孫琪　楊凡　王欣眉　黃樹華　張?jiān)丛?/p>

摘 要：大型地網(wǎng)接地裝置接地不良，易引起和造成事故擴(kuò)大、導(dǎo)致電力系統(tǒng)停運(yùn)和設(shè)備損壞。該文簡要介紹了如何對大型接地裝置各項(xiàng)特性參數(shù)進(jìn)行測量，以保證大型地網(wǎng)接地裝置接地性能良好，設(shè)備安全運(yùn)行。大型接地裝置包括110 kV以及大于110 kV的電壓變電所接地裝置、高于200 mW裝機(jī)容量的火電站、水電站及核電廠接地裝置、面積大于5 000m2接地裝置等。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，電壓等級不斷升高，電網(wǎng)容量越來越大，大型接地裝置的數(shù)量越來越多。

關(guān)鍵詞：大型地網(wǎng) 接地裝置 參數(shù) 測量

中圖分類號：TM934 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0127-02

大型接地裝置包括110 kV以及大于110 kV的電壓變電所接地裝置、高于200 mW裝機(jī)容量的火電站、水電站及核電廠接地裝置、面積大于5 000 m2接地裝置等。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，電壓等級不斷升高，電網(wǎng)容量越來越大，大型接地裝置的數(shù)量越來越多。

1 接地阻抗具體測量

一般情況下，將接地阻抗劃分為接地電阻、地網(wǎng)自感抗等兩個(gè)主要方面。譬如，在地網(wǎng)接地阻抗未達(dá)到要求標(biāo)準(zhǔn)的情況下，如果有雷擊出現(xiàn)或者電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)候，雷電流或故障電流在通過電網(wǎng)的過程當(dāng)中會(huì)出現(xiàn)地網(wǎng)電位突然升高（t=1～5 us）的現(xiàn)象出現(xiàn)，當(dāng)?shù)鼐W(wǎng)電位大于2 000 V時(shí)（轉(zhuǎn)移電位，結(jié)合地表電位分析，防止轉(zhuǎn)移電位的危害），這樣會(huì)對整個(gè)變電所中的相關(guān)設(shè)施造成不同程度的破壞，譬如，設(shè)備的有效掌控、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、通訊設(shè)備、監(jiān)控系統(tǒng)等。針對接地阻抗的具體測量中較為常用的方法包括直線法、夾角法、電位降法等。

（1）直線法：當(dāng)采用直線法對大型地網(wǎng)進(jìn)行測量時(shí)，在土壤電阻率均勻地區(qū)，電流線長度應(yīng)取地網(wǎng)最大對角線的2倍（土壤電阻率不均勻地區(qū)可取3倍），電壓線長度宜為電流線的（0.5～0.6）倍。

（2）夾角法：當(dāng)采用夾角法時(shí)，電流線和電壓線等長，長度取網(wǎng)對角線長度的兩倍，夾角取30°。

（3）電位降法：電位極P從地網(wǎng)邊緣開始順著電流的具體回路呈現(xiàn)出3°～45°的角度進(jìn)行逐漸移動(dòng)，平均150 m就對P-G相互間存在的實(shí)際電位差U進(jìn)行測量，其中，曲線平坦的位置即為電位零點(diǎn)的位置。

用電位降法進(jìn)行測量，整個(gè)測量過程當(dāng)中形成的差異一般包含了測量地級的具體方位、布線的長度及角度、測量電流的具體情況等內(nèi)容。

如果將接地網(wǎng)中的測量電流進(jìn)一步增加，那么就會(huì)使得干擾電壓中所得出的測量數(shù)據(jù)變得較小，這樣就會(huì)使得測量誤差進(jìn)一步地縮小一些。

2 電氣完整性的測量

在進(jìn)行測試的時(shí)候，需要首先選取一個(gè)與主要地網(wǎng)相互連接的設(shè)備接地引下線作為基本的參考依據(jù)，在通過對周邊電氣設(shè)備的接地引下線及此位置的電流電阻進(jìn)行測試的過程當(dāng)中，若所得出的設(shè)備測試結(jié)果未達(dá)到要求基本標(biāo)準(zhǔn)，那么是不可將參考點(diǎn)進(jìn)行更換的。

根據(jù)《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》（DL/T475-2006）[3]相關(guān)規(guī)定：

（1）<50 mΩ狀態(tài)正常。

（2）50～200 mΩ處于正常狀態(tài)下，最好能夠在今后的測試過程當(dāng)中對其產(chǎn)生的主要改變加以密切重視，針對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格的檢查及科學(xué)的處理。

（3）200 mΩ～1 Ω狀態(tài)并不樂觀，需在最短的時(shí)間內(nèi)針對關(guān)鍵的設(shè)備實(shí)施相關(guān)檢查及相應(yīng)的處理，其他的設(shè)備需選擇最佳的時(shí)間做出相應(yīng)的檢查及科學(xué)處理。

（4）1 Ω以上的設(shè)備與主地網(wǎng)沒有有效地連接在一起，這種情況則需在短時(shí)間內(nèi)做出相應(yīng)的檢查及科學(xué)處理。

（5）獨(dú)立避雷針的測試值在500 mΩ以上。

3 場區(qū)地表電位梯度的測量

可按接地阻抗測量方法施加電流。手動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流至6～10 A，調(diào)節(jié)頻率為45 Hz。在間距是1 m的情況下，場區(qū)地表電位梯度曲線當(dāng)中臨近兩點(diǎn)間的電位差UT按下列公式進(jìn)行計(jì)算，得出的具體系統(tǒng)故障單位場區(qū)地表電位梯度為UT：

UT=UTIS/I m

式中：

UT為d=1m時(shí)，場區(qū)地表電位曲線上相鄰兩點(diǎn)之間的電位差；Im為注入地網(wǎng)中的測試電流（A）；Is為被測接地裝置中系統(tǒng)單相接地短路電流（A）；d為測試間距（根據(jù)情況可選2 m、4 m或6 m）；P為電位極。

4 跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓、轉(zhuǎn)移電位的測量

在測量跨步電位差、跨步電壓、接觸電位差、接觸電壓及進(jìn)行電位轉(zhuǎn)移的過程當(dāng)中，首先把頻率信號源增加一定的試驗(yàn)電流（3～10 A）進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)，在接地裝置大地網(wǎng)有試驗(yàn)電流通過的過程當(dāng)中，可以選擇頻率信號測試儀針對地面進(jìn)行具體地表電壓、電位的實(shí)際測量。

在對跨步電位差、跨步電壓進(jìn)行測量的過程當(dāng)中，一般是對變電站、升壓站當(dāng)中的巡線線路進(jìn)行測試，在接地裝置大地網(wǎng)在有試驗(yàn)電流通過的情況下，便可以挑選信號測試儀針對地面的電位差、電壓進(jìn)行測量。

針對跨步電位差、跨步電壓進(jìn)行測量的過程當(dāng)中，柱測試變電站、升壓站當(dāng)中的巡線線路，如果人員走動(dòng)的方位較多，那么，通盤相互間距離一般設(shè)置為1 m，在銅盤的兩側(cè)并上人體等效電阻為1.5 KΩ的情況下，測試的電壓即為跨步電壓，相反的即為跨步電位差。

針對接觸電位差、接觸電壓進(jìn)行測量的過程當(dāng)中，一般是對運(yùn)行工作人員所接觸的設(shè)備進(jìn)行的檢測，譬如，接地開關(guān)、隔離開關(guān)、電源檢修箱等進(jìn)行的檢查，一般使用濕抹布將銅盤包裹起來，放置在距離設(shè)備1 m的位置，另一點(diǎn)觸摸到設(shè)備接地殼的1.8 m的位置所得到的電壓極為電壓差，在測量端子并上人體電阻1.5 KΩ后就是接觸電壓。

跨步電位差、接觸電位差的安全界定值可參見《交流電氣裝置的接地》DL/T621-1997[4]，當(dāng)最大單相短路電流不超過35 kA時(shí)，跨步電位差不大于80 V，接觸電位差不大于85 V，轉(zhuǎn)移電位不大于110 V。

當(dāng)最大單相短路電流超過35 KA時(shí)，參照上述原則判斷測試結(jié)果。

5 土壤電阻率的測量

土壤電阻率是表征土壤導(dǎo)電性能的指標(biāo)。土壤電阻率越大，土壤的導(dǎo)電性能越差。地表3 m以內(nèi)，土壤電阻率比較高，做地網(wǎng)降阻比較困難，地表3 m以下土壤電阻率伴隨著接地體深度的不斷升高，土壤電阻率會(huì)在短時(shí)間內(nèi)不斷地降低。除此之外，土壤電阻率的大小與土壤的含水量之間存在密切的聯(lián)系，在土壤含水量不斷增多的情況下，土壤電阻率就會(huì)不斷地降低，在土壤含水量增多在20%～25%的情況下，土壤電阻率是保持在一定的范圍之內(nèi)，土壤電阻率與土壤的具體結(jié)構(gòu)、土質(zhì)溫濕度、土壤內(nèi)包含的可溶性電解質(zhì)間存在密切的聯(lián)系[5]。

其中，溫度、濕度對土壤電阻率將產(chǎn)生非常重要的影響。

測量方法一般采用四極法。

測試電流流入外側(cè)兩個(gè)極，測量內(nèi)側(cè)兩個(gè)極的電位差。兩電極之間的距離a應(yīng)等于或大于電極埋設(shè)深度h的20倍，即a≥20h。試驗(yàn)電流流入外側(cè)兩個(gè)極，通過測量試驗(yàn)電流和內(nèi)側(cè)兩個(gè)極間的電位差，得到R，通過下面公式得到被測場地的土壤電阻率

ρ=2лaR

測量電極建議用直徑不小于2 cm的圓鋼，其長度均不小于1 m。施加電流5 A。其中，被測土壤的具體深度也就是場地土壤當(dāng)中的電流場地的具體深度與極之間的距離a存在緊密的聯(lián)系性，在被測場地面積大的情況下，極間距a要隨之增加。

6 結(jié)語

（1）大型地網(wǎng)的測量宜采用測試功能全面、抗干擾性好的設(shè)備進(jìn)行測量。且受項(xiàng)目周圍環(huán)境限制，應(yīng)充分考慮合理布線。（2）在測試之前，應(yīng)對大型地網(wǎng)及周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)勘查，包括該地區(qū)地下金屬管線、周圍建筑物分布、土壤電阻率等情況，以達(dá)到合理布線，減小干擾。（3）同時(shí)，由于進(jìn)行測量時(shí)，項(xiàng)目施工現(xiàn)場環(huán)境往往較差，在對極布置與線布線進(jìn)行測試的過程當(dāng)中，一定要密切注意檢測工作人員的人身安全狀況，同時(shí)要避免布線遭到車輛碾壓，以合理安排完成相關(guān)數(shù)據(jù)的測試。（4）再者，測量接地阻抗時(shí)要在雨雪后晴天測量，或在干燥季節(jié)測量，以保證測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)

[1] GB50057-2010.建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[2] 解廣潤.電力系統(tǒng)接地技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，1991.

[3] DL/T 475-2006.接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則[S].