臥龍光伏電站大地網(wǎng)接地電阻檢測技術(shù)分析

劉國臻，龔家軍，郭金良，杜世曄

(十堰市氣象局，湖北十堰 442000)

光伏電站接地系統(tǒng)設(shè)計的可靠性不僅影響著整個站內(nèi)各種電氣設(shè)備的安全及正常運行, 還關(guān)系著站內(nèi)工作人員的人身安全。臥龍光伏電站濱鄰漢江，地形空曠，現(xiàn)場電磁環(huán)境復(fù)雜，給大地網(wǎng)現(xiàn)場測量帶來較大的難度。本文參考有關(guān)防雷檢測方法的文獻[1-2]，以工頻電源檢測法為基本方法[3],利用大地網(wǎng)測試儀對光伏電站大地網(wǎng)接地電阻檢測進行分析。

1 地理環(huán)境勘測

臥龍光伏電站位于十堰市鄖陽區(qū)柳陂鎮(zhèn)新鎮(zhèn)北部約1 km處，其西邊靠山，為山丘地帶，東邊與漢江相鄰，環(huán)庫公路沿電站東側(cè)南北縱向延伸，山水相連，地勢平坦，橫向區(qū)域受限，縱向區(qū)域開闊。電站和周邊地理環(huán)境如圖1所示。

2 檢測方法

大地網(wǎng)測試儀測試線布線通常采用三極布線法，主要有兩種形式：一種是三極直線布線法(圖2) ，另一種是三極三角布線法。勘測臥龍光伏電站現(xiàn)場環(huán)境發(fā)現(xiàn)，其受西邊山丘和東邊漢江影響，橫向區(qū)域受限，不能滿足三極三角布線法大地網(wǎng)檢測中電流極和電壓極的分布需要。環(huán)庫公路沿電站東側(cè)南北縱向延伸，縱向區(qū)域范圍大，地勢平坦，有利于三極直線布線法大地網(wǎng)檢測中電流極和電壓極的分布距離需要。因此檢測儀器采用三極直線布線法測量。

圖1 臥龍光伏電站分布示意圖

圖2 三極直線布線法測量示意圖

3 接地電阻測試

3.1 D值確定

分析光伏組件現(xiàn)場分布情況，臥龍光伏電站沿江光伏組件區(qū)域可分為沿江山坡區(qū)域和沿江平坦區(qū)域，兩區(qū)域中間間隔明顯，主要檢測沿江平坦區(qū)域的地網(wǎng)接地電阻。現(xiàn)場測算沿江平坦區(qū)域地網(wǎng)對角線長度d約為200 m。D為電流極C點與被測接地裝置邊緣的距離，應(yīng)為被測接地裝置最大對角線長度的4～5 倍,考慮現(xiàn)場環(huán)境條件，取最大對角線長度的4倍，即D=4d=800 m。

3.2 接地電阻測試

(1)選定接地裝置測試點。選定沿江平坦區(qū)域地網(wǎng)南側(cè)邊緣中間位置(見圖1)。

(2)選定電流極C點和電壓極P點。根據(jù)現(xiàn)場環(huán)境情況，電流極C點選在沿環(huán)庫公路南端，距測試點距離約800 m位置。電壓極P點置于零電位區(qū)，選在沿環(huán)庫公路南端，距測試點距離約500 m位置(見圖1)。

(3)打入地樁。在電流極C點和電壓極P點位置上，分別將作為電流極和電壓極的地樁打入地下，樁深依據(jù)現(xiàn)場土壤性質(zhì)和狀況確定，一般情況下不小于0.5 m，使地樁與土壤緊密接觸。為保證整個電流回路阻抗夠小和設(shè)備輸出電流足夠大，應(yīng)根據(jù)情況增加電流極C點的探針數(shù)量，以增大與土壤的接觸面積，有利于減小電流極的接地電阻[4]。

由于本次測量地土質(zhì)多為江邊砂質(zhì)土，土壤電阻率在1 000 Ω·m以上，為減小電流測試極電阻，首先用一根0.5 m 的不銹鋼金屬樁作為電流極打入緊密土壤中，使用KD2571B接地電阻測試儀對電流極進行接地電阻測量,三次測量平均值為55.90 Ω。再在電流極C點周圍選取三點并組成等腰三角形，使電流極C點處在等腰三角形底邊的中心位置，將三根0.5 m 的不銹鋼金屬樁分別打入緊密土壤中，再用金屬導(dǎo)線將其連成一個閉合電流接地組合極,使用KD2571B接地電阻測試儀對電流極進行接地電阻測量，三次測量平均值為20.80 Ω。由此可見，增大電流接地極與土壤的接觸面積可以極大地減小電流極的接地電阻。

(4)規(guī)范布線。從測試點向電流極C點和電壓極P點布置測試線，并與地樁和大地網(wǎng)測試儀可靠連接。注意兩條測試線間保持足夠的距離，以減少互感耦合對測試結(jié)果的影響。

(5)接地電阻測試。將大地網(wǎng)測試儀與測試線、電源線可靠連接，自檢正常后對測試點正式測量。共進行了三次測量[5]，測量值分別為:0.66 Ω、0.61 Ω、0.63 Ω，平均值為0.63 Ω。

4 檢測要點分析

(1)因地制宜確定布線方法便于測試工作展開。大地網(wǎng)檢測相對于普通小型地網(wǎng)檢測，其輔助極與測試點相對較遠，選點難度大，測試線相對較長，布線難度大，因此現(xiàn)場勘察顯得十分重要，因地制宜確定布線方法便于測試工作展開。臥龍光伏電站沿江光伏組件區(qū)域東西向受地理環(huán)境因素影響，不利測試工作展開，南北向開闊平坦，有利于測試工作的展開，因此利用南北向開闊區(qū)域采用三極直線布線法進行測試便捷直接。

(2)增大電流接地極與土壤的接觸面積十分必要。增大電流接地極與土壤的接觸面積可以極大地減小電流極的接地電阻。

(3)測試線接點牢固性很關(guān)鍵。大地網(wǎng)檢測測試線長，接頭也較多，因此測試線接點牢固性很關(guān)鍵。臥龍光伏電站沿江光伏組件區(qū)域大地網(wǎng)測試中，電流極C點與測試點G點測試線長度為800 m，中間接頭點有三處。電壓極P點與測試點G點測試線長度為500 m，中間接頭點也有三處。因此測試線接點牢固性很關(guān)鍵，否則影響檢測數(shù)據(jù)的準確性。

(4)多點反復(fù)檢測有利于測試數(shù)據(jù)準確可靠。大地網(wǎng)測試儀、輔助極及測試線按規(guī)程安裝完成并自檢正常后，應(yīng)對同一地網(wǎng)不同位置的測試點和同一測試點多次反復(fù)進行測量，求其測量平均值，以利于測試數(shù)據(jù)準確可靠。臥龍光伏電站沿江光伏組件區(qū)域大地網(wǎng)測試中，先后對兩個不同測試點分別進行了三次測量，多點反復(fù)檢測才能反應(yīng)出接地電阻值的準確性和接地系統(tǒng)的可靠性。