接地網(wǎng)評(píng)估技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)詳

./變電所接地裝置安全性評(píng)估技術(shù)規(guī)范2013年1月目錄一、概況2二、評(píng)估工作流程及依據(jù)3三、具體評(píng)估內(nèi)容4四、接地系統(tǒng)的安全限值51、入地故障電流52、接地電阻限值63、接觸電壓和跨步電壓限值7五、接地電阻精確測(cè)量方法7六、跨步電壓和接觸電壓的測(cè)量9七、場(chǎng)區(qū)地表電位梯度測(cè)試10八、獨(dú)立避雷針接地電阻測(cè)試12九、土壤電阻率測(cè)量及土壤模型分析〔可選12十、接地網(wǎng)腐蝕評(píng)估方法151、接地網(wǎng)導(dǎo)體連通性測(cè)試152、接地網(wǎng)開挖檢查17十一、接地系統(tǒng)的安全性綜合評(píng)估17十二、測(cè)試步驟17概況變電站的接地網(wǎng)是維護(hù)電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行、保障運(yùn)行人員安全的重要措施.一方面通過降低接地電阻,減小地電位升來確保設(shè)備安全,另一方面,通過均衡地表電位,減小接觸電壓和跨步電壓來確保人身安全.因此,如何對(duì)投入運(yùn)行的變電站接地網(wǎng)開展?fàn)顟B(tài)評(píng)估具有非常重要的意義,是確保接地網(wǎng)具有良好狀態(tài),確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵.變電站接地系統(tǒng)狀態(tài)評(píng)估包括三方面的內(nèi)容.一是變電站接地電阻、接觸電壓、跨步電壓、電位梯度的測(cè)量；二是接地系統(tǒng)腐蝕及斷點(diǎn)的診斷；三是接地系統(tǒng)安全性的評(píng)估.評(píng)估工作流程及依據(jù)根據(jù)電業(yè)局要求,在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)試的基礎(chǔ)上結(jié)合開挖檢查,對(duì)變電所接地裝置進(jìn)行全面試驗(yàn)和評(píng)估.變電所接地裝置的試驗(yàn)依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)和資料如下：〔1DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》 〔2DL475-2006《接地裝置的工頻特性參數(shù)的測(cè)量導(dǎo)則》 〔3DL/T596-1996《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》〔4GB50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗(yàn)收規(guī)范》〔5變電所最大入地短路電流數(shù)據(jù)流程如下圖所示：具體評(píng)估內(nèi)容變電所接地裝置安全性評(píng)估內(nèi)容如下：接地裝置特性參數(shù)試驗(yàn)：測(cè)量接地電阻,接觸電壓、跨步電壓、電位梯度分布；測(cè)量獨(dú)立避雷針接地電阻；確定入地故障電流,計(jì)算接地系統(tǒng)的安全限值,包括接地電阻、接觸電壓和跨步電壓；測(cè)量接地系統(tǒng)的連通性及診斷接地網(wǎng)的腐蝕情況,判斷接地網(wǎng)的腐蝕狀況；根據(jù)測(cè)量結(jié)果,采用數(shù)值計(jì)算方法分析接地系統(tǒng)的安全性.接地系統(tǒng)的安全限值接地系統(tǒng)的安全指標(biāo)包括接地電阻、接觸電壓和跨步電壓.1、入地故障電流入地故障電流是分析接地系統(tǒng)安全指標(biāo)的基礎(chǔ).電力系統(tǒng)發(fā)生短路時(shí),只有一部分短路電流經(jīng)接地網(wǎng)流入大地,其余部分經(jīng)變壓器中性點(diǎn)、于地網(wǎng)相連的架空地線、電力電纜的屏蔽層流回系統(tǒng).入地故障電流為：I=〔Imax-In<1-Kel>,式中I為接地短路電流,即通過接地網(wǎng)進(jìn)行散流的電流.Imax為接地短路時(shí)的最大接地短路電流,上述公式僅適用于有效接地系統(tǒng),該值可向運(yùn)行部門或繼電保護(hù)部門索取.In為發(fā)生最大接地短路時(shí),流往變電所主變壓器中性點(diǎn)的短路電流.當(dāng)所內(nèi)主變壓器中性點(diǎn)不接地時(shí),In=0,此是上述可簡(jiǎn)化為I=Imax〔1-Kel；當(dāng)變壓器只有1個(gè)中性點(diǎn),發(fā)生所內(nèi)接地時(shí),In=30%Imax,有2個(gè)中性點(diǎn)時(shí),In約等于50%Imax,實(shí)際值應(yīng)以繼電保護(hù)部門計(jì)算和實(shí)測(cè)為準(zhǔn).Kel為短路時(shí),與變電所接地網(wǎng)相連的所有避雷線的分流系數(shù),據(jù)專家分析,Kel應(yīng)由避雷線的出線回路數(shù)確定,出線為1路時(shí),取0.15,2路時(shí)取0.28,3路時(shí)取0.38,4路時(shí)取0.47,5路以上時(shí)取0.5~0.58,且應(yīng)根據(jù)出線所跨走廊的分流效果做出相應(yīng)的增減.

取值時(shí),要考慮10年以上的發(fā)展規(guī)劃,需乘以1.2~1.5的發(fā)展系數(shù).2、接地電阻限值我國(guó)電力行業(yè)接地規(guī)程DL/T621-1997《交流電氣裝置的接地》中既規(guī)定了對(duì)接地電阻的要求,也規(guī)定了對(duì)接觸電壓和跨步電壓的要求.DL/T621-1997規(guī)定"有效接地和低電阻接地系統(tǒng)中發(fā)電廠、變電站的接地裝置的接地電阻R一般情況下應(yīng)滿足R≤2000/I",即允許地電位升不大于2000V,這里I為最大入地短路電流.當(dāng)接地裝置的接地電阻不符合R≤2000/I時(shí),可通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較來增大接地電阻,但接地電阻值不得大于5Ω,且要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求.為了確保電力系統(tǒng)二次系統(tǒng)的安全,當(dāng)入地故障電流較大時(shí),一般很難滿足IR≤2000的要求,如果按滿足接觸電壓和跨步電壓的要求來校核,則接地電位升有時(shí)會(huì)升得很高,可能導(dǎo)致二次系統(tǒng)的破壞.因此仍應(yīng)規(guī)定一個(gè)地電位升的限值,以確保二次系統(tǒng)的安全.目前,一般將地電位升的允許值提高到IR≤5kV,但要求二次電纜的屏蔽層雙端接地,另外在變電站電纜溝里應(yīng)與二次電纜平行敷設(shè)一根銅接地導(dǎo)體,銅接地導(dǎo)體兩端接地,二次電纜兩端與銅導(dǎo)體相連,以防止過大的電流流過二次電纜的屏蔽層而燒毀二次電纜.3、接觸電壓和跨步電壓限值結(jié)合IEEE標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)的電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6~35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點(diǎn)兩相接地時(shí),發(fā)變電站接地裝置的接觸電壓UT和跨步電壓US允許值不應(yīng)超過其中,Cs為表層衰減因數(shù),地表無高阻層時(shí),Cs值取1；rs為地表鋪設(shè)層的電阻率；hs為地表鋪設(shè)層的厚度；p為地表鋪設(shè)層下面的電阻率.這兩個(gè)計(jì)算公式對(duì)應(yīng)于體重為50kg的人體.接地電阻精確測(cè)量方法實(shí)測(cè)變電所主接地網(wǎng)接地電阻.測(cè)量采用異頻法.原理接線如圖慮到變電所已經(jīng)運(yùn)行,采用異頻法消除工頻干擾電壓的影響,并調(diào)節(jié)測(cè)試電流在5A以上,輸出電流頻率為45Hz~55Hz變電所接地網(wǎng)最大對(duì)角線長(zhǎng)度為D.沿適當(dāng)方向拉線,電流極C距離地網(wǎng)〔4-5D,電壓極P與電流極呈30-45度方向,從距離接地網(wǎng)邊緣,電流極長(zhǎng)度的40%開始,每隔5%測(cè)試一個(gè)點(diǎn),一直到距離電流極長(zhǎng)度75%左右,測(cè)量電壓極P與接地裝置G之間的電壓.地網(wǎng)測(cè)量點(diǎn)、電流極、電壓極三點(diǎn)成一30-45度角的邊線上.電壓極打2-4根左右地樁,電流極打8--15根左右地樁,每根地樁打入地下約1m.各根地樁之間距離2m左右.電流極引線采用4mm2多股軟銅線,電壓極采用2.5mm流過被試接地裝置G和電流極C的電流I使地面電位變化,每測(cè)試一次P與G之間的電位差U,繪出U與x的變化曲線,曲線平坦處即為電位零點(diǎn),與曲線起點(diǎn)間的電位差即為在試驗(yàn)電流下被試接地裝置的電位升高Um,接地裝置的接地阻抗Z為:Z=Um/I如果電位測(cè)試線與電流線呈角度放設(shè)確實(shí)困難,可與之同路徑放設(shè),但要保持盡量遠(yuǎn)的距離.跨步電壓和接觸電壓的測(cè)量實(shí)測(cè)跨步電壓、接觸電壓.原理接線如圖.圖2跨步電壓、接觸電壓測(cè)量我們采用異頻法測(cè)量接觸電壓和跨步電壓.頻率選用45Hz.dGC為電流極離接地網(wǎng)的距離.在變電所中工作人員常出現(xiàn)的電力設(shè)備或構(gòu)架附近測(cè)量接觸電壓〔主變、主變開關(guān)、母聯(lián)開關(guān)、旁路開關(guān)、接地閘刀等；在接地裝置的邊緣測(cè)量跨步電壓〔大門口、線路避雷器附近、接地網(wǎng)四周區(qū)域、主控樓附近區(qū)域、就地繼保室附近區(qū)域、配電裝置樓附近區(qū)域、斷路器附近區(qū)域、所內(nèi)道路及人員經(jīng)常走動(dòng)區(qū)域.接觸電壓是當(dāng)接地短路電流流過接地裝置時(shí),在地面上離電力設(shè)備的水平距離為1m處,沿設(shè)備外殼、構(gòu)架或墻壁離地的垂直距離為1.8m處的兩點(diǎn)之間的電位差.跨步電壓是指當(dāng)接地短路電流流過接地裝置時(shí),在地面上水平距離為1在測(cè)量接觸電壓時(shí),測(cè)試電流從構(gòu)架或電氣設(shè)備外殼離地面高度2m處注入接地裝置；在測(cè)量跨步電壓時(shí),測(cè)試電流從主變接地處注入.圖中,模擬人的兩腳的金屬板用0.125m×0.25m的長(zhǎng)方板.為了使金屬板與地面接觸良好,把地面平整,撒一點(diǎn)水,并在每一塊金屬板上放置15kg重的物體.Rm為模擬人體的電阻,約1.5kΩ.電壓表V1和V2的測(cè)量值分別為與通過接地裝置的測(cè)試電流對(duì)應(yīng)的接觸電壓值和跨步電壓值.變電所內(nèi)的接觸電壓和跨步電壓與通過接地裝置流入土壤中的電流值成正比.當(dāng)通過接地裝置入地的最大短路電流值為Imax時(shí),對(duì)應(yīng)的接觸電壓和跨步電壓的最大值分別為：Ujmax=UjImax/IUkmax=UkImax/I式中I、Uj和Uk——測(cè)量時(shí)通過接地裝置的測(cè)試電流以及對(duì)應(yīng)的接觸電壓和跨步電壓的實(shí)測(cè)值.場(chǎng)區(qū)地表電位梯度測(cè)試場(chǎng)區(qū)地表電位梯度是一個(gè)重要的表征接地裝置狀況的參數(shù),大型接地裝置的狀況評(píng)估和驗(yàn)收試驗(yàn)應(yīng)測(cè)試接地裝置所在場(chǎng)區(qū)的電位梯度分布曲線,中小型接地裝置則應(yīng)視具體情況盡量測(cè)試,某些重點(diǎn)關(guān)注的部分也可測(cè)試.接地裝置按有關(guān)要求施加試驗(yàn)電流后,將被試場(chǎng)區(qū)合理劃分,場(chǎng)區(qū)電位分布用若干條曲線來表述.曲線根據(jù)設(shè)備數(shù)量、重要性等因素布置,一般情況下曲線的間距不大于30m.在曲線路徑上中部選擇一條與主網(wǎng)連接良好的設(shè)備接地引下線為參考點(diǎn),從曲線的起點(diǎn),等間距<間距d通常為lm或2m>測(cè)試地表與參考點(diǎn)之間的電位梯度U,直至終點(diǎn),測(cè)試示意圖見下圖,繪制各條U-x曲線,即場(chǎng)區(qū)地表電位梯度分布曲線.當(dāng)間距d為lm時(shí),場(chǎng)區(qū)地表電位梯度曲線上相鄰兩點(diǎn)之間的電位差U手按下式折算,得到實(shí)際系統(tǒng)故障時(shí)的單位場(chǎng)區(qū)地表電位梯度UT.式中:Im—注入地網(wǎng)中的測(cè)試電流；Is—被測(cè)接地裝置內(nèi)系統(tǒng)單相接地故障電流.電位極P可采用鐵釬,如果場(chǎng)區(qū)是水泥路面,可采用包裹濕抹布的直徑20cm的金屬圓盤,并壓上重物.測(cè)試結(jié)果的判定：狀況良好的接地裝置的電位梯度分布曲線表現(xiàn)比較平坦,通常曲線兩端有些抬高；有劇烈起伏或突變通常說明接地裝置狀況不良.當(dāng)該接地裝置所在的變電所的有效接地系統(tǒng)的最大單相接地短路電流不超過35kA時(shí),折算后得到的單位場(chǎng)區(qū)地表電位梯度通常在20V以下,一般不宜超過60V,如果接近或超過80V則應(yīng)盡快查明原因予以處理解決.獨(dú)立避雷針接地電阻測(cè)試實(shí)測(cè)方法和主網(wǎng)的測(cè)試方法基本相同.但需考慮主接地網(wǎng)對(duì)它的的影響.由于獨(dú)立避雷針接地裝置面積較小,可用ZC29B接地電阻測(cè)試儀測(cè)量.接地網(wǎng)腐蝕評(píng)估方法接地網(wǎng)導(dǎo)體連通性測(cè)試檢查所有設(shè)備接地引下線截面尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求.檢查有二次回路的設(shè)備接地引下線根數(shù)是否符合反措的要求.驗(yàn)算設(shè)備接地引下線截面積的熱穩(wěn)定能否滿足.設(shè)備接地引下線的導(dǎo)通性除逐根檢查其連接位置及焊接質(zhì)量外,采用毫歐表,逐根進(jìn)行導(dǎo)通測(cè)試.測(cè)試原理如圖5所示.被測(cè)環(huán)路中可能具有焊接不良、生銹、接觸不良等接頭,這類接頭上具有的這些故障就是他們可以充當(dāng)原電池,其電阻取決于測(cè)試電壓極性.這就是規(guī)程要求測(cè)試儀表支持測(cè)試電壓反方向的原因,由于具有兩種測(cè)試電壓極性,因此可以獲得兩種結(jié)果如下：測(cè)試結(jié)果〔+=U/I=RX〔+開關(guān)在接通線路位置〔實(shí)線位置測(cè)試結(jié)果〔-=U/I=RX〔-開關(guān)在中斷線路位置〔虛線位置其中：U——由電壓表在未知電阻RX上測(cè)得的電壓降.I——由電流表測(cè)得的測(cè)試電流.測(cè)試結(jié)果應(yīng)符合以下條件：RPE≤U/IRPE——所測(cè)的接地體電阻.首先選定一個(gè)很可能與主地網(wǎng)連接良好的設(shè)備的接地引下線為參考點(diǎn),再測(cè)試周圍電氣設(shè)備接地部分與參考點(diǎn)之間的直流電阻.如果開始即有很多設(shè)備測(cè)試結(jié)果不良,宜考慮更換參考點(diǎn).測(cè)試結(jié)果的判斷和處理：狀況良好的設(shè)備測(cè)試值應(yīng)在50mΩ以下；50mΩ-200mΩ的設(shè)備狀況尚可,宜在以后例行測(cè)試中重點(diǎn)關(guān)注其變化,重要的設(shè)備宜在適當(dāng)時(shí)候檢查處理；200mΩ-1Ω的設(shè)備狀況不佳,對(duì)重要的設(shè)備應(yīng)盡快檢查處理,其他設(shè)備宜在適當(dāng)時(shí)候檢查處理；1Ω以上的設(shè)備與主地網(wǎng)未連接,應(yīng)盡快檢查處理；獨(dú)立避雷針的測(cè)試值應(yīng)在500mΩ以上；測(cè)試中相對(duì)值明顯高于其他設(shè)備,而絕對(duì)值又不大的,按狀況尚可對(duì)待.接地網(wǎng)開挖檢查對(duì)需要開挖檢查的變電所,接地體的腐蝕程度不同開挖的點(diǎn)數(shù)不同.一般選取6-8個(gè)點(diǎn)作開挖檢查,其中4點(diǎn)檢查引下線與主接地網(wǎng)連接的情況,2-4點(diǎn)檢查主接地網(wǎng)直線連接和交叉連接的情況.對(duì)開挖點(diǎn)采用游標(biāo)卡尺測(cè)量接地體數(shù)據(jù)規(guī)格,并進(jìn)行拍照.接地系統(tǒng)的安全性綜合評(píng)估通過對(duì)各接地裝置各項(xiàng)特性參數(shù)的測(cè)量,依據(jù)判斷規(guī)則,綜合評(píng)估變電站接地裝置的安全性.測(cè)試步驟〔1現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人開具工作票.〔2現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人通知試驗(yàn)負(fù)責(zé)人,工作票已開出,主接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量工作已經(jīng)許可.〔3試驗(yàn)負(fù)責(zé)人通知有關(guān)人員按照《試驗(yàn)方案》中的接線,把電流電壓測(cè)量引線放到電流極位置和電壓極位置.引線可靠連接,并用絕緣膠布包裹與大地絕緣,放在干燥地方.〔4電流極和電壓極派專人看守.〔5試驗(yàn)人員按試驗(yàn)要求連接所有接線,檢查和記錄測(cè)量表計(jì)型號(hào)、倍率、頻率,經(jīng)試驗(yàn)負(fù)責(zé)人復(fù)核均正確無誤后方可進(jìn)行試驗(yàn).〔6各工作點(diǎn)測(cè)試準(zhǔn)備工作完成后,試驗(yàn)負(fù)責(zé)人向現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人報(bào)告試驗(yàn)工作準(zhǔn)備完畢.〔7由現(xiàn)場(chǎng)總負(fù)責(zé)人發(fā)令指示試驗(yàn)負(fù)責(zé)人開始進(jìn)行主接地網(wǎng)接地電阻測(cè)量,并通知電流極、電壓極工作點(diǎn)的負(fù)責(zé)人.主接地網(wǎng)接地電阻測(cè)試完成后,收起電壓極測(cè)試線,進(jìn)行跨步電壓、接觸電勢(shì)、電位梯度的測(cè)試.〔8跨步電壓及其最大值測(cè)量：〔8.1試驗(yàn)負(fù)責(zé)人通知操作人員采用變頻電源,并把電源頻率調(diào)到45Hz,保持變頻電源裝置輸出電壓、電流不變.〔8.2在變電所工作人員經(jīng)常走動(dòng)的地方、所內(nèi)接地網(wǎng)邊緣測(cè)量跨步電壓,在原始記錄表上填寫位置、跨步電壓及最大值.〔8.3跨步電壓測(cè)量工作結(jié)束后,斷開試驗(yàn)電源總開關(guān).〔9接觸電壓及其最大值的測(cè)量：〔9.1試驗(yàn)負(fù)責(zé)人應(yīng)與局方人員充分協(xié)商確定測(cè)試電流注入點(diǎn)及測(cè)量點(diǎn)的位置,測(cè)試電流注入點(diǎn)的位置離地面高度1.9m-2.0m〔9.2測(cè)試電流注入點(diǎn)連接完畢后,試驗(yàn)負(fù)責(zé)人通知操作人員把電源頻率調(diào)到45Hz,使變頻電源裝置輸出