于光波

(雞西市氣象局，黑龍江 雞西 158100)

1 引言

近年來,隨著現(xiàn)代化建設(shè)快速發(fā)展，社會已經(jīng)進入智能化、工業(yè)化、集成化、信息化的時代，特別近些年電力工業(yè)的水平也快速發(fā)展，國內(nèi)電網(wǎng)容量急劇擴大，電壓等級不斷升高。發(fā)、供電企業(yè)的接地系統(tǒng)也越來越多，接地裝置（大地網(wǎng)）的重要性顯得尤為突出。因此開展對大型電廠接地裝置特性參數(shù)測量的綜合檢測也更為迫切。

2 接地裝置的重要性

發(fā)電廠變電站接地裝置是保證人身和設(shè)備安全，維護電力系統(tǒng)可靠運行的重要措施。近年來隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，國內(nèi)電網(wǎng)容量急劇擴大，電力系統(tǒng)短路電流越來越大，為確保短路電流快速散失，保證人身安全和電氣設(shè)備的安全運行，電力生產(chǎn)運行部門對接地裝置越來越重視。資料表明,近年來國內(nèi)外由于接地不良，外殼接地引下線連接腐蝕、不通等引起和造成電力系統(tǒng)停運和設(shè)備損壞的例子不在少數(shù)。

3 接地阻抗

接地阻抗是反映接地裝置是否良好的一個重要指標(biāo)。接地阻抗是接地裝置對遠方電位零點的阻抗，數(shù)值上為接地裝置與遠方電位零點間的電位差，與通過接地裝置流入地中的電流的比值。

接地阻抗包括接地電阻和接地電抗兩部分 （Z=R+jX），接地電阻只是其中的一部分，不能反映真實情況。因為電力系統(tǒng)短路時，短路電流主要成份是交流分量，交流電流流過接地裝置時，產(chǎn)生的電壓降也是交流電壓，交流電壓除以交流電流，對應(yīng)的值是阻抗（I=U/Z），而不是電阻。

運行經(jīng)驗也證明，接地電抗是實際存在的，是不可忽視的重要參數(shù)。所以說測量接地電阻不能反映實際情況，而測量接地阻抗才能反映實際情況，才有實際意義和價值。

運行中的110 kV變電站接地網(wǎng)，電抗約等于電阻，運行中的220 kV及500 kV以上的變電站接地網(wǎng)，電抗大于電阻。凡是用輸出電流是直流的測試儀，測量到的都是電阻。凡是用輸出電流是交流的測試儀，測量到的都是阻抗。

根據(jù)國家DL＼T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》要求，新建的電廠、變電所和新建桿榙的接地裝置驗收時，必須測試接地阻抗，同時要測試土壤電阻率、接地引下線導(dǎo)通電阻。已經(jīng)運行的電廠、變電所也要定期測試接地阻抗、跨步電壓、導(dǎo)通電阻等項目。

4 地網(wǎng)接地阻抗（接地電阻）不合格的危害

如地網(wǎng)接地阻抗不合格，當(dāng)雷擊或電力系統(tǒng)故障時，雷電流或故障電流流過電網(wǎng)時，會使地網(wǎng)電位抬高，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)電位>2 000 V時，會損壞變電所的設(shè)備：如控制設(shè)備、繼電保護及自動裝置、通訊設(shè)備、監(jiān)控設(shè)備、直流系統(tǒng)等。

現(xiàn)代的控制設(shè)備及自動裝置、通訊、監(jiān)控設(shè)備大都是微機控制的。微機控制設(shè)備的電源基本是弱電，弱電對地（外殼接地）絕緣500 V，正、負極對地（外殼接地）耐壓500 V，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)電位>2 000 V時，相當(dāng)于正、負極對地承受的電壓>2 000 V，已超過設(shè)備的500 V耐壓水平，使絕緣損壞。

當(dāng)接地阻抗0.5Ω時，雷電流或電力系統(tǒng)故障電流達到20 kA時，電網(wǎng)瞬時電位將達到10 000 V。因此，易遭雷擊的地區(qū)或短路容量大的電網(wǎng)，地網(wǎng)的接地阻抗要求越小越好。

一般變電站都要滿足接地阻抗Z≤0.5Ω。目前，大部分500 kV變電所地網(wǎng)的接地阻抗＜0.2Ω。

5 電氣完整性即接地引下線導(dǎo)通

電力設(shè)備的接地引下線與地網(wǎng)的可靠、有效連接是設(shè)備安全運行的根本保障。接地引下線是電力設(shè)備與地網(wǎng)的連接部分，在電力設(shè)備的長時間運行過程中，連接處有可能因受潮等因素影響，出現(xiàn)節(jié)點銹蝕,甚至斷裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致接地引下線與主接地網(wǎng)連接點電阻增大，從而不能滿足電力規(guī)程的要求，使設(shè)備在運行中存在不安全隱患，嚴(yán)重時會造成設(shè)備失地運行。接地裝置的地下接地極及其連接部分也可能出現(xiàn)銹蝕、甚至斷裂現(xiàn)象。因此根據(jù)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DL/T475-2006《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》,應(yīng)定期對接地裝置進行電氣完整性測試。

引下線導(dǎo)通電阻測試儀采用電流電壓法測試原理，也稱四線法測試技術(shù)，原理方框見圖1。

圖1 導(dǎo)通測試原理圖

Rx是所測得的導(dǎo)通電阻，由電流源經(jīng)I+、I-兩端口（也稱I型口），供給被測電阻Rx電流，電流的大小由電流表I讀出，Rx兩端的電壓降由電壓表V讀出。通過對I、V的測量，就可以算出被測電阻的阻值。由上圖可看出，儀器采用的是四端子法測量，因此可消除導(dǎo)線電阻和接觸電阻帶來的誤差。

6 接地阻抗儀器的基本要求

儀器采用變頻接地阻抗測試儀，功率5 kW，輸出試驗電流3-15 A，頻率40-60 Hz，異于工頻又盡量接近工頻。

6.1 測試回路的布置

測試接地裝置工頻特性參數(shù)的電流極應(yīng)布置的盡量遠，通常電流極與被測接地網(wǎng)裝置邊緣的距離應(yīng)為被測接地裝置最大對角線長度的2-3倍，測試盡量避開河流、湖泊、遠離地下金屬管道、不能并行與架空線路，電流線和電壓線保持2m距離，以防線與線之間的互感所帶來的測量數(shù)據(jù)誤差影響。

6.2 測試方法

(1)電位降法：先用GPS測量地網(wǎng)對角線距離，電流線取地網(wǎng)對角線3倍，選擇放線比較好的路線，最遠方的點就是電流極C，電壓極從地網(wǎng)的邊緣開始沿與電流回路呈30°-45°的方向向外移動，每間隔50m或者100m測量一次接地阻抗，根據(jù)電壓極線長度和測試點的阻抗繪出Z與X的變化曲線，曲線平坦處就是電位零點。

(2)直線法：電流線和電壓線同方向，先用GPS測量地網(wǎng)對角線距離，電流線取地網(wǎng)對角線3-4倍，選擇放線比較好的路線，最遠方的點就是電流極C，電壓線放線距離取電流線的0.5-0.618倍，測量時注意電流線和電壓線保持3 m距離，以減少互感耦合對測試結(jié)果的影響。

6.3 場區(qū)地表電位梯度測試

場區(qū)地表電位梯度是一個重要的表征接地裝置整體狀況的參數(shù)，大型電廠的接地裝置的狀況評估和驗收試驗應(yīng)該測試接地裝置所在場區(qū)的電位梯度分布曲線。

方法：先將可調(diào)頻率電源施加試驗電流，升壓站內(nèi)場區(qū)巡線線路分為幾條檢測線，每條線路中間取一個參考點，用選頻信號測量儀測量每個點和參考點中間的電位，并記錄，繪出曲線。

判斷結(jié)果：狀態(tài)良好的接地裝置的電位梯度分布曲線比較平坦，通常曲線兩端有些抬高；有劇烈起伏或突變說明接地裝置狀況不良；折算后場區(qū)地表電位梯度電壓通常在20 V以下，一般不宜超過60 V，如果接近或超過80 V,則應(yīng)盡快查明原因予以處理。

6.4 跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓和轉(zhuǎn)移電位測試

跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓和轉(zhuǎn)移電位測試時，先將可調(diào)頻率信號源施加試驗電流（3-10 A），當(dāng)接地裝置大地網(wǎng)有試驗電流流過時，就可以用選頻信號測試儀在地表測到地表電位差及電壓。

跨步電位差、跨步電壓測試方法：主要測試變電站或者升壓站中巡線線路，人員走動比較多的位置，兩個銅盤之間距離為1 m點的距離，當(dāng)銅盤兩端并上人體等效電阻1.5 K時，所測試的電壓就是跨步電壓，反之就是跨步電位差。

接觸電位差、接觸電壓測試方法：主要是檢測運行人員常接觸的設(shè)備，如隔離開關(guān)、接地開關(guān)、電源檢修箱、構(gòu)架等，用濕抹布包裹銅盤放置在設(shè)備為1 m距離點，另一個點觸摸到設(shè)備接地外殼的1.8m處的電壓就是接觸電位差，在測量端子并上人體電阻1.5 K后就是接觸電壓。

轉(zhuǎn)移電位測試方法：主要選擇升壓站地網(wǎng)與建筑物地網(wǎng)之間的電位。