接地網(wǎng)評估技術規(guī)范標準詳

./變電所接地裝置安全性評估技術規(guī)范2013年1月目錄一、概況2二、評估工作流程及依據(jù)3三、具體評估內容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、接地電阻精確測量方法7六、跨步電壓和接觸電壓的測量9七、場區(qū)地表電位梯度測試10八、獨立避雷針接地電阻測試12九、土壤電阻率測量及土壤模型分析〔可選12十、接地網(wǎng)腐蝕評估方法151、接地網(wǎng)導體連通性測試152、接地網(wǎng)開挖檢查17十一、接地系統(tǒng)的安全性綜合評估17十二、測試步驟17概況變電站的接地網(wǎng)是維護電力系統(tǒng)安全可靠運行、保障運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,如何對投入運行的變電站接地網(wǎng)開展狀態(tài)評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)定運行的關鍵.變電站接地系統(tǒng)狀態(tài)評估包括三方面的內容.一是變電站接地電阻、接觸電壓、跨步電壓、電位梯度的測量；二是接地系統(tǒng)腐蝕及斷點的診斷；三是接地系統(tǒng)安全性的評估.評估工作流程及依據(jù)根據(jù)電業(yè)局要求,在現(xiàn)場實際測試的基礎上結合開挖檢查,對變電所接地裝置進行全面試驗和評估.變電所接地裝置的試驗依據(jù)的標準和資料如下：〔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)的測量導則》 〔3DL/T596-1996《電力設備預防性試驗規(guī)程》〔4GB50169-92《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規(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：具體評估內容變電所接地裝置安全性評估內容如下：接地裝置特性參數(shù)試驗：測量接地電阻,接觸電壓、跨步電壓、電位梯度分布；測量獨立避雷針接地電阻；確定入地故障電流,計算接地系統(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)測量結果,采用數(shù)值計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)安全指標的基礎.電力系統(tǒng)發(fā)生短路時,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、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)進行散流的電流.Imax為接地短路時的最大接地短路電流,上述公式僅適用于有效接地系統(tǒng),該值可向運行部門或繼電保護部門索取.In為發(fā)生最大接地短路時,流往變電所主變壓器中性點的短路電流.當所內主變壓器中性點不接地時,In=0,此是上述可簡化為I=Imax〔1-Kel；當變壓器只有1個中性點,發(fā)生所內接地時,In=30%Imax,有2個中性點時,In約等于50%Imax,實際值應以繼電保護部門計算和實測為準.Kel為短路時,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應由避雷線的出線回路數(shù)確定,出線為1路時,取0.15,2路時取0.28,3路時取0.38,4路時取0.47,5路以上時取0.5~0.58,且應根據(jù)出線所跨走廊的分流效果做出相應的增減.

取值時,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)定了對接地電阻的要求,也規(guī)定了對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.當接地裝置的接地電阻不符合R≤2000/I時,可通過技術經(jīng)濟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,當入地故障電流較大時,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,則接地電位升有時會升得很高,可能導致二次系統(tǒng)的破壞.因此仍應規(guī)定一個地電位升的限值,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與二次電纜平行敷設一根銅接地導體,銅接地導體兩端接地,二次電纜兩端與銅導體相連,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合IEEE標準和我國的電力行業(yè)標準,110kV及以上有效接地系統(tǒng)和6~35kV低電阻接地系統(tǒng)發(fā)生單相接地或同點兩相接地時,發(fā)變電站接地裝置的接觸電壓UT和跨步電壓US允許值不應超過其中,Cs為表層衰減因數(shù),地表無高阻層時,Cs值取1；rs為地表鋪設層的電阻率；hs為地表鋪設層的厚度；p為地表鋪設層下面的電阻率.這兩個計算公式對應于體重為50kg的人體.接地電阻精確測量方法實測變電所主接地網(wǎng)接地電阻.測量采用異頻法.原理接線如圖慮到變電所已經(jīng)運行,采用異頻法消除工頻干擾電壓的影響,并調節(jié)測試電流在5A以上,輸出電流頻率為45Hz~55Hz變電所接地網(wǎng)最大對角線長度為D.沿適當方向拉線,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,電流極長度的40%開始,每隔5%測試一個點,一直到距離電流極長度75%左右,測量電壓極P與接地裝置G之間的電壓.地網(wǎng)測量點、電流極、電壓極三點成一30-45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,與曲線起點間的電位差即為在試驗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如果電位測試線與電流線呈角度放設確實困難,可與之同路徑放設,但要保持盡量遠的距離.跨步電壓和接觸電壓的測量實測跨步電壓、接觸電壓.原理接線如圖.圖2跨步電壓、接觸電壓測量我們采用異頻法測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)的電力設備或構架附近測量接觸電壓〔主變、主變開關、母聯(lián)開關、旁路開關、接地閘刀等；在接地裝置的邊緣測量跨步電壓〔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、所內道路及人員經(jīng)常走動區(qū)域.接觸電壓是當接地短路電流流過接地裝置時,在地面上離電力設備的水平距離為1m處,沿設備外殼、構架或墻壁離地的垂直距離為1.8m處的兩點之間的電位差.跨步電壓是指當接地短路電流流過接地裝置時,在地面上水平距離為1在測量接觸電壓時,測試電流從構架或電氣設備外殼離地面高度2m處注入接地裝置；在測量跨步電壓時,測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的長方板.為了使金屬板與地面接觸良好,把地面平整,撒一點水,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的測量值分別為與通過接地裝置的測試電流對應的接觸電壓值和跨步電壓值.變電所內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.當通過接地裝置入地的最大短路電流值為Imax時,對應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——測量時通過接地裝置的測試電流以及對應的接觸電壓和跨步電壓的實測值.場區(qū)地表電位梯度測試場區(qū)地表電位梯度是一個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估和驗收試驗應測試接地裝置所在場區(qū)的電位梯度分布曲線,中小型接地裝置則應視具體情況盡量測試,某些重點關注的部分也可測試.接地裝置按有關要求施加試驗電流后,將被試場區(qū)合理劃分,場區(qū)電位分布用若干條曲線來表述.曲線根據(jù)設備數(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)連接良好的設備接地引下線為參考點,從曲線的起點,等間距<間距d通常為lm或2m>測試地表與參考點之間的電位梯度U,直至終點,測試示意圖見下圖,繪制各條U-x曲線,即場區(qū)地表電位梯度分布曲線.當間距d為lm時,場區(qū)地表電位梯度曲線上相鄰兩點之間的電位差U手按下式折算,得到實際系統(tǒng)故障時的單位場區(qū)地表電位梯度UT.式中:Im—注入地網(wǎng)中的測試電流；Is—被測接地裝置內系統(tǒng)單相接地故障電流.電位極P可采用鐵釬,如果場區(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.測試結果的判定：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,折算后得到的單位場區(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則應盡快查明原因予以處理解決.獨立避雷針接地電阻測試實測方法和主網(wǎng)的測試方法基本相同.但需考慮主接地網(wǎng)對它的的影響.由于獨立避雷針接地裝置面積較小,可用ZC29B接地電阻測試儀測量.接地網(wǎng)腐蝕評估方法接地網(wǎng)導體連通性測試檢查所有設備接地引下線截面尺寸是否符合設計要求.檢查有二次回路的設備接地引下線根數(shù)是否符合反措的要求.驗算設備接地引下線截面積的熱穩(wěn)定能否滿足.設備接地引下線的導通性除逐根檢查其連接位置及焊接質量外,采用毫歐表,逐根進行導通測試.測試原理如圖5所示.被測環(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原電池,其電阻取決于測試電壓極性.這就是規(guī)程要求測試儀表支持測試電壓反方向的原因,由于具有兩種測試電壓極性,因此可以獲得兩種結果如下：測試結果〔+=U/I=RX〔+開關在接通線路位置〔實線位置測試結果〔-=U/I=RX〔-開關在中斷線路位置〔虛線位置其中：U——由電壓表在未知電阻RX上測得的電壓降.I——由電流表測得的測試電流.測試結果應符合以下條件：RPE≤U/IRPE——所測的接地體電阻.首先選定一個很可能與主地網(wǎng)連接良好的設備的接地引下線為參考點,再測試周圍電氣設備接地部分與參考點之間的直流電阻.如果開始即有很多設備測試結果不良,宜考慮更換參考點.測試結果的判斷和處理：狀況良好的設備測試值應在50mΩ以下；50mΩ-200mΩ的設備狀況尚可,宜在以后例行測試中重點關注其變化,重要的設備宜在適當時候檢查處理；200mΩ-1Ω的設備狀況不佳,對重要的設備應盡快檢查處理,其他設備宜在適當時候檢查處理；1Ω以上的設備與主地網(wǎng)未連接,應盡快檢查處理；獨立避雷針的測試值應在500mΩ以上；測試中相對值明顯高于其他設備,而絕對值又不大的,按狀況尚可對待.接地網(wǎng)開挖檢查對需要開挖檢查的變電所,接地體的腐蝕程度不同開挖的點數(shù)不同.一般選取6-8個點作開挖檢查,其中4點檢查引下線與主接地網(wǎng)連接的情況,2-4點檢查主接地網(wǎng)直線連接和交叉連接的情況.對開挖點采用游標卡尺測量接地體數(shù)據(jù)規(guī)格,并進行拍照.接地系統(tǒng)的安全性綜合評估通過對各接地裝置各項特性參數(shù)的測量,依據(jù)判斷規(guī)則,綜合評估變電站接地裝置的安全性.測試步驟〔1現(xiàn)場總負責人開具工作票.〔2現(xiàn)場總負責人通知試驗負責人,工作票已開出,主接地網(wǎng)接地電阻測量工作已經(jīng)許可.〔3試驗負責人通知有關人員按照《試驗方案》中的接線,把電流電壓測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試驗人員按試驗要求連接所有接線,檢查和記錄測量表計型號、倍率、頻率,經(jīng)試驗負責人復核均正確無誤后方可進行試驗.〔6各工作點測試準備工作完成后,試驗負責人向現(xiàn)場總負責人報告試驗工作準備完畢.〔7由現(xiàn)場總負責人發(fā)令指示試驗負責人開始進行主接地網(wǎng)接地電阻測量,并通知電流極、電壓極工作點的負責人.主接地網(wǎng)接地電阻測試完成后,收起電壓極測試線,進行跨步電壓、接觸電勢、電位梯度的測試.〔8跨步電壓及其最大值測量：〔8.1試驗負責人通知操作人員采用變頻電源,并把電源頻率調到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)常走動的地方、所內接地網(wǎng)邊緣測量跨步電壓,在原始記錄表上填寫位置、跨步電壓及最大值.〔8.3跨步電壓測量工作結束后,斷開試驗電源總開關.〔9接觸電壓及其最大值的測量：〔9.1試驗負責人應與局方人員充分協(xié)商確定測試電流注入點及測量點的位置,測試電流注入點的位置離地面高度1.9m-2.0m〔9.2測試電流注入點連接完畢后,試驗負責人通知操作人員把電源頻率調到45Hz,使變頻電源裝置輸出