不对称短路或站内高压设备发生接地 故障时，对继电保护、自动装置的干扰。对低压系统、直流系统及二次电 缆的危害程度。8..可有效的分析出由于地电位差，对防止过电压系统的 影响和破坏。9.根据地电位分布图，可以准确地看出产生跨步电压的区域， 计算出在系统故障时，产生跨步电压的幅值。10.根据高压设备架构的三 维立体图上显示的，电流分布图和地电位分布图，就可以准确的查出能够 产生接触过电压的设备，并计算出产生接触电压的幅值。11.可有效的分 析出由于地电位差，对防雷及过电压系统的影响和破坏。12.计算机检测 接地网装置对查出的接地网缺陷，有准确的验证功能，利用该装置不用开 挖检查接地网，就可以验证接地网的缺陷正确属实。13.检测接地网过程 中的所有数据资料，都跟据测量的时间顺序自动生成文件，可长期保存在 计算机内或刻印光盘，配有打印机可现场打印出报告存档。
本发明发电厂、变电站大型接地网检测技术中应用到的检测系统，其 特征在于该系统包括相互连接的接地测试源装置，检测信号采集处理和控 制装置；接地测试源装置由装配在一起的电源自动控制装置和隔离变压器 构成；检测信号采集处理和控制装置包括相互连接的检测信号采集处理装 置和计算机；检测信号采集处理装置包括主机模块、出口模块、采样模块、 通信模块及电源模块，主机模块包括：中央处理器、实时时钟、掉电保持 数据存储器，数据通信模块；采样模块为A/D数模转换器；出口模块包括 控制输出电路以及遥信采样电路，数据通信模块包括RS232、RS485两种 接口和接口处理电路；接地测试源装置，装置的两个输出端分别连接检测 信号采集处理装置中A/D数模转换器的输入端，A/D数模转换器的输出接 入中央处理器的一输入端，中央处理器通过通信模块中接口与计算机连接， 接地测试源装置另一个输出端通过遥信采样电路与检测信号采集处理装置 中央处理器联接，中央处理器通过控制输出电路输出控制信号到接地 测试源装置，接地测试源装置的另两个输出端分别接在接地网上，A/D数 模转换器通过电压变送器与待测接地网连接。
本系统信号采集装置中各模块为插接的结构方式。中央处理器采用先 进的80C196KC芯片为核心器件；采用12887为时钟芯片，采用HK1235型 号的非易失随机数据存储器；可编程逻辑芯片GAL16V8为控制输出电路， 数据通信模块采用MAX202、MAX1480芯片完成接口通信。同时本检测系统 计算机上软件采用模块化设计，算法采用快速傅立叶运算方式。
本发明的有益效果为：利用本发明技术及测试系统可快速，准确地测 试出如下接地网的情况能利用该装置和专利检测技术，能够把大型接地网 和接地装置的缺陷及各种测量数据清楚地显示在计算机屏幕上发电厂、变 电站相对应的平面布置图上，给接地网做出一个详细的技术分析档案，为 接地网大修改造设计提供可靠的依据，并可以为厂、站的事故分析提供重 要的分析依据，制定出反事故措施。解决了目前接地网测试技术落后，不 能及时准确测试出接地网中的缺陷的问题。改变了目前年年进行接地网测 试，却年年又因接地网存在问题而引发事故的现状。而接地网检测装置系 统，则具有测量速度快，数据准确全面，立刻就可以得到接地网质量的图 纸资料和详细重要的数据分析报告的优点。
附图说明
图1为接地网检测接线示意图
图2为接地网检测系统结构示意图
图3为本发明实施例1，在对接地网不施加任何外加电压、电流信号的情 况下得出的地电位图
图4为本发明实施例2中对接地网施加外加电压、电流信号的情况下得出 的的地电位图
图5为本发明实施例2中对接地网施加外加电压、电流信号的情况下得出 的另外一部位的地电位图
图6为本发明中所述高架构的三维立体图
图7为本发明中所述利用数字设备传输到计算机上的设备区的平面布置
图2为接地网检测系统结构示意图
图3为本发明实施例1，在对接地网不施加任何外加电压、电流信号的情 况下得出的地电位图
图4为本发明实施例2中对接地网施加外加电压、电流信号的情况下得出 的的地电位图
图5为本发明实施例2中对接地网施加外加电压、电流信号的情况下得出 的另外一部位的地电位图
图6为本发明中所述高架构的三维立体图
图7为本发明中所述利用数字设备传输到计算机上的设备区的平面布置
具体实施方式
实施例1：在某变电站，实际测量接地网中未对接地网施加电流、电 压而测得地电位图如图3所示。从该地电位图中可直观判断出右上角的两 台高压设备应该是接地发生了问题，属于有接地障碍的设备。
实施例2：在某变电站，实际测量接地网中首先按照本检测技术步骤 进行检测，判断其中几台设备有问题，经验证后得到如图4的地电位图， 并作对比试验，测出：隔离变压器空载电压75v预调电流输出在大、中、 小三个档位分别测量直径18毫米，截面积254平方毫米，长50米的圆钢 上通过的电流值和电压值。大档位，电流231A电压47.6V计算出电 阻值为0.206欧姆。中档位，电流180A电压37.6V计算出电阻值为 0.205欧姆。小档位，电流81.5A，电压17V计算出电阻值为0.208欧 姆。首先通过地电位图其直观可判断出112高压开关，111-2.111-CT 112-2. 112-CT.112-6五六台设备是有失去接地问题的。判定接地网截面积，该 站高压设备接地引下线同样是直径18毫米的圆钢，在主变压器中性点至 110Kv.112高压开关，111-2.111-CT 112-2.112-CT.112-6六台设备其 接地点测得的电流是23.8A，电压是73.5V测量两点距离同样是50米， 计算出该段接地网等值电阻是3.09欧姆，在减去测量出的土壤电阻值， 该段接地网的等值电阻要大于3.5欧姆，由此可以判定，以上几台设备接 地引下线的等效截面积，比直径18毫米的圆钢截面积小了18倍以上。证 明该6台设备的接地装置锈蚀十分严重或焊接不良，已在失地状态下运行。
如附图5为实施例2中检测出的另一有问题的部位而经验证测试而得 出的地电位图。其测量时，装置电流输出正极接在1号主变中性点，负极 接在112线路耦合电容器的接地线上，测试装置输出电流125A，电压58V。 测量发现1号主变中性点与该主变外壳接地点有9.5V的电压差，35kv设 备区最北端的一台刀闸传动杆上有58A电流。经测量数据可判断出；(1) 1号主变外壳接地与接地网已断开。当系统出现不对称短路时，会造成变 压器外壳电位升高，对主变和人身安全都会造成严重威胁。(2)35kv设备 区地下接地母线与110kv设备区的接地母线连接处严重接触不良，刀闸传 动杆上的电流是经过35kv高架构的铁横梁传到110kv接地网的。当系统 出现不对称短路时，则可能在接地网断开处产生较大的地电位差，这时穿 过这个区域的控制电缆与一侧大地为同电位的电缆外皮和相对另一侧就可 能产生几千伏或几十千伏的电位差，足以击穿电缆绝缘层，烧毁保护装置。 (3)在有电流的刀闸传动杆上，若有人在此进行操作则可能造成人身触 电伤亡事故。(4)该站接地网的腐蚀情况严重，接地网导流量下降50％ 以上。接地网电阻增大，接地网的热稳定已不能满足该站短路容量的要求。
实施例2：在某变电站，实际测量接地网中首先按照本检测技术步骤 进行检测，判断其中几台设备有问题，经验证后得到如图4的地电位图， 并作对比试验，测出：隔离变压器空载电压75v预调电流输出在大、中、 小三个档位分别测量直径18毫米，截面积254平方毫米，长50米的圆钢 上通过的电流值和电压值。大档位，电流231A电压47.6V计算出电 阻值为0.206欧姆。中档位，电流180A电压37.6V计算出电阻值为 0.205欧姆。小档位，电流81.5A，电压17V计算出电阻值为0.208欧 姆。首先通过地电位图其直观可判断出112高压开关，111-2.111-CT 112-2. 112-CT.112-6五六台设备是有失去接地问题的。判定接地网截面积，该 站高压设备接地引下线同样是直径18毫米的圆钢，在主变压器中性点至 110Kv.112高压开关，111-2.111-CT 112-2.112-CT.112-6六台设备其 接地点测得的电流是23.8A，电压是73.5V测量两点距离同样是50米， 计算出该段接地网等值电阻是3.09欧姆，在减去测量出的土壤电阻值， 该段接地网的等值电阻要大于3.5欧姆，由此可以判定，以上几台设备接 地引下线的等效截面积，比直径18毫米的圆钢截面积小了18倍以上。证 明该6台设备的接地装置锈蚀十分严重或焊接不良，已在失地状态下运行。
如附图5为实施例2中检测出的另一有问题的部位而经验证测试而得 出的地电位图。其测量时，装置电流输出正极接在1号主变中性点，负极 接在112线路耦合电容器的接地线上，测试装置输出电流125A，电压58V。 测量发现1号主变中性点与该主变外壳接地点有9.5V的电压差，35kv设 备区最北端的一台刀闸传动杆上有58A电流。经测量数据可判断出；(1) 1号主变外壳接地与接地网已断开。当系统出现不对称短路时，会造成变 压器外壳电位升高，对主变和人身安全都会造成严重威胁。(2)35kv设备 区地下接地母线与110kv设备区的接地母线连接处严重接触不良，刀闸传 动杆上的电流是经过35kv高架构的铁横梁传到110kv接地网的。当系统 出现不对称短路时，则可能在接地网断开处产生较大的地电位差，这时穿 过这个区域的控制电缆与一侧大地为同电位的电缆外皮和相对另一侧就可 能产生几千伏或几十千伏的电位差，足以击穿电缆绝缘层，烧毁保护装置。 (3)在有电流的刀闸传动杆上，若有人在此进行操作则可能造成人身触 电伤亡事故。(4)该站接地网的腐蚀情况严重，接地网导流量下降50％ 以上。接地网电阻增大，接地网的热稳定已不能满足该站短路容量的要求。