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电力技术
变电站接地网接地特性参数检测装置
时间：2023-02-28
中试控股技术研究院鲁工为您讲解： 变电站接地网接地特性参数检测装置
ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪
参考标准：DL/T 475-2017
ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪用来做什么试验的：用于精确测量大型接地网接地阻抗、接地电阻、接地电抗、场区地表电位梯度、接触电位差、接触电压、跨步电位差、跨步电压、转移电位、接地引下线导通电阻、土壤电阻率等接地特性参数的软硬件系统。采用逐点变频，抗干扰极强，能在强干扰环境下准确测得工频50Hz下的数据。系统输出功率大（2-20KW），电压高(0-1000V)，输出电流大（0-50A），不会引起测试时接地装置的电位过高，同时它还具有极强的抗干扰能力，故可以在不停电的情况下进行测量
在配电线路和变台上采用金属氧化物避雷器代替FS-10阀型避雷器，放电效果好，可以耐多重雷击，绝缘击穿率低，运行稳定。
1. 引言
接地变压器主要应用在无中性点或中性点未引出的三相电力系统中,为系统提供的人为的中性点,因此也称作中性点耦合器。通过该变压器提供的中性点，系统可以采用直接接地、电阻接地、消弧线圈接地等接地形式，达到限制单相接地故障电流和抑制非故障相电压升高的目的。
接地变压器根据其所在的电力系统的运行状况和变电所的需求不同，有不同的结构形式，制造厂通常是根据客户提出的实际需求进行设计，现有资料对接地变压器的试验介绍较少，本文结合不同情况下接地变压器的运行状态，对接地变压器的温升试验进行简单分析和探讨。
2.中试控股详细讲解运行状态与温升试验
2.1 规定了额定持续中性点电流且带有二次绕组的接地变压器
中试控股详细讲解如图一所示，该类接地变压器在用户在采购时根据系统的三相负荷的情况估算了中性点的电位偏移，并结合采用的中性点接地方式给出了额定持续中性点电流的数值，要求接地变压器在该持续电流下正常运行。
另外考虑到变电所所用电源的要求，增加了二次绕组，在系统正常情况下接地变压器的运行方式主要包括三相负荷平衡中性点不发生偏移的正常状态、三相负荷不平衡的中性点偏移状态，二次侧带额定负载的状态。
三相负荷平衡的正常状态下，接地变系统中性点电位接近于地电位，一次绕组中仅流过很小的励磁电流，接地变压器所产生的损耗为铁芯的损耗和很小的一次绕组直阻损耗，在这种情况下仅铁损使温升升高，绕组对油的温升几乎等于零。
如果系统三相负荷不平衡导致中性点电位发生偏移，该电位的存在将在接地回路中产生一个持续的零序电流，该电流将在的接地变压器一次绕组中产生电阻损耗以及零序磁通在器身中产生的附加损耗，如果接地变压器二次侧带有负载，还需要在以上两种运行状态的同时考虑低压侧负载电流在二次绕组中产生的直阻损耗和附加损耗对绕组和变压器油温升的影响。
以上运行形式中正常状态和中性点偏移状态不会同时出现，二次侧带负载状态可能与任意状态进行叠加，因此温升试验要考虑以上各种组合中Zui严酷的组合。
例如一台接地变压器技术参数如下表：
针对此变压器，温升试验以按如下步骤进行：
1. Zui大总损耗阶段油顶温升和油平均温升的测量
本阶段试验的难点是Zui大总损耗的确定，由于该产品规定了额定中性点持续电流为70A，因此要考虑到在流过该电流的同时变压器二次侧带有200kVA额定负载的情况。此时变压器的损耗应包括如下三部分：
1) 70A额定持续中性点电流在变压器内部产生的损耗PkN(75℃)。
2) 高压侧的电网电压在变压器上产生的空载损耗P0。
3) 低压侧的负载电流在低压绕组产生的直阻损耗Pr（75℃）
此阶段需要注意的有如下两点：
1、额定持续中性点电流下产生的损耗需要以实测值为准。温升试验开始前，将二次绕组开路，高压绕组ABC-O之间施加额定持续中性点电流70安培，测量得到损耗PkN，按负载试验折算方法折算至参考温度75℃。
2、Pr（75℃）为低压绕组的在额定负载电流288.7A下产生的直阻损耗。由于低压负载电流所需要的高压侧电流3.5A已经包含在每相70/3的电流内，因此此处不能直接使用负载试验测量的负载损耗，否则将使高压直阻损耗重复施加，导致温升测量结果偏高。
根据以上数据，第一阶段试验施加的Zui大总损耗为
总损耗数据确定之后，按图二对变压器进行加电：
其它关于温升试验的要求参照GB1094.2，该阶段结束后得到变压器油顶层温升和油平均温升。
2. 降至额定电流下高压绕组铜油温差的确定
此阶段的试验要点是高压侧额定电流的确定，GB1094.6-2011第10.9.6.1条规定该阶段的电流应包括额定持续中性点电流与二次绕组额定容量相应的高压电流之和的电流。针对本例，与二次绕组额定容量相对应的高压绕组相电流为3.5A，因此此阶段施加的试验电流：
降至该电流持续一小时，测量高压绕组BO的热电阻，得到高压绕组的铜油温差进而得到高压绕组的温升。
3. 低压绕组铜油温差的确定
此阶段的试验可以把接地变压器看做是一台配电变压器，温升试验采用短路法，将低压绕组短路，高压侧三相对称施加对应于二次侧额定容量的额定电流3.5安培，试验持续时间一小时。
测量低压绕组的热电阻和油平均温度，计算得到低压绕组的铜油温差，将该铜油温差值与第一阶段试验测得的Zui大总损耗下的油平均温升相加，即可得到低压绕组的绕组温升。
2.2 规定了额定持续中性点电流不带有二次绕组的接地变压器
此类型变压器的运行状态包括了第一类接地变压器的前两种运行情况即正常状态和中性点偏移状态，因此借用上面的例子，温升试验应测试的是中性点偏移状态，试验参数如下：
Zui大总损耗阶段Pmax= PkN(75℃)+ P0
ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪
参考标准：DL/T 475-2017
ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪用来做什么试验的：用于精确测量大型接地网接地阻抗、接地电阻、接地电抗、场区地表电位梯度、接触电位差、接触电压、跨步电位差、跨步电压、转移电位、接地引下线导通电阻、土壤电阻率等接地特性参数的软硬件系统。采用逐点变频，抗干扰极强，能在强干扰环境下准确测得工频50Hz下的数据。系统输出功率大（2-20KW），电压高(0-1000V)，输出电流大（0-50A），不会引起测试时接地装置的电位过高，同时它还具有极强的抗干扰能力，故可以在不停电的情况下进行测量
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ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪
前在电力系统中，大地网接地电阻测试仪的测试目前主要采用工频大电流三极法测量。为了防止电网运行时产生的工频干扰，提高测量结果的准确性，绝缘预防性试验规程规定：工频大电流法的试验电流不得小于30A。由此，就出现了试验设备笨重，试验过程复杂，试验人员工作强度大，试验时间长等诸多问题。
大地网接地电阻测试仪（中试控股集团），采用了新型变频交流电源，并采用了微机处理控制和信号处理等措施，很好的解决了测试过程中的抗干扰问题，简化了试验操作过程，提高了测试结果的精度和准确性，大大降低了试验人员的劳动强度和试验成本。
本仪器适用于测试各类接地装置的工频接地阻抗、接触电压、跨步电压、等工频特性参数以及土壤电阻率。可测变电站地网（4Ω）、水火电厂、微波站（10Ω）、避雷针（10Ω）多用机型。本仪器采用异频抗干扰技术，能在强干扰环境下准确测得工频50Hz下的数据。测试电流最大5A，不会引起测试时接地装置的电位过高，同时它还具有极强的抗干扰能力，故可以在不停电的情况下进行测量。
二、性能特点
1、测量的工频等效性好。测试电流波形为正弦波，频率仅与工频相差为5Hz，使用45Hz 和55Hz 两种频率进行测量。
2、抗干扰能力强。本仪器采用异频法测量，配合现代软硬件滤波技术，使得仪器具有很高的抗干扰性能，测试数据稳定可靠。
3、精度高。基本误差仅0.005Ω，可用来测量接地阻抗很小的大地网。
4、功能强大。可测量电流桩，电压桩，接地电阻，跨步电压，接触电压。
5、操作简单。全中文菜单式操作，直接显示出测量结果。
6、布线劳动量小，无需大电流线。
三、技术指标
1、测量范围：0～150Ω（含电流桩阻抗）
2、分 辨 率：0.001Ω
3、测量误差：±（读数×2％+0.002Ω）
4、最大输出电压：AC 400V(45Hz、55Hz，双频，正弦波)
5、最大输出电流：AC 5A(45Hz、55Hz，双频，正弦波)
6、电流输出档位：共9档。
7、抗干扰能力：抗工频50Hz电压10V
8、土壤电阻率测量范围：0-999.9Ω/M，精度：±2%，分辨率：0.01Ω/M
9、测量线要求：电流线铜芯截面积≥1.5mm2
电压线铜芯截面积≥1.0mm2
10、供电电源：AC 220V±10％，50Hz
11、外形尺寸：440×350×210mm3
12、仪器重量：30kg
ZSDW-5A大地网接地电阻测试仪适用于测试各类接地装置的工频接地阻抗、接触电压、跨步电压、等工频特性参数以及土壤电阻率。本仪器采用异频抗干扰技术，能在强干扰环境下准确测得工频50Hz下的数据。测试电流大5A，不会引起测试时接地装置的电位过高，同时它还具有极强的抗干扰能力，故可以在不停电的情况下进行测量。
测量的工频等效性好。测试电流波形为正弦波，频率仅与工频相差为5Hz，使用45Hz 和55Hz 两种频率进行测量；抗干扰能力强。异频大地网接地电阻测试仪采用异频法测量，配合现代软硬件滤波技术，使得仪器具有很高的抗干扰性能，测试数据稳定可靠；精度高。基本误差仅0.005Ω，可用来测量接地阻抗很小的大型地网；功能强大。可测量电流桩，电压桩，接地电阻，跨步电压，接触电压；操作简单。全中文菜单式操作，直接显示出测量结果；布线劳动量小，无需大电流线。
在配电线路和变台上采用金属氧化物避雷器代替FS-10阀型避雷器，放电效果好，可以耐多重雷击，绝缘击穿率低，运行稳定。
1. 引言
接地变压器主要应用在无中性点或中性点未引出的三相电力系统中,为系统提供的人为的中性点,因此也称作中性点耦合器。通过该变压器提供的中性点，系统可以采用直接接地、电阻接地、消弧线圈接地等接地形式，达到限制单相接地故障电流和抑制非故障相电压升高的目的。
接地变压器根据其所在的电力系统的运行状况和变电所的需求不同，有不同的结构形式，制造厂通常是根据客户提出的实际需求进行设计，现有资料对接地变压器的试验介绍较少，本文结合不同情况下接地变压器的运行状态，对接地变压器的温升试验进行简单分析和探讨。
2.中试控股详细讲解运行状态与温升试验
2.1 规定了额定持续中性点电流且带有二次绕组的接地变压器
中试控股详细讲解如图一所示，该类接地变压器在用户在采购时根据系统的三相负荷的情况估算了中性点的电位偏移，并结合采用的中性点接地方式给出了额定持续中性点电流的数值，要求接地变压器在该持续电流下正常运行。
另外考虑到变电所所用电源的要求，增加了二次绕组，在系统正常情况下接地变压器的运行方式主要包括三相负荷平衡中性点不发生偏移的正常状态、三相负荷不平衡的中性点偏移状态，二次侧带额定负载的状态。
三相负荷平衡的正常状态下，接地变系统中性点电位接近于地电位，一次绕组中仅流过很小的励磁电流，接地变压器所产生的损耗为铁芯的损耗和很小的一次绕组直阻损耗，在这种情况下仅铁损使温升升高，绕组对油的温升几乎等于零。
如果系统三相负荷不平衡导致中性点电位发生偏移，该电位的存在将在接地回路中产生一个持续的零序电流，该电流将在的接地变压器一次绕组中产生电阻损耗以及零序磁通在器身中产生的附加损耗，如果接地变压器二次侧带有负载，还需要在以上两种运行状态的同时考虑低压侧负载电流在二次绕组中产生的直阻损耗和附加损耗对绕组和变压器油温升的影响。
以上运行形式中正常状态和中性点偏移状态不会同时出现，二次侧带负载状态可能与任意状态进行叠加，因此温升试验要考虑以上各种组合中Zui严酷的组合。
例如一台接地变压器技术参数如下表：
针对此变压器，温升试验以按如下步骤进行：
1. Zui大总损耗阶段油顶温升和油平均温升的测量
本阶段试验的难点是Zui大总损耗的确定，由于该产品规定了额定中性点持续电流为70A，因此要考虑到在流过该电流的同时变压器二次侧带有200kVA额定负载的情况。此时变压器的损耗应包括如下三部分：
1) 70A额定持续中性点电流在变压器内部产生的损耗PkN(75℃)。
2) 高压侧的电网电压在变压器上产生的空载损耗P0。
3) 低压侧的负载电流在低压绕组产生的直阻损耗Pr（75℃）
此阶段需要注意的有如下两点：
1、额定持续中性点电流下产生的损耗需要以实测值为准。温升试验开始前，将二次绕组开路，高压绕组ABC-O之间施加额定持续中性点电流70安培，测量得到损耗PkN，按负载试验折算方法折算至参考温度75℃。
2、Pr（75℃）为低压绕组的在额定负载电流288.7A下产生的直阻损耗。由于低压负载电流所需要的高压侧电流3.5A已经包含在每相70/3的电流内，因此此处不能直接使用负载试验测量的负载损耗，否则将使高压直阻损耗重复施加，导致温升测量结果偏高。
根据以上数据，第一阶段试验施加的Zui大总损耗为
总损耗数据确定之后，按图二对变压器进行加电：
其它关于温升试验的要求参照GB1094.2，该阶段结束后得到变压器油顶层温升和油平均温升。
2. 降至额定电流下高压绕组铜油温差的确定
此阶段的试验要点是高压侧额定电流的确定，GB1094.6-2011第10.9.6.1条规定该阶段的电流应包括额定持续中性点电流与二次绕组额定容量相应的高压电流之和的电流。针对本例，与二次绕组额定容量相对应的高压绕组相电流为3.5A，因此此阶段施加的试验电流：
降至该电流持续一小时，测量高压绕组BO的热电阻，得到高压绕组的铜油温差进而得到高压绕组的温升。
3. 低压绕组铜油温差的确定
此阶段的试验可以把接地变压器看做是一台配电变压器，温升试验采用短路法，将低压绕组短路，高压侧三相对称施加对应于二次侧额定容量的额定电流3.5安培，试验持续时间一小时。
测量低压绕组的热电阻和油平均温度，计算得到低压绕组的铜油温差，将该铜油温差值与第一阶段试验测得的Zui大总损耗下的油平均温升相加，即可得到低压绕组的绕组温升。
2.2 规定了额定持续中性点电流不带有二次绕组的接地变压器
此类型变压器的运行状态包括了第一类接地变压器的前两种运行情况即正常状态和中性点偏移状态，因此借用上面的例子，温升试验应测试的是中性点偏移状态，试验参数如下：
Zui大总损耗阶段Pmax= PkN(75℃)+ P0
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- 三年质保,一年包换,三个月试用
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