简析大型地网接地装置几个特性参数的测量

孙琪　杨凡　王欣眉　黄树华　张源源

摘 要：大型地网接地装置接地不良，易引起和造成事故扩大、导致电力系统停运和设备损坏。该文简要介绍了如何对大型接地装置各项特性参数进行测量，以保证大型地网接地装置接地性能良好，设备安全运行。大型接地装置包括110 kV以及大于110 kV的电压变电所接地装置、高于200 mW装机容量的火电站、水电站及核电厂接地装置、面积大于5 000m2接地装置等。随着电力工业的快速发展，电压等级不断升高，电网容量越来越大，大型接地装置的数量越来越多。

关键词：大型地网 接地装置 参数 测量

中图分类号：TM934 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0127-02

大型接地装置包括110 kV以及大于110 kV的电压变电所接地装置、高于200 mW装机容量的火电站、水电站及核电厂接地装置、面积大于5 000 m2接地装置等。随着电力工业的快速发展，电压等级不断升高，电网容量越来越大，大型接地装置的数量越来越多。

1 接地阻抗具体测量

一般情况下，将接地阻抗划分为接地电阻、地网自感抗等两个主要方面。譬如，在地网接地阻抗未达到要求标准的情况下，如果有雷击出现或者电力系统出现故障的时候，雷电流或故障电流在通过电网的过程当中会出现地网电位突然升高（t=1～5 us）的现象出现，当地网电位大于2 000 V时（转移电位，结合地表电位分析，防止转移电位的危害），这样会对整个变电所中的相关设施造成不同程度的破坏，譬如，设备的有效掌控、继电保护、自动装置、通讯设备、监控系统等。针对接地阻抗的具体测量中较为常用的方法包括直线法、夹角法、电位降法等。

（1）直线法：当采用直线法对大型地网进行测量时，在土壤电阻率均匀地区，电流线长度应取地网最大对角线的2倍（土壤电阻率不均匀地区可取3倍），电压线长度宜为电流线的（0.5～0.6）倍。

（2）夹角法：当采用夹角法时，电流线和电压线等长，长度取网对角线长度的两倍，夹角取30°。

（3）电位降法：电位极P从地网边缘开始顺着电流的具体回路呈现出3°～45°的角度进行逐渐移动，平均150 m就对P-G相互间存在的实际电位差U进行测量，其中，曲线平坦的位置即为电位零点的位置。

用电位降法进行测量，整个测量过程当中形成的差异一般包含了测量地级的具体方位、布线的长度及角度、测量电流的具体情况等内容。

如果将接地网中的测量电流进一步增加，那么就会使得干扰电压中所得出的测量数据变得较小，这样就会使得测量误差进一步地缩小一些。

2 电气完整性的测量

在进行测试的时候，需要首先选取一个与主要地网相互连接的设备接地引下线作为基本的参考依据，在通过对周边电气设备的接地引下线及此位置的电流电阻进行测试的过程当中，若所得出的设备测试结果未达到要求基本标准，那么是不可将参考点进行更换的。

根据《接地装置特性参数测量导则》（DL/T475-2006）[3]相关规定：

（1）<50 mΩ状态正常。

（2）50～200 mΩ处于正常状态下，最好能够在今后的测试过程当中对其产生的主要改变加以密切重视，针对关键设备进行严格的检查及科学的处理。

（3）200 mΩ～1 Ω状态并不乐观，需在最短的时间内针对关键的设备实施相关检查及相应的处理，其他的设备需选择最佳的时间做出相应的检查及科学处理。

（4）1 Ω以上的设备与主地网没有有效地连接在一起，这种情况则需在短时间内做出相应的检查及科学处理。

（5）独立避雷针的测试值在500 mΩ以上。

3 场区地表电位梯度的测量

可按接地阻抗测量方法施加电流。手动调节输出电流至6～10 A，调节频率为45 Hz。在间距是1 m的情况下，场区地表电位梯度曲线当中临近两点间的电位差UT按下列公式进行计算，得出的具体系统故障单位场区地表电位梯度为UT：

UT=UTIS/I m

式中：

UT为d=1m时，场区地表电位曲线上相邻两点之间的电位差；Im为注入地网中的测试电流（A）；Is为被测接地装置中系统单相接地短路电流（A）；d为测试间距（根据情况可选2 m、4 m或6 m）；P为电位极。

4 跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压、转移电位的测量

在测量跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压及进行电位转移的过程当中，首先把频率信号源增加一定的试验电流（3～10 A）进行一定的调节，在接地装置大地网有试验电流通过的过程当中，可以选择频率信号测试仪针对地面进行具体地表电压、电位的实际测量。

在对跨步电位差、跨步电压进行测量的过程当中，一般是对变电站、升压站当中的巡线线路进行测试，在接地装置大地网在有试验电流通过的情况下，便可以挑选信号测试仪针对地面的电位差、电压进行测量。

针对跨步电位差、跨步电压进行测量的过程当中，柱测试变电站、升压站当中的巡线线路，如果人员走动的方位较多，那么，通盘相互间距离一般设置为1 m，在铜盘的两侧并上人体等效电阻为1.5 KΩ的情况下，测试的电压即为跨步电压，相反的即为跨步电位差。

针对接触电位差、接触电压进行测量的过程当中，一般是对运行工作人员所接触的设备进行的检测，譬如，接地开关、隔离开关、电源检修箱等进行的检查，一般使用湿抹布将铜盘包裹起来，放置在距离设备1 m的位置，另一点触摸到设备接地壳的1.8 m的位置所得到的电压极为电压差，在测量端子并上人体电阻1.5 KΩ后就是接触电压。

跨步电位差、接触电位差的安全界定值可参见《交流电气装置的接地》DL/T621-1997[4]，当最大单相短路电流不超过35 kA时，跨步电位差不大于80 V，接触电位差不大于85 V，转移电位不大于110 V。

当最大单相短路电流超过35 KA时，参照上述原则判断测试结果。

5 土壤电阻率的测量

土壤电阻率是表征土壤导电性能的指标。土壤电阻率越大，土壤的导电性能越差。地表3 m以内，土壤电阻率比较高，做地网降阻比较困难，地表3 m以下土壤电阻率伴随着接地体深度的不断升高，土壤电阻率会在短时间内不断地降低。除此之外，土壤电阻率的大小与土壤的含水量之间存在密切的联系，在土壤含水量不断增多的情况下，土壤电阻率就会不断地降低，在土壤含水量增多在20%～25%的情况下，土壤电阻率是保持在一定的范围之内，土壤电阻率与土壤的具体结构、土质温湿度、土壤内包含的可溶性电解质间存在密切的联系[5]。

其中，温度、湿度对土壤电阻率将产生非常重要的影响。

测量方法一般采用四极法。

测试电流流入外侧两个极，测量内侧两个极的电位差。两电极之间的距离a应等于或大于电极埋设深度h的20倍，即a≥20h。试验电流流入外侧两个极，通过测量试验电流和内侧两个极间的电位差，得到R，通过下面公式得到被测场地的土壤电阻率

ρ=2лaR

测量电极建议用直径不小于2 cm的圆钢，其长度均不小于1 m。施加电流5 A。其中，被测土壤的具体深度也就是场地土壤当中的电流场地的具体深度与极之间的距离a存在紧密的联系性，在被测场地面积大的情况下，极间距a要随之增加。

6 结语

（1）大型地网的测量宜采用测试功能全面、抗干扰性好的设备进行测量。且受项目周围环境限制，应充分考虑合理布线。（2）在测试之前，应对大型地网及周边环境进行详细勘查，包括该地区地下金属管线、周围建筑物分布、土壤电阻率等情况，以达到合理布线，减小干扰。（3）同时，由于进行测量时，项目施工现场环境往往较差，在对极布置与线布线进行测试的过程当中，一定要密切注意检测工作人员的人身安全状况，同时要避免布线遭到车辆碾压，以合理安排完成相关数据的测试。（4）再者，测量接地阻抗时要在雨雪后晴天测量，或在干燥季节测量，以保证测量结果的准确性。

参考文献

[1] GB50057-2010.建筑物防雷设计规范[S].

[2] 解广润.电力系统接地技术[M].北京：水利电力出版社，1991.

[3] DL/T 475-2006.接地装置特性参数测量导则[S].