基于大型地網(wǎng)的防雷接地測(cè)試方法

1、基于大型地網(wǎng)的防雷接地測(cè)試方法作者：高云鵬曹偉崔浩趙成磊來源：科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)2012年第35期高云鵬曹偉崔浩趙成磊(無錫市氣象局江蘇無錫214101)摘要：文章分析了大型地網(wǎng)與普通接地裝置在接地性能方面的不同點(diǎn)；介紹了常規(guī)防雷接地測(cè)試方法的局限性；依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，從測(cè)試儀器及測(cè)試原理兩方面出發(fā)，提出了針對(duì)于擁有大型地網(wǎng)場(chǎng)所的合理的防雷接地測(cè)試方法。關(guān)鍵詞：大型地網(wǎng)防雷接地測(cè)試方法接地阻抗電氣完整性等電位連接中圖分類號(hào):TM934文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674-098X(2012)12(b)-0-02AMethodofMeasuringGroundingforLightningBasedonL

2、argeEarthingGridGaoYunpengCaoWeiCuiHaoZhaoChenglei(WuxiMeteorologicalBureauWuxi214101)Abstract：Thedifferentgroundsonperformanceoflargeearthinggridandcommongroundingdeviceareanalyzed.Thenthelimitationofconventionalmethodofmeasuringgroundingforlightningisintroduced.Intheend,areasonablemethodofmeasurin

3、ggroundingforlightningaccordingtotheplaceincludinglargeearthinggridintermsoftestinginstrumentandprincipleisproposedbyapplyingtherelevanttechnicalspecifications.Keywords：largeearthinggridgroundingforlightning；measuringmethodgroundimpedanceelectricintegrityequipotentialbonding大型地網(wǎng)是指由垂直和水平接地極組成的，供發(fā)電廠、變

4、電站等場(chǎng)所使用的兼有泄流和均壓作用的水平網(wǎng)狀接地裝置，其等效面積一般在5000m2以上1。常見的擁有大型地網(wǎng)的場(chǎng)所主要有裝機(jī)容量在200MW以上的火力發(fā)電廠，110kV及以上電壓等級(jí)的變電站等等。這些場(chǎng)所的建筑物一般相對(duì)集中的處于大型地網(wǎng)區(qū)域內(nèi)，地網(wǎng)作為各建筑物的共用接地裝置，因其面積較大且呈網(wǎng)狀布置，接地特性較之普通的獨(dú)立建筑物接地裝置已然發(fā)生了很大的改變，地網(wǎng)的接地性能不能用常規(guī)的接地電阻值來衡量；其所屬范圍內(nèi)各建筑物的防雷接地測(cè)試也不適合采用常規(guī)的測(cè)試儀器和方法。鑒于此種情況，該文依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出了合理的針對(duì)于擁有大型地網(wǎng)場(chǎng)所的防雷接地測(cè)試方法。1大型地網(wǎng)的接地特

5、性參數(shù)由于大型地網(wǎng)面積較大，其相應(yīng)的接地特性參數(shù)與普通接地裝置也會(huì)有所不同，與防雷接地測(cè)試直接相關(guān)的兩個(gè)重要參數(shù)就是地網(wǎng)的接地阻抗和電氣完整性。1.1大型地網(wǎng)的接地阻抗大型地網(wǎng)的接地阻抗是指地網(wǎng)對(duì)遠(yuǎn)方無窮遠(yuǎn)處零電位點(diǎn)的阻抗，數(shù)值上為地網(wǎng)與遠(yuǎn)方零電位點(diǎn)之間的電位差與通過地網(wǎng)流入地中電流的比值；用工頻電流測(cè)得的接地阻抗稱之為工頻接地阻抗。接地阻抗由接地電阻和接地電抗兩部分組成，對(duì)于普通的人工接地裝置或者建筑物基礎(chǔ)接地等中小型接地裝置而言，由于其規(guī)模相對(duì)較小，其電抗分量所占總阻抗的比重亦較小，且電抗隨測(cè)試電流頻率的變化不大，所以可近似認(rèn)為其接地阻抗數(shù)值上基本等同于接地電阻；但是對(duì)于大型地網(wǎng)來說，由于

6、其尺寸量級(jí)很大，電抗分量在總阻抗中所占的比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電阻分量，且其電抗會(huì)隨著測(cè)試電流頻率的升高而增大，使得地網(wǎng)接地阻抗與測(cè)試電流頻率之間呈一定的線性關(guān)系。所以，大型地網(wǎng)的接地性能測(cè)試要用接地阻抗代替接地電阻2。1.2大型地網(wǎng)的電氣完整性大型地網(wǎng)的電氣完整性是指地網(wǎng)所屬范圍內(nèi)應(yīng)該接地的各種電氣設(shè)備與地網(wǎng)之間、地網(wǎng)各部分之間的電氣導(dǎo)通性，即直流電阻值。電氣完整性是反映地網(wǎng)接地性能的另一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)于地網(wǎng)所屬范圍內(nèi)各建筑物的防雷接地而言，地網(wǎng)電氣完整性就是指建筑物所在區(qū)域內(nèi)應(yīng)該接地的各防雷裝置與地網(wǎng)之間的電氣導(dǎo)通性；地網(wǎng)的電氣完整性測(cè)試實(shí)際上就是各建筑物防雷裝置與地網(wǎng)之間的等電位連接情況測(cè)試。2常

7、規(guī)測(cè)試方法的局限性2.1常規(guī)測(cè)試方法原理目前，我國(guó)大多數(shù)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的防雷接地測(cè)試主要選擇的儀器為普通接地電阻測(cè)試儀，采用三極直線法逐一測(cè)試各測(cè)試點(diǎn)的接地電阻3。原理圖如圖1所示。測(cè)試回路的布置方法：測(cè)試電流極C與被測(cè)接地裝置邊緣的距離dCG應(yīng)為其對(duì)角線尺寸D的45倍；當(dāng)遠(yuǎn)距離放線有困難時(shí)，在土壤電阻率均勻地區(qū)dCG可取2D；電流線和電位線同向布置，保持測(cè)試參考點(diǎn)G與P、C三點(diǎn)在同一直線上；dPG通常取0.6dCG，電位極P在被測(cè)接地裝置G與電流極C連線方向移動(dòng)三次，每次移動(dòng)的距離為dCG的5%左右，當(dāng)三次測(cè)試的結(jié)果誤差在5%以內(nèi)，則認(rèn)為測(cè)試數(shù)據(jù)有效。#3紅Z離打Ff電於電*峙仏腔墀純牛苛雖HUX

8、百匚著濟(jì)爪任上口壘F缶44If鬆HJlT百代儲(chǔ)島圖1三粗克線法測(cè)接地電阻接線尋總圖2.2測(cè)試儀器及方法的局限性首先，普通儀器測(cè)試電流頻率一般較高，例如國(guó)內(nèi)常用的日本共立“4102A”型接地電阻測(cè)試儀，測(cè)試電流頻率為820Hz左右，此類儀器測(cè)試普通接地裝置電阻值尚可，對(duì)于電抗分量較大的大型地網(wǎng)而言，測(cè)試結(jié)果會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出地網(wǎng)的工頻接地阻抗值；其次，由于儀器測(cè)試電流相對(duì)偏小，儀器本身抗干擾能力較差，加之大型地網(wǎng)中雜散電流等干擾因素影響，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確；最后，對(duì)于擁有大型地網(wǎng)的場(chǎng)所而言，此類測(cè)試方法由于電壓極、電流極、輔助測(cè)試延長(zhǎng)線的布線距離均較長(zhǎng)（至少要幾百米），更改電壓極和電流極位置以及逐一測(cè)

9、試每個(gè)測(cè)試點(diǎn)接地電阻值等過程均比較繁瑣，工作效率不高。3基于大型地網(wǎng)的防雷接地測(cè)試方法3.1測(cè)試原理基于大型地網(wǎng)的防雷接地測(cè)試方法應(yīng)由大型地網(wǎng)的接地阻抗測(cè)試和電氣完整性測(cè)試兩部分組成，地網(wǎng)阻抗測(cè)試是方法的基礎(chǔ)，電氣完整性測(cè)試是方法的核心，因?yàn)榈鼐W(wǎng)的阻抗值及其所屬范圍內(nèi)各建筑物防雷裝置與地網(wǎng)之間的直流電阻值是反映建筑物防雷裝置接地情況的直接依據(jù)；而判斷各建筑物防雷裝置接地性能好壞的關(guān)鍵就是測(cè)試各防雷裝置與地網(wǎng)之間等電位連接的電氣導(dǎo)通情況。3.2測(cè)試儀器要求依據(jù)DL/T475-2006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則及GB/T21431-2008建筑物防雷裝置檢測(cè)技術(shù)規(guī)范相關(guān)規(guī)定，為盡量避免地網(wǎng)中工頻雜散

10、電流等因素的干擾，地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試應(yīng)選擇測(cè)試電流較大的儀器，測(cè)試電流宜在320A之間，且儀器測(cè)試頻率宜在4060Hz范圍內(nèi)，異于工頻又盡量接近工頻；地網(wǎng)電氣完整性測(cè)試應(yīng)選擇直流等電位連接導(dǎo)通測(cè)試儀，儀器測(cè)試電流應(yīng)不小于1.0A,且儀器分辨率為1mQ,準(zhǔn)確度不低于1.0級(jí)。3.3測(cè)試實(shí)例以江蘇某熱電廠防雷接地測(cè)試為例，分別對(duì)其大型地網(wǎng)接地阻抗及電氣完整性進(jìn)行了測(cè)試，廠區(qū)建筑物分布示意圖如圖2所示。電廠大型地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試原理同常規(guī)測(cè)試方法，不同的是測(cè)試選擇的儀器為DF9000系列的阻抗測(cè)試儀，該儀器最大測(cè)試電流可達(dá)10A,擁有45Hz、47Hz、53Hz、55Hz4種頻率;選取發(fā)電廠升壓站內(nèi)一處

11、門型架接地線為接地阻抗測(cè)試參考點(diǎn)，測(cè)試最終結(jié)果為四種頻率下測(cè)得阻抗值的算術(shù)平均值4。地網(wǎng)電氣完整性測(cè)試選擇儀器為K-3690B智能型等電位連接導(dǎo)通測(cè)試儀，儀器直流測(cè)試電流大于1.0A,最大分辨率為0.0001Q;分別測(cè)試各建筑物防雷裝置與地網(wǎng)之間的等電位連接導(dǎo)通電阻。3.4測(cè)試結(jié)果分析地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試結(jié)果詳見表1。由上表可以看出，在四種測(cè)試頻率下地網(wǎng)阻抗值隨著頻率的升高略微有一些變化，四種頻率下接地阻抗值取算術(shù)平均后恰好是地網(wǎng)的工頻接地阻抗值;更改電位極位置情況下測(cè)試結(jié)果誤差均在5%范圍內(nèi)，所以認(rèn)定本次測(cè)試數(shù)據(jù)有效。地網(wǎng)電氣完整性測(cè)試結(jié)果詳見表2。M-Heiilii漣m屯曲沖加l.b-iiawrwt.M44Hl31bmiB.ri.*IFZIPFM唸右-ii!twiSflX門彌宣嶼It*I:rTft*!HU沖JI41lf-Ain-一”一生昨-KMAIf依據(jù)DL/T475-2006接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則，地網(wǎng)電氣完整性測(cè)試各參考點(diǎn)實(shí)測(cè)正常值應(yīng)在50mQ以下，本次測(cè)試各參考點(diǎn)結(jié)果均在正常值范圍內(nèi)，說明地網(wǎng)所屬范圍內(nèi)各建筑物防雷裝置與地網(wǎng)之間等電位連接的電氣導(dǎo)通情況良好。4結(jié)語該文提出的基于大型地網(wǎng)的防雷接地測(cè)試方法以地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試為基礎(chǔ)，通過地網(wǎng)電氣完整性測(cè)試來綜合判斷其范圍內(nèi)各建筑物防雷裝置的接地性能；方法依據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范，結(jié)合測(cè)試實(shí)例驗(yàn)證了選擇儀器及測(cè)試原理的可行性。望