变电站的防雷检测方法探讨

陈启坚+谭成坤+陈相如

摘 要：随着国家行政审批改革的提速，行政审批中介服务大幅精简，防雷审批中介服务事项也面临调整，防雷科技服务项目急需开拓和提升。通过开展变电站大地网场所防雷检测服务，总结出一套针对高压大型地网这一类场所的安全、实用、可行的检测方法，为探索开展新的防雷科技服务项目作有益的尝试。

关键词：变电站；防雷检测；接地阻抗；电气完整性

中图分类号：TM862 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.07.103

随着国家行政审批改革的提速，行政审批中介服务大幅精简。大部分行政许可事项需要取消，中介服务事项也需作相应的调整。现在防雷科技服务在定期检测方面还主要集中在一般建筑物、易燃易爆和危化品场所的防雷设施检测。随着职能的转变和检测资质的放开，探索开展一些新的防雷科技服务，对满足社会的需求，拓展防雷科技服务领域大有好处。开展变电站地网防雷设施检测是我们尝试开展的一项新检测业务，它与易燃易爆场所、一般建筑物定期检测的要求有较大的区别。一般变电站的电压等级比较高，地电流工频干扰大，110 kV及以上电压等级变电站的接地装置或者等效面积在5 000 m2以上的接地装置都属于大型接地装置。

1 检测指导思想与原则

现代防雷要求的是综合防雷，包括了直击雷、雷电感应、雷电波侵入防护3大部分。一套完善的防雷设施，为了达到其对不同雷害的防护目的，必须采取接闪、分流、屏蔽、均压、接地等技术措施。因此，变电站防雷装置应包括接闪器、引下线、接地装置、屏蔽、等电位连接、合理布线、浪涌保护等技术环节。以DL/T 475—2006《接地装置特性参数测量导则》为测试的主要指导思想，采用异频法对大型接地装置进行接地阻抗、接触电压、跨步电压及地表电位梯度等各项参数的测量，可以全面评估和判断一个地网的现实状况。

2 检测技术路线

2.1 外部防雷装置的检测

外部防雷装置分为接闪器、引下线和接地装置。接地装置主要检测接地相关设备的特性参数，包括接地装置的接地阻抗、电气完整性、场区地表电位梯度、接触电位差、跨步电位差、转移电位等参数或指标。这是一项重要的检测内容。

2.2 内部防雷装置的检测

内部防雷装置检测包括以下内容：①等电位检测；②检测屏蔽作用，包括站内的电气设施、通信设备、电子计算机、自动控制系统等；③检测设备接地；④检测合理布线；⑤检测低压电源线路和信号线路SPD；⑥检测安全隔离距离。从检测结果分析判断内部防雷装置是否完善，现有防雷装置是否达到国家相关防雷规范要求。

3 重点检测项目及方法

检测项目有接地阻抗、电气完整性、接触电压和跨步电压。

3.1 接地阻抗测量

接地阻抗的测量仪器采用DF9000型接地装置特性参数测量系统，测试回路布置方法有夹角法、直线法和电位降法3种，最常用的是夹角法和直线法。夹角法在地极和布线方面受到的干扰比较小，方法简单，因此有条件的尽量采用夹角法布置地极。但采取哪种方法要根据现场勘察及相关工作人员收集到的信息而定。

3.2 电气完整性（导通电阻）测量

使用导通仪测量导通电阻。测量接线如图1，首先选定一个与主地网连接良好的设备的接地引下线为参考点，再测试周围电气设备接地引下线与参考点之间的直流电阻。工频干扰大的场所应使用输出测试电流大的导通测试仪。经实践测试，电流小的等电位测试仪测不出数值，使用3～10 A电流量程测试不受干扰，可准确测出数值。

电气完整性测试范围：低压设备，包括构架、分线箱、汇控箱、电源箱与主地网之间；主控室及内部各接地干线，场区内的通讯及内部各接地干线，天面避雷带、短针及各金属物与主地网之间的直流电阻。

测试结果判断：测试值小于50 mΩ为状态良好。当测试值在50 mΩ以上时，应反复测试验证；测试值在50～200 mΩ之间时，设备导通性能欠佳；测试值在1 Ω以上时，设备与主地网不通。

3.3 接触电压测量和跨步电压测量

3.3.1 接触电压测量

在变电站中测量可能有接地短路电流流过的电力设备外壳或构架上的接触电压。将电流注入点引至待测设备外壳或构架上，高内阻电压表V1的一端接至地面上离设备外壳或构架水平距离1.0 m的测量极上，电压测量极采用Φ22圆钢打入地下0.5 m，并保证钢钎紧密插入土壤（水泥地面用金属圆盘包裹湿毛巾），电压表的另一端接至设备外壳或构架离地面1.8 m处。加测量电流I，读取电压表指示值可测出通过主地网电流I对应的接触电压UT.

3.3.2 跨步电压测量

对变电站门口等工作人员经常活动的区域进行跨步电压测量，试验原理如图2所示。电流注入点取接地短路电流可能流入接地网的地方，将2根Φ20圆钢电压测量极按1.0 m间距打入地下0.5 m，并保证钢钎紧密插入土壤，高内阻电压表的两端分别接至2根测量极上。加测量电流I，读取电压表指示值可测量出通过主地网电流I对应的跨步电压US.如果在水泥地面上测量，需在测量点放置2块铜盘包裹湿抹布、半径约为10 cm的圆盘电极，并在每块圆盘上加不轻于40 kg的质量。

跨步电压与通过地网流入土壤中的电流值成正比。实测的跨步电压尚需按接地网流入地中的最大短路电流Imax（一般情况下220 kV场地取29.40 kA）换算，跨步电压的最大值为：USmax=US×Imax/I.

测试结果判断：接触电压和跨步电压安全界定值参见DL/T 621—1997.当该接地装置所在的变电所的有效接地系统的最大单相接地短路电流Imax不超过35 kA时，一个设备的接触电位差不宜明顯大于其他设备，一般不宜超过85 V。一个场所的跨步电位差不宜明显大于地网内其他位置，一般不超过80 V（取该变电站最大设计值折算）。

4 结束语

在本文的重点测量项目中，交流接地电阻、接触电动势、跨步电压测试是《电力建设工程预算定额》（第六册《调试工程》）中要求测试的项目，是变电站等高压场必须测试的项目，有别于一般场所的防雷检测。整个场所所有项目检测完成后，要对检测数据进行系统分析并形成报告。变电站等特殊场所的检测报告书版本没有固定的版本和格式，很多问题还需要继续探讨和完善。

参考文献

[1]国网北京电力建设研究院，广东电力试验研究所，东北电力管理局第二工程公司，等.GB 50169—2006 电气装置安装工程接地装置施工及验收规范[S].北京：中国计划出版社，2006.

[2]电力工业部电力科学研究院高压研究所.DL/T 621—1997 交流电气装置的接地[S].北京：中国电力出版社，1997.

[3]国家质量监督检验检疫总局.GB/T 21431—2015 建筑物防雷装置检测技术规范[S].北京：中国标准出版社，2015.

作者简介：陈启坚（1968—），男，工程师，主要从事气象防雷减灾工作。

〔编辑：刘晓芳〕