接地装置试验20081013

接地装置试验讲义2008年10月13日田树军推荐书籍11DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》（方法）2GB/T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则第一部分：常规测量（方法）3GB50150－2006《电气装置安装工程电气设备交接试验标准》（试验项目）4DL/T887-2004杆塔工频接地电阻的测量（方法）5DL/621-1997交流电气装置的接地（计算）推荐书籍26中华人民共和国电力行业标准电力设备预防性试验规程（试验项目）DL/T596－19967《电力设备交接和预防性试验规程》中国大唐集团公司企业标准Q/CDT107001－2005（试验项目）8广西电网公司企业标准电力设备交接和预防性试验规程（试验项目）Q/GXD126.01-2006共勉黑人的孩子只有做得比白人孩子优秀两倍，他们才能平等；优秀三倍，才能超过对方。赖斯家训优秀是一种习惯目前存在的问题1测距没有GPS；2电流不足3A（异频），人为因素或者设备因素；3辅助电流极的接地桩太少；4辅助电流极引线的问题（距离、绝缘）；5辅助电压极的移动问题。大型接地装置的特性参数测试应该包含以下内容：电气完整性测试，接地阻抗测试，场区地表电位梯度测试，接触电位差、跨步电位差及转移电位的测试。土壤电阻率的测试几个术语大型接地装置：110kV及以上电压等级变电所的接地装置，装机容量在200MW以上的火电厂和水电厂的接地装置，或者等效面积在5000m2以上的接地装置。接地阻抗：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。按冲击电流得到的接地阻抗称为冲击接地阻抗；按工频电流求得的接地阻抗称为工频接地阻抗。1测试时间接地装置的特性参数大都与土壤的潮湿程度密切相关，因此接地装置的状况评估和验收测试应尽量在干燥季节和土壤未冻结时进行；不应在雷、雨、雪中或雨、雪后立即进行。2测试周期大型接地装置的交接试验应进行各项特性参数的测试，电气完整性测试宜每3年进行一次（交接时）；接地阻抗不超过6年测试一次（交接时）；可以根据该地网挖开检查的结果斟酌延长或缩短周期；（变电站、发电厂、独立避雷针的接地装置）跨步电位差、接触电位差、转移电位等参数，交接时；遇有接地装置改造或其它必要时，应进行针对性测试。输电线路杆塔接地装置的测试周期变电所进出线1～2km内的杆塔接地电阻2年；其它线路杆塔接地电阻不超过5年。3.1测试设备的选择地网接地阻抗测、接触电压、试仪（异频输出不小于3A，工频输出不小于50A）电气完整性测试：直流输出5A输电线路杆塔接地阻抗未作要求，接地摇表也可以。3.2测试结果的评估进行接地装置的状况评估和工程验收时应根据特性参数测试的各项结果，并结合当地情况和以往的运行经验综合判断，不应不计代价地片面强调某一项指标。总体上应把握以下几个特性：接地装置的电气完整性、场区地表电位梯度分布（接地装置铺设前的验收）；接地阻抗（设计值）、接触电位差、跨步电位差及转移电位的测试。3.3接地装置的试验程序电气完整性测试接地阻抗测试接触电压和跨步电压测试土壤电阻率测试4接地装置的电气完整性测试测试宜选用专门仪器，仪器的分辨率为1mΩ,准确度不低于1.0级；状况良好的设备测试值应在50mΩ以下；独立避雷针的测试值应在500mΩ以上；1Ω以上的设备与主地网未连接，应尽快检查处理5.1接地阻抗-试验电源的选择推荐采用异频电流法测试大型接地装置的工频特性参数，试验电流宜在3A～20A，频率宜在40Hz～60Hz范围，异于工频又尽量接近工频，如果采用工频电流测试大型接地装置的工频特性参数，则应采用独立电源或经隔离变压器供电，并尽可能加大试验电流，试验电流不宜小于50A，并要特别注意试验的安全问题，如电流极和试验回路的看护。5.2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得尽量远，参见图1，通常电流极与被试接地装置边缘的距离dCG应为被试接地装置最大对角线长度D的4～5倍；对超大型的接地装置的测试，可利用架空线路做电流线和电位测试线；当远距离放线有困难时，在土壤电阻率均匀地区dCG可取2D,在土壤电阻率不均匀地区可取3D。测试回路应尽量避开河流、湖泊；尽量远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行，与之交叉时垂直跨越；注意减小电流线与电位线之间的互感的影响。5.3.1电流极和电位极电流极的电阻值应尽量小(3~30条接地桩)，以保证整个电流回路阻抗足够小，设备输出的试验电流足够大。可采用人工接地极或利用高压输电线路的铁塔作为电流极，但应注意避雷线分流的影响。如电流极电阻偏高，可尝试采用多个电流极并联或向其周围泼水的方式降阻。电位极应紧密而不松动地插入土壤中20cm以上。5.3.2接地装置侧接线问题1测试仪的C1和P1端应该用两根线分别引至地网，以消除引线的影响5.3.3辅助电极的接地阻抗对测量的影响1、电极的接地阻抗对测量结果影响很小,但要尽量的小，使仪器输出电流尽量大，仪器读数才会稳定。2、原因：（1）电流极松动仅影响注入电流的大小（2）电压表的内阻相对于电压极的接地阻抗很大，对电压测量的影响不大，因此对土壤阻抗率的测量结果影响不大。5.4试验电流的注入大型接地装置工频特性参数测试时，试验电流的注入点宜选择单相接地短路电流大的场区里，电气导通测试中结果良好的设备接地引下线处。接地阻抗测试井，避雷器接地引下线，主变接地引下线（干扰严重，谨慎）5.5试验的安全试验期间电流线严禁断开，电流线全程和电流极处要有专人看护。不要沿草丛防虫毒蛇叮咬；沿公路两边，注意交通事故。5.6电流－电压表三极法直线法电流线和电位线同方向（同路径）放设称为三极法中的直线法，示意图见下图2。dCG应为被试接地装置最大对角线长度D的4～5倍；dPG通常为0.5～0.6倍dCG。电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5％左右，如三次测试的结果误差在5％以内即可。应注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测试结果的影响。电流－电压表三极法接线示意图6.1场区地表电位梯度测试将被试场区合理划分，场区电位分布用若干条曲线来表述，例参见附录A中的图A.2。曲线根据设备数量、重要性等因素布置，一般情况下曲线的间距不大于30m。在曲线路径上中部选择一条与主网连接良好的设备接地引下线为参考点，从曲线的起点，等间距（间距d通常为1m或2m）测试地表与参考点之间的电位梯度U，直至终点，测试示意图见图4。绘制各条U－x曲线，即场区地表电位梯度分布曲线。6.2一个220kV变电所场区地表电位梯度测试划分示意图6.3场区地表电位梯度测试示意图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同测试其它工频特性参数一样，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，接地装置的按接地阻抗测试要求施加试验电流。跨步电位差数值上即单位场区地表电位梯度，可直接在场区地表电位梯度曲线上量取折算，也可根据定义，在所关心的区域，如场区边缘测试。6.5跨步电位差、跨步电压、接触电位差、接触电压测试示意图7.1土壤电阻率的测试土壤电阻率测试应避免在雨后或雪后立即进行，一般宜在连续天晴3天后或在干燥季节进行。在冻土区，测试电极须打入冰冻线以下。尽量减小地下金属管道的影响。在靠近居民区或工矿区，地下可能有水管等具有一定金属部件的管道的地方，应把电极布置在与管道垂直的方向上，并且要求最近的测试电极(电流极)与地下管道之间的距离不小于极间距离。为尽量减小土壤结构不均匀性的影响，测试电极不应在有明显的岩石、裂缝和边坡等不均匀土壤上布置；为了得到较可信的结果，可以把被测场地分片，进行多处测试。7.2四极等距法或称温纳（Wenner）法。四极等距法的原理接线图，两电极之间的距离a应不小于电极埋设深度h的20倍，即a≥20h。试验电流流入外侧两个电极，接地阻抗测试仪通过测得试验电流和内侧两个电极间的电位差，得到R，通过公式得到被测场地的视在土壤电阻率aR2aR2aR27.3四极法测试土壤电阻率的原理接线图7.4测试要求及结果处理为了得到较合理的土壤电阻率的数据，宜改变极间距离a，求得视在土壤电阻率ρ与极间距离a之间的关系曲线ρ=f(a)，极间距离的取值可为5、10、15、20、30、40m、……，最大的极间距离amax可取拟建接地装置最大对角线的三分之二。8.1接地阻抗的测量判据以三极直线布法线为例（理论推倒略）8.1.1判据11当电流极距为接地装置等效直径5倍及以上时，dPG为0.5～0.6倍dCG，电位极P在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5％左右，三次测试的结果误差可在5％以内。考率土壤不均匀，三次测试的结果误差可在10％以内。8.1.2判据22当电流极距为接地装置等效直径4倍及以下时，dPG为0.5～0.6倍dCG，电位极P在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5％左右，三次测试的结果误差可在10％以内。考率土壤不均匀，三次测试的结果误差可在15％以内。8.2实例1110kVXX变电站8.2.1情况介绍P、C分别为测试电压极、电流极，异频(45和55Hz)输出电流3.0A。L为沿公路1铺设地下圆钢，与路灯线路同行，在方向I的P处露出地面,而在变电站侧与地网已连接。变电站西面靠近城区，测试方向I、II面的地下管道较多，而东面测试方向III为荒野，没有地下管道、架空线路等。8.2.2地网接地阻抗测试结果测试方向电流极（米）电压极（米）接地阻抗（Ω）备注I2501300.515此时P与L很近14010.7201501.006III2501301.802-2501401.891大家认可值2501501.922-8.3.1实例2110kVXX变电站8.3.2情况介绍P、C分别为测试电压极、电流极8.3.3地网接地阻抗测试结果测试方向电流极（米）电压极（米）接地阻抗（Ω）备注I3902400.69922010.5492000.490II3602200.90820010.6851800.402III5003000.845*28010.7722500.7248.4教训施工单位沿测试方向改造（预埋导线），相当于减少辅助电压极距、电流极距。测试过程要考虑减去这些因素。监理要盯住施工单位按图施工。8.5.1实例31某供电局220kV输电线路杆塔验收时接地阻抗测试值很小且位于山头，断开D1、D2点后测量接地装置与杆塔仍然连通，于是开挖检查将近2米深的地方有D3连接点。所以测出值不是真实值，而是所有杆塔接地阻抗的并联值。还发现射线少埋两条。8.5.2教训对输电线路杆塔接地电阻进行检查，若小于2欧或者明显有不符合实际情况（电阻偏低）的，进行开挖检查。若发现杆塔外敷接地体与杆塔基础连接的，则断开并重新进行测量，获取准确的接地电阻值，阻值不符合规程要求的进行改造。该项反措可防止有些施工单位不按图施工，故意在地下将接地装置与塔体相连，验收时接地装置接地阻抗测试值依然合格，但这不是接地装置的接地阻抗的真实值。9接地阻抗测量的基本原理9.1、回流极对地网电位的影响1、没有回流极时半球的接地阻抗aIaIIVR222、当有回流极后的接地阻抗（1）地表任意一点P的电位为：PCGPpDIDIV2)(2（2）当有回流极时的地表电位分布当DGP＝DPC时，VP＝0；或当P点移到无穷远点时VP＝0。说明有电流极的存在后，零电位点的距离拉近了。地表电位分布的特点：在接地体附近电位比较陡，而在中性点附近电位变化比较平缓。（3）半球接地体的电位（即将P点移到半球表面）可见，电流极的引入使得接地阻抗测量值减小。)11(2aDaIVGCG9.2接地阻抗测量原理1、测量接地阻