接地網(wǎng)測試過程中的問題及注意事項(xiàng)

張文靈

（漳州新源電力發(fā)展集團(tuán)）

接地網(wǎng)測試過程中的問題及注意事項(xiàng)

張文靈

（漳州新源電力發(fā)展集團(tuán)）

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，我國人民的生產(chǎn)生活越來越多的依賴于電力資源帶來的便利，由此也使得我國近年來加大了對城鄉(xiāng)電網(wǎng)的改革力度。而在進(jìn)行電網(wǎng)改革的過程中，變電站電力系統(tǒng)中接地網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)問題已成為保證變電站安全、可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)。本文就變電站接地網(wǎng)測試過程中容易對測量結(jié)果造成偏差的因素進(jìn)行了分析，并提出了解決方法和注意事項(xiàng)，希望能對電力系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行提供一些參考。

變電站；接地網(wǎng)；測試技術(shù)；注意事項(xiàng)

在電力系統(tǒng)中，變電站接地網(wǎng)作為電力系統(tǒng)不可缺少的安全裝置，起著維護(hù)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要作用，電氣設(shè)備和運(yùn)行人員安全都有賴于變電站接地網(wǎng)的有效保護(hù)。因此，在進(jìn)行變電站的管理時(shí)，接地網(wǎng)的交直流設(shè)置和防雷設(shè)置，以及對其安全運(yùn)行的管理，一直是相關(guān)單位非常重視的問題。

1 接地網(wǎng)測試技術(shù)概述

1.1 接地概述

在電力系統(tǒng)中，接地是一個(gè)十分常見的概念。它是將電力設(shè)備和用電裝置的外殼、支架及中性點(diǎn)，利用導(dǎo)體作為橋梁，與接地裝置做良好的電氣連接，形成對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的有效保護(hù)。在我國，為保證電網(wǎng)的安全運(yùn)行，要求變電站接地網(wǎng)具有較小的接地電阻，并需對接地網(wǎng)進(jìn)行定期測試，以確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠的運(yùn)行。

1.2 變電站接地網(wǎng)存在的問題

一方面，近年來我國變電站接地網(wǎng)因年久腐蝕，開始暴露出焊點(diǎn)開焊、脫焊等問題，形成了對電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的嚴(yán)重威脅；另一方面，在變電站的接地網(wǎng)的連接過程中，接地質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)也會造成接地網(wǎng)與設(shè)備引線之間的連接問題。即在進(jìn)行接地網(wǎng)的連接時(shí)，如果對設(shè)備導(dǎo)線接觸的問題處理不當(dāng)，如地網(wǎng)焊接不良、接頭不合格等，即使接地網(wǎng)的各項(xiàng)指標(biāo)都達(dá)到了變電運(yùn)行的要求，依然會造成接地網(wǎng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)有效截面減小，進(jìn)而形成短路，從而引發(fā)接地故障。因此，加強(qiáng)對電力系統(tǒng)變電站接地網(wǎng)的測試，對于保障電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行有非常重要的意義。

1.3 變電站接地網(wǎng)測試的內(nèi)容

（1）變電站接地網(wǎng)阻抗，接地電阻，接觸電勢，跨步電壓。

（2）獨(dú)立避雷針接地阻抗測試。

（3）地表電位梯度曲線測試。

（4）電氣設(shè)備接地引下線導(dǎo)通測試。

2 大型變電站接地網(wǎng)測試技術(shù)分析

2.1 接地網(wǎng)測試策劃工作中應(yīng)注意的問題

應(yīng)考慮的主要環(huán)節(jié)：

現(xiàn)場勘察。在進(jìn)行接地網(wǎng)測試的策劃工作時(shí)，必須對接地網(wǎng)的基本情況進(jìn)行現(xiàn)場勘查了解，應(yīng)特別注意以下幾個(gè)方面：

接地網(wǎng)的大小和地面建筑物、最大對角線長度、相關(guān)設(shè)備的具體情況；

接地網(wǎng)周圍是否布置有地下金屬管線，周邊的池塘、河流、山地等地理環(huán)境是否影響測試的布線，以及土壤是否有電阻率不均勻現(xiàn)象；

接地網(wǎng)是否帶電，以及對故障電流的大小進(jìn)行了解；

制定測試方案。基于對接地網(wǎng)實(shí)際情況的了解，合理的制定測試方案，通過對測試相關(guān)儀器設(shè)備的準(zhǔn)備、測試的詳細(xì)分工、數(shù)據(jù)收集記錄、結(jié)果分析等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的確定，以保證測試結(jié)果的精確性。

2.2 儀器設(shè)備及其注意事項(xiàng)

2.2.1 接地電阻測試儀

根據(jù)變頻電流測試方法選擇符合測試要求的接地電阻測試儀。

2.2.2 GPS全球定位儀、激光測距儀、皮卷尺、角度計(jì)

以上設(shè)備主要用于對測量位置、角度的定位，并找到各測試電極的打入位置。尤其是高精度的GPS全球定位儀，能精確定位電壓極、電流極等位置，減小測量誤差。

2.2.3 多組測試線

（1）準(zhǔn)備足夠長的測試線。根據(jù)接地網(wǎng)的實(shí)際情況和變頻電流測試方法的要求，分別準(zhǔn)備長線、中線及短線，以方便現(xiàn)場使用。

（2）應(yīng)選用撓性引線。在實(shí)際測量時(shí)，需對試驗(yàn)引線進(jìn)地多次卷繞，選擇撓性引線更符合現(xiàn)場要求。

（3）選取試驗(yàn)引線時(shí)，還應(yīng)將檢測現(xiàn)場的氣溫納入考慮范圍。過低或過高的氣溫都會對引線表面的絕緣層產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響檢測結(jié)果。

（4）阻抗較低的實(shí)驗(yàn)引線在低阻抗接地網(wǎng)的測試中，能起到降低接地阻抗測量值誤差的作用。

2.2.4 測試電極

選擇測試電極時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇硬度較高的鋼制接地棒，同時(shí)由于螺紋桿會在進(jìn)入土壤時(shí)卷起泥土在其表面形成空氣層，使接觸電阻偏高，影響測試的結(jié)果，因此，應(yīng)選擇打入式的接地棒。

2.2.5 手錘

一般情況下，測試電極需到達(dá)土壤下2～3m的深度，采用2～4kg手錘即可，如遇到硬土或者凍土情況，則需使用機(jī)動錘。

2.2.6 其他

如對講機(jī)、安全帽、電池、絕緣靴子和手套等。

2.3 大型接地網(wǎng)測試過程中應(yīng)注意的問題

變頻法的工作原理是通過改變測試電流的頻率而減少工頻干擾對測試的影響。由于測試電流的頻率與干擾頻率不同，濾波器就可以對干擾進(jìn)行濾除，從而提高測量精度。由此可見，變頻法測量技術(shù)的關(guān)鍵在于，注入地網(wǎng)的電流要異于工頻，但又不能與工頻差距太大。在一次對某地區(qū)101工程大地網(wǎng)進(jìn)行測試時(shí)，由于選用的頻率分別為94Hz、105Hz、111Hz、128Hz，最后測試計(jì)算得出的接地電阻高達(dá)0.722Ω，而大型接地網(wǎng)的電阻應(yīng)小于0.5Ω，這個(gè)結(jié)果顯然是偏大的，造成這個(gè)結(jié)果的主要原因主要就是測試選用的頻率較大，因此產(chǎn)生了電流的集膚效應(yīng)以及影響了接地阻抗中電感分量。

2.4 影響大型地網(wǎng)接地網(wǎng)測試結(jié)果的主要干擾因素

影響大型地網(wǎng)接地網(wǎng)測試結(jié)果的干擾因素較多，最主要的因素是工頻干擾。由于電力系統(tǒng)中三相負(fù)載不平衡或輸電線路三相空間幾何位置不完全對稱等原因，使得接地系統(tǒng)中存在不平衡電流，進(jìn)而在接地網(wǎng)中產(chǎn)生工頻電壓干擾或者電流干擾。同時(shí)，接地網(wǎng)附近的供電、供水、通信線路等也會影響測試的結(jié)果。這時(shí)可根據(jù)具體情況采用直線補(bǔ)償法和夾角補(bǔ)償法，消除這類干擾的影響。

另外，測試引線間的互感電勢干擾電壓，會疊加測量電壓上，產(chǎn)生測量誤差，且誤差可高達(dá)0.1Ω/100m。因此應(yīng)盡量避免長距離敷設(shè)電流引線而產(chǎn)生影響測試結(jié)果的互感電勢耦合現(xiàn)象出現(xiàn)。高、中壓變電站內(nèi)的開關(guān)分、合操作，也會產(chǎn)生對測量結(jié)果產(chǎn)生影響的包括高頻阻尼振蕩波、雷電干擾和無線電干擾在內(nèi)的高頻干擾。這一問題可通過在電壓表兩端并聯(lián)一個(gè)工頻容抗較電壓表輸入阻抗大100倍的電容器解決，也可通過選用具備濾波器功能的測試儀器實(shí)現(xiàn)對高頻干擾的抑制。

2.5 大型接地網(wǎng)測試組織管理中應(yīng)注意的問題

（1）針對可能對相關(guān)測試結(jié)果產(chǎn)生影響的設(shè)施設(shè)備，應(yīng)盡量采取有效措施進(jìn)行斷開處理。

（2）在進(jìn)行測試相關(guān)的布線操作時(shí)，應(yīng)注意過往車輛和人員的安全。

（3）電流極阻抗與待測接地極電阻的比值應(yīng)控制在1000：1以內(nèi)。

（4）為保證測試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)盡量在干燥季節(jié)和土壤未凍結(jié)時(shí)進(jìn)行相關(guān)測試。

（5）在測試過程中，應(yīng)嚴(yán)格遵守測量場所的規(guī)章制度，避免事故發(fā)生。

3 有關(guān)接地網(wǎng)接地電阻的探討

在接地電路的阻抗的復(fù)數(shù)阻抗Zs中，接地電阻與接地電抗兩個(gè)分量可以對接地電路的載流能力造成影響。在進(jìn)行接地阻抗的測試時(shí)，應(yīng)將頻率盡量接近工頻，由于小型地網(wǎng)的接地電抗分量X明顯小于接地電阻R，呈現(xiàn)明顯的“阻性”，因此在對小型地網(wǎng)的測量中，包括對線路桿塔、獨(dú)立避雷針等的測量，可以直接忽略接地電抗分量X。而在220kV以上的大型地網(wǎng)的測試中，由于接地電抗分量X與接地電阻R幾乎在同一個(gè)數(shù)量級上，因此是不能被忽略的。在進(jìn)行大型地網(wǎng)的接地阻抗測量中，工頻接地阻抗Zs和與頻率無關(guān)的純接地電阻R都應(yīng)該納入測量范圍。

決定變電站接地網(wǎng)是否能長期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行的重要依據(jù)是接地網(wǎng)的電阻大小與設(shè)計(jì)、規(guī)范要求是否相符。因此，在進(jìn)行相關(guān)的設(shè)計(jì)時(shí)，就應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和規(guī)范。同時(shí)在進(jìn)行接地電阻測試時(shí)，常用的電流、電壓法對現(xiàn)場測試條件的要求雖然不高，但是影響其測試精準(zhǔn)度的干擾因素卻多種多樣，因此在進(jìn)行測試之前，相關(guān)工作人員應(yīng)對測試環(huán)境進(jìn)行觀察、分析，根據(jù)現(xiàn)場的具體情況，選擇合適的檢測方法，以保證測試結(jié)果的真實(shí)可靠。

4 結(jié)語

隨著電力資源越來越多的運(yùn)用于人們的生產(chǎn)生活中，相關(guān)技術(shù)也將進(jìn)一步推動變電站接地網(wǎng)測試的方法開發(fā)和水平提升，在未來，會有更多更好的測試技術(shù)涌現(xiàn)出來，加強(qiáng)對變電站接地網(wǎng)的測試，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電網(wǎng)的供電質(zhì)量。

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2016-11-1