變電站的防雷檢測方法探討

陳啟堅+譚成坤+陳相如

摘 要：隨著國家行政審批改革的提速，行政審批中介服務大幅精簡，防雷審批中介服務事項也面臨調整，防雷科技服務項目急需開拓和提升。通過開展變電站大地網場所防雷檢測服務，總結出一套針對高壓大型地網這一類場所的安全、實用、可行的檢測方法，為探索開展新的防雷科技服務項目作有益的嘗試。

關鍵詞：變電站；防雷檢測；接地阻抗；電氣完整性

中圖分類號：TM862 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.103

隨著國家行政審批改革的提速，行政審批中介服務大幅精簡。大部分行政許可事項需要取消，中介服務事項也需作相應的調整。現在防雷科技服務在定期檢測方面還主要集中在一般建筑物、易燃易爆和危化品場所的防雷設施檢測。隨著職能的轉變和檢測資質的放開，探索開展一些新的防雷科技服務，對滿足社會的需求，拓展防雷科技服務領域大有好處。開展變電站地網防雷設施檢測是我們嘗試開展的一項新檢測業務，它與易燃易爆場所、一般建筑物定期檢測的要求有較大的區別。一般變電站的電壓等級比較高，地電流工頻干擾大，110 kV及以上電壓等級變電站的接地裝置或者等效面積在5 000 m2以上的接地裝置都屬于大型接地裝置。

1 檢測指導思想與原則

現代防雷要求的是綜合防雷，包括了直擊雷、雷電感應、雷電波侵入防護3大部分。一套完善的防雷設施，為了達到其對不同雷害的防護目的，必須采取接閃、分流、屏蔽、均壓、接地等技術措施。因此，變電站防雷裝置應包括接閃器、引下線、接地裝置、屏蔽、等電位連接、合理布線、浪涌保護等技術環節。以DL/T 475—2006《接地裝置特性參數測量導則》為測試的主要指導思想，采用異頻法對大型接地裝置進行接地阻抗、接觸電壓、跨步電壓及地表電位梯度等各項參數的測量，可以全面評估和判斷一個地網的現實狀況。

2 檢測技術路線

2.1 外部防雷裝置的檢測

外部防雷裝置分為接閃器、引下線和接地裝置。接地裝置主要檢測接地相關設備的特性參數，包括接地裝置的接地阻抗、電氣完整性、場區地表電位梯度、接觸電位差、跨步電位差、轉移電位等參數或指標。這是一項重要的檢測內容。

2.2 內部防雷裝置的檢測

內部防雷裝置檢測包括以下內容：①等電位檢測；②檢測屏蔽作用，包括站內的電氣設施、通信設備、電子計算機、自動控制系統等；③檢測設備接地；④檢測合理布線；⑤檢測低壓電源線路和信號線路SPD；⑥檢測安全隔離距離。從檢測結果分析判斷內部防雷裝置是否完善，現有防雷裝置是否達到國家相關防雷規范要求。

3 重點檢測項目及方法

檢測項目有接地阻抗、電氣完整性、接觸電壓和跨步電壓。

3.1 接地阻抗測量

接地阻抗的測量儀器采用DF9000型接地裝置特性參數測量系統，測試回路布置方法有夾角法、直線法和電位降法3種，最常用的是夾角法和直線法。夾角法在地極和布線方面受到的干擾比較小，方法簡單，因此有條件的盡量采用夾角法布置地極。但采取哪種方法要根據現場勘察及相關工作人員收集到的信息而定。

3.2 電氣完整性（導通電阻）測量

使用導通儀測量導通電阻。測量接線如圖1，首先選定一個與主地網連接良好的設備的接地引下線為參考點，再測試周圍電氣設備接地引下線與參考點之間的直流電阻。工頻干擾大的場所應使用輸出測試電流大的導通測試儀。經實踐測試，電流小的等電位測試儀測不出數值，使用3～10 A電流量程測試不受干擾，可準確測出數值。

電氣完整性測試范圍：低壓設備，包括構架、分線箱、匯控箱、電源箱與主地網之間；主控室及內部各接地干線，場區內的通訊及內部各接地干線，天面避雷帶、短針及各金屬物與主地網之間的直流電阻。

測試結果判斷：測試值小于50 mΩ為狀態良好。當測試值在50 mΩ以上時，應反復測試驗證；測試值在50～200 mΩ之間時，設備導通性能欠佳；測試值在1 Ω以上時，設備與主地網不通。

3.3 接觸電壓測量和跨步電壓測量

3.3.1 接觸電壓測量

在變電站中測量可能有接地短路電流流過的電力設備外殼或構架上的接觸電壓。將電流注入點引至待測設備外殼或構架上，高內阻電壓表V1的一端接至地面上離設備外殼或構架水平距離1.0 m的測量極上，電壓測量極采用Φ22圓鋼打入地下0.5 m，并保證鋼釬緊密插入土壤（水泥地面用金屬圓盤包裹濕毛巾），電壓表的另一端接至設備外殼或構架離地面1.8 m處。加測量電流I，讀取電壓表指示值可測出通過主地網電流I對應的接觸電壓UT.

3.3.2 跨步電壓測量

對變電站門口等工作人員經常活動的區域進行跨步電壓測量，試驗原理如圖2所示。電流注入點取接地短路電流可能流入接地網的地方，將2根Φ20圓鋼電壓測量極按1.0 m間距打入地下0.5 m，并保證鋼釬緊密插入土壤，高內阻電壓表的兩端分別接至2根測量極上。加測量電流I，讀取電壓表指示值可測量出通過主地網電流I對應的跨步電壓US.如果在水泥地面上測量，需在測量點放置2塊銅盤包裹濕抹布、半徑約為10 cm的圓盤電極，并在每塊圓盤上加不輕于40 kg的質量。

跨步電壓與通過地網流入土壤中的電流值成正比。實測的跨步電壓尚需按接地網流入地中的最大短路電流Imax（一般情況下220 kV場地取29.40 kA）換算，跨步電壓的最大值為：USmax=US×Imax/I.

測試結果判斷：接觸電壓和跨步電壓安全界定值參見DL/T 621—1997.當該接地裝置所在的變電所的有效接地系統的最大單相接地短路電流Imax不超過35 kA時，一個設備的接觸電位差不宜明顯大于其他設備，一般不宜超過85 V。一個場所的跨步電位差不宜明顯大于地網內其他位置，一般不超過80 V（取該變電站最大設計值折算）。

4 結束語

在本文的重點測量項目中，交流接地電阻、接觸電動勢、跨步電壓測試是《電力建設工程預算定額》（第六冊《調試工程》）中要求測試的項目，是變電站等高壓場必須測試的項目，有別于一般場所的防雷檢測。整個場所所有項目檢測完成后，要對檢測數據進行系統分析并形成報告。變電站等特殊場所的檢測報告書版本沒有固定的版本和格式，很多問題還需要繼續探討和完善。

參考文獻

[1]國網北京電力建設研究院，廣東電力試驗研究所，東北電力管理局第二工程公司，等.GB 50169—2006 電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范[S].北京：中國計劃出版社，2006.

[2]電力工業部電力科學研究院高壓研究所.DL/T 621—1997 交流電氣裝置的接地[S].北京：中國電力出版社，1997.

[3]國家質量監督檢驗檢疫總局.GB/T 21431—2015 建筑物防雷裝置檢測技術規范[S].北京：中國標準出版社，2015.

作者簡介：陳啟堅（1968—），男，工程師，主要從事氣象防雷減災工作。

〔編輯：劉曉芳〕