淺談大地網接地裝置特性參數檢測

于光波

(雞西市氣象局，黑龍江 雞西 158100)

1 引言

近年來,隨著現代化建設快速發展，社會已經進入智能化、工業化、集成化、信息化的時代，特別近些年電力工業的水平也快速發展，國內電網容量急劇擴大，電壓等級不斷升高。發、供電企業的接地系統也越來越多，接地裝置（大地網）的重要性顯得尤為突出。因此開展對大型電廠接地裝置特性參數測量的綜合檢測也更為迫切。

2 接地裝置的重要性

發電廠變電站接地裝置是保證人身和設備安全，維護電力系統可靠運行的重要措施。近年來隨著工農業生產的不斷發展，國內電網容量急劇擴大，電力系統短路電流越來越大，為確保短路電流快速散失，保證人身安全和電氣設備的安全運行，電力生產運行部門對接地裝置越來越重視。資料表明,近年來國內外由于接地不良，外殼接地引下線連接腐蝕、不通等引起和造成電力系統停運和設備損壞的例子不在少數。

3 接地阻抗

接地阻抗是反映接地裝置是否良好的一個重要指標。接地阻抗是接地裝置對遠方電位零點的阻抗，數值上為接地裝置與遠方電位零點間的電位差，與通過接地裝置流入地中的電流的比值。

接地阻抗包括接地電阻和接地電抗兩部分 （Z=R+jX），接地電阻只是其中的一部分，不能反映真實情況。因為電力系統短路時，短路電流主要成份是交流分量，交流電流流過接地裝置時，產生的電壓降也是交流電壓，交流電壓除以交流電流，對應的值是阻抗（I=U/Z），而不是電阻。

運行經驗也證明，接地電抗是實際存在的，是不可忽視的重要參數。所以說測量接地電阻不能反映實際情況，而測量接地阻抗才能反映實際情況，才有實際意義和價值。

運行中的110 kV變電站接地網，電抗約等于電阻，運行中的220 kV及500 kV以上的變電站接地網，電抗大于電阻。凡是用輸出電流是直流的測試儀，測量到的都是電阻。凡是用輸出電流是交流的測試儀，測量到的都是阻抗。

根據國家DL＼T475-2006《接地裝置特性參數測量導則》要求，新建的電廠、變電所和新建桿榙的接地裝置驗收時，必須測試接地阻抗，同時要測試土壤電阻率、接地引下線導通電阻。已經運行的電廠、變電所也要定期測試接地阻抗、跨步電壓、導通電阻等項目。

4 地網接地阻抗（接地電阻）不合格的危害

如地網接地阻抗不合格，當雷擊或電力系統故障時，雷電流或故障電流流過電網時，會使地網電位抬高，當地網電位>2 000 V時，會損壞變電所的設備：如控制設備、繼電保護及自動裝置、通訊設備、監控設備、直流系統等。

現代的控制設備及自動裝置、通訊、監控設備大都是微機控制的。微機控制設備的電源基本是弱電，弱電對地（外殼接地）絕緣500 V，正、負極對地（外殼接地）耐壓500 V，當地網電位>2 000 V時，相當于正、負極對地承受的電壓>2 000 V，已超過設備的500 V耐壓水平，使絕緣損壞。

當接地阻抗0.5Ω時，雷電流或電力系統故障電流達到20 kA時，電網瞬時電位將達到10 000 V。因此，易遭雷擊的地區或短路容量大的電網，地網的接地阻抗要求越小越好。

一般變電站都要滿足接地阻抗Z≤0.5Ω。目前，大部分500 kV變電所地網的接地阻抗＜0.2Ω。

5 電氣完整性即接地引下線導通

電力設備的接地引下線與地網的可靠、有效連接是設備安全運行的根本保障。接地引下線是電力設備與地網的連接部分，在電力設備的長時間運行過程中，連接處有可能因受潮等因素影響，出現節點銹蝕,甚至斷裂等現象，導致接地引下線與主接地網連接點電阻增大，從而不能滿足電力規程的要求，使設備在運行中存在不安全隱患，嚴重時會造成設備失地運行。接地裝置的地下接地極及其連接部分也可能出現銹蝕、甚至斷裂現象。因此根據電力行業標準DL/T475-2006《接地裝置特性參數測量導則》,應定期對接地裝置進行電氣完整性測試。

引下線導通電阻測試儀采用電流電壓法測試原理，也稱四線法測試技術，原理方框見圖1。

圖1 導通測試原理圖

Rx是所測得的導通電阻，由電流源經I+、I-兩端口（也稱I型口），供給被測電阻Rx電流，電流的大小由電流表I讀出，Rx兩端的電壓降由電壓表V讀出。通過對I、V的測量，就可以算出被測電阻的阻值。由上圖可看出，儀器采用的是四端子法測量，因此可消除導線電阻和接觸電阻帶來的誤差。

6 接地阻抗儀器的基本要求

儀器采用變頻接地阻抗測試儀，功率5 kW，輸出試驗電流3-15 A，頻率40-60 Hz，異于工頻又盡量接近工頻。

6.1 測試回路的布置

測試接地裝置工頻特性參數的電流極應布置的盡量遠，通常電流極與被測接地網裝置邊緣的距離應為被測接地裝置最大對角線長度的2-3倍，測試盡量避開河流、湖泊、遠離地下金屬管道、不能并行與架空線路，電流線和電壓線保持2m距離，以防線與線之間的互感所帶來的測量數據誤差影響。

6.2 測試方法

(1)電位降法：先用GPS測量地網對角線距離，電流線取地網對角線3倍，選擇放線比較好的路線，最遠方的點就是電流極C，電壓極從地網的邊緣開始沿與電流回路呈30°-45°的方向向外移動，每間隔50m或者100m測量一次接地阻抗，根據電壓極線長度和測試點的阻抗繪出Z與X的變化曲線，曲線平坦處就是電位零點。

(2)直線法：電流線和電壓線同方向，先用GPS測量地網對角線距離，電流線取地網對角線3-4倍，選擇放線比較好的路線，最遠方的點就是電流極C，電壓線放線距離取電流線的0.5-0.618倍，測量時注意電流線和電壓線保持3 m距離，以減少互感耦合對測試結果的影響。

6.3 場區地表電位梯度測試

場區地表電位梯度是一個重要的表征接地裝置整體狀況的參數，大型電廠的接地裝置的狀況評估和驗收試驗應該測試接地裝置所在場區的電位梯度分布曲線。

方法：先將可調頻率電源施加試驗電流，升壓站內場區巡線線路分為幾條檢測線，每條線路中間取一個參考點，用選頻信號測量儀測量每個點和參考點中間的電位，并記錄，繪出曲線。

判斷結果：狀態良好的接地裝置的電位梯度分布曲線比較平坦，通常曲線兩端有些抬高；有劇烈起伏或突變說明接地裝置狀況不良；折算后場區地表電位梯度電壓通常在20 V以下，一般不宜超過60 V，如果接近或超過80 V,則應盡快查明原因予以處理。

6.4 跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓和轉移電位測試

跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓和轉移電位測試時，先將可調頻率信號源施加試驗電流（3-10 A），當接地裝置大地網有試驗電流流過時，就可以用選頻信號測試儀在地表測到地表電位差及電壓。

跨步電位差、跨步電壓測試方法：主要測試變電站或者升壓站中巡線線路，人員走動比較多的位置，兩個銅盤之間距離為1 m點的距離，當銅盤兩端并上人體等效電阻1.5 K時，所測試的電壓就是跨步電壓，反之就是跨步電位差。

接觸電位差、接觸電壓測試方法：主要是檢測運行人員常接觸的設備，如隔離開關、接地開關、電源檢修箱、構架等，用濕抹布包裹銅盤放置在設備為1 m距離點，另一個點觸摸到設備接地外殼的1.8m處的電壓就是接觸電位差，在測量端子并上人體電阻1.5 K后就是接觸電壓。

轉移電位測試方法：主要選擇升壓站地網與建筑物地網之間的電位。