浅谈大地网接地装置特性参数检测

于光波

(鸡西市气象局，黑龙江 鸡西 158100)

1 引言

近年来,随着现代化建设快速发展，社会已经进入智能化、工业化、集成化、信息化的时代，特别近些年电力工业的水平也快速发展，国内电网容量急剧扩大，电压等级不断升高。发、供电企业的接地系统也越来越多，接地装置（大地网）的重要性显得尤为突出。因此开展对大型电厂接地装置特性参数测量的综合检测也更为迫切。

2 接地装置的重要性

发电厂变电站接地装置是保证人身和设备安全，维护电力系统可靠运行的重要措施。近年来随着工农业生产的不断发展，国内电网容量急剧扩大，电力系统短路电流越来越大，为确保短路电流快速散失，保证人身安全和电气设备的安全运行，电力生产运行部门对接地装置越来越重视。资料表明,近年来国内外由于接地不良，外壳接地引下线连接腐蚀、不通等引起和造成电力系统停运和设备损坏的例子不在少数。

3 接地阻抗

接地阻抗是反映接地装置是否良好的一个重要指标。接地阻抗是接地装置对远方电位零点的阻抗，数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差，与通过接地装置流入地中的电流的比值。

接地阻抗包括接地电阻和接地电抗两部分 （Z=R+jX），接地电阻只是其中的一部分，不能反映真实情况。因为电力系统短路时，短路电流主要成份是交流分量，交流电流流过接地装置时，产生的电压降也是交流电压，交流电压除以交流电流，对应的值是阻抗（I=U/Z），而不是电阻。

运行经验也证明，接地电抗是实际存在的，是不可忽视的重要参数。所以说测量接地电阻不能反映实际情况，而测量接地阻抗才能反映实际情况，才有实际意义和价值。

运行中的110 kV变电站接地网，电抗约等于电阻，运行中的220 kV及500 kV以上的变电站接地网，电抗大于电阻。凡是用输出电流是直流的测试仪，测量到的都是电阻。凡是用输出电流是交流的测试仪，测量到的都是阻抗。

根据国家DL＼T475-2006《接地装置特性参数测量导则》要求，新建的电厂、变电所和新建杆榙的接地装置验收时，必须测试接地阻抗，同时要测试土壤电阻率、接地引下线导通电阻。已经运行的电厂、变电所也要定期测试接地阻抗、跨步电压、导通电阻等项目。

4 地网接地阻抗（接地电阻）不合格的危害

如地网接地阻抗不合格，当雷击或电力系统故障时，雷电流或故障电流流过电网时，会使地网电位抬高，当地网电位>2 000 V时，会损坏变电所的设备：如控制设备、继电保护及自动装置、通讯设备、监控设备、直流系统等。

现代的控制设备及自动装置、通讯、监控设备大都是微机控制的。微机控制设备的电源基本是弱电，弱电对地（外壳接地）绝缘500 V，正、负极对地（外壳接地）耐压500 V，当地网电位>2 000 V时，相当于正、负极对地承受的电压>2 000 V，已超过设备的500 V耐压水平，使绝缘损坏。

当接地阻抗0.5Ω时，雷电流或电力系统故障电流达到20 kA时，电网瞬时电位将达到10 000 V。因此，易遭雷击的地区或短路容量大的电网，地网的接地阻抗要求越小越好。

一般变电站都要满足接地阻抗Z≤0.5Ω。目前，大部分500 kV变电所地网的接地阻抗＜0.2Ω。

5 电气完整性即接地引下线导通

电力设备的接地引下线与地网的可靠、有效连接是设备安全运行的根本保障。接地引下线是电力设备与地网的连接部分，在电力设备的长时间运行过程中，连接处有可能因受潮等因素影响，出现节点锈蚀,甚至断裂等现象，导致接地引下线与主接地网连接点电阻增大，从而不能满足电力规程的要求，使设备在运行中存在不安全隐患，严重时会造成设备失地运行。接地装置的地下接地极及其连接部分也可能出现锈蚀、甚至断裂现象。因此根据电力行业标准DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》,应定期对接地装置进行电气完整性测试。

引下线导通电阻测试仪采用电流电压法测试原理，也称四线法测试技术，原理方框见图1。

图1 导通测试原理图

Rx是所测得的导通电阻，由电流源经I+、I-两端口（也称I型口），供给被测电阻Rx电流，电流的大小由电流表I读出，Rx两端的电压降由电压表V读出。通过对I、V的测量，就可以算出被测电阻的阻值。由上图可看出，仪器采用的是四端子法测量，因此可消除导线电阻和接触电阻带来的误差。

6 接地阻抗仪器的基本要求

仪器采用变频接地阻抗测试仪，功率5 kW，输出试验电流3-15 A，频率40-60 Hz，异于工频又尽量接近工频。

6.1 测试回路的布置

测试接地装置工频特性参数的电流极应布置的尽量远，通常电流极与被测接地网装置边缘的距离应为被测接地装置最大对角线长度的2-3倍，测试尽量避开河流、湖泊、远离地下金属管道、不能并行与架空线路，电流线和电压线保持2m距离，以防线与线之间的互感所带来的测量数据误差影响。

6.2 测试方法

(1)电位降法：先用GPS测量地网对角线距离，电流线取地网对角线3倍，选择放线比较好的路线，最远方的点就是电流极C，电压极从地网的边缘开始沿与电流回路呈30°-45°的方向向外移动，每间隔50m或者100m测量一次接地阻抗，根据电压极线长度和测试点的阻抗绘出Z与X的变化曲线，曲线平坦处就是电位零点。

(2)直线法：电流线和电压线同方向，先用GPS测量地网对角线距离，电流线取地网对角线3-4倍，选择放线比较好的路线，最远方的点就是电流极C，电压线放线距离取电流线的0.5-0.618倍，测量时注意电流线和电压线保持3 m距离，以减少互感耦合对测试结果的影响。

6.3 场区地表电位梯度测试

场区地表电位梯度是一个重要的表征接地装置整体状况的参数，大型电厂的接地装置的状况评估和验收试验应该测试接地装置所在场区的电位梯度分布曲线。

方法：先将可调频率电源施加试验电流，升压站内场区巡线线路分为几条检测线，每条线路中间取一个参考点，用选频信号测量仪测量每个点和参考点中间的电位，并记录，绘出曲线。

判断结果：状态良好的接地装置的电位梯度分布曲线比较平坦，通常曲线两端有些抬高；有剧烈起伏或突变说明接地装置状况不良；折算后场区地表电位梯度电压通常在20 V以下，一般不宜超过60 V，如果接近或超过80 V,则应尽快查明原因予以处理。

6.4 跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压和转移电位测试

跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压和转移电位测试时，先将可调频率信号源施加试验电流（3-10 A），当接地装置大地网有试验电流流过时，就可以用选频信号测试仪在地表测到地表电位差及电压。

跨步电位差、跨步电压测试方法：主要测试变电站或者升压站中巡线线路，人员走动比较多的位置，两个铜盘之间距离为1 m点的距离，当铜盘两端并上人体等效电阻1.5 K时，所测试的电压就是跨步电压，反之就是跨步电位差。

接触电位差、接触电压测试方法：主要是检测运行人员常接触的设备，如隔离开关、接地开关、电源检修箱、构架等，用湿抹布包裹铜盘放置在设备为1 m距离点，另一个点触摸到设备接地外壳的1.8m处的电压就是接触电位差，在测量端子并上人体电阻1.5 K后就是接触电压。

转移电位测试方法：主要选择升压站地网与建筑物地网之间的电位。