接地网评估技术规范

变电所接地装置安全性评估技术规范2013年1月变电所接地装置安全性评估技术规范2目录一、概况..................................................................................................................3二、评估工作流程及依据......................................................................................3三、具体评估内容..................................................................................................5四、接地系统的安全限值......................................................................................51、入地故障电流...................................................................................................52、接地电阻限值...................................................................................................63、接触电压和跨步电压限值...............................................................................7五、接地电阻精确测量方法..................................................................................7六、跨步电压和接触电压的测量..........................................................................9七、场区地表电位梯度测试................................................................................10八、独立避雷针接地电阻测试............................................................................12九、土壤电阻率测量及土壤模型分析（可选）..................错误!未定义书签。十、接地网腐蚀评估方法....................................................................................121、接地网导体连通性测试............................................................................122、接地网开挖检查........................................................................................14十一、接地系统的安全性综合评估....................................................................14十二、测试步骤....................................................................................................14变电所接地装置安全性评估技术规范3一、概况变电站的接地网是维护电力系统安全可靠运行、保障运行人员安全的重要措施。一方面通过降低接地电阻，减小地电位升来确保设备安全，另一方面，通过均衡地表电位，减小接触电压和跨步电压来确保人身安全。因此，如何对投入运行的变电站接地网开展状态评估具有非常重要的意义，是确保接地网具有良好状态，确保电力系统安全稳定运行的关键。变电站接地系统状态评估包括三方面的内容。一是变电站接地电阻、接触电压、跨步电压、电位梯度的测量；二是接地系统腐蚀及断点的诊断；三是接地系统安全性的评估。二、评估工作流程及依据根据电业局要求，在现场实际测试的基础上结合开挖检查，对变电所接地装置进行全面试验和评估。变电所接地装置的试验依据的标准和资料如下：（1）DL/T621-1997《交流电气装置的接地》（2）DL475-2006《接地装置的工频特性参数的测量导则》（3）DL/T596-1996《电力设备预防性试验规程》（4）GB50169-92《电气装置安装工程接地装置施工及验收规范》（5）变电所最大入地短路电流数据变电所接地装置安全性评估技术规范4流程如下图所示：评估方案编写方案审核评估实施准备现场测试数据采集计算分析、数据整理设计资料（业主提供）竣工资料（业主提供）相关标准地网安全评估专家会审评估结论出具评估报告电网运行参数（业主提供）图变电所接地装置评估流程主接地网接地电阻测试独立避雷针接地电阻测试跨步电压及接触电压测试引下线导通性测试接地体开挖检查电位梯度测试土壤电阻率测量（根据需要）变电所接地装置安全性评估技术规范5三、具体评估内容变电所接地装置安全性评估内容如下：1.接地装置特性参数试验：测量接地电阻，接触电压、跨步电压、电位梯度分布；测量独立避雷针接地电阻；2.确定入地故障电流，计算接地系统的安全限值，包括接地电阻、接触电压和跨步电压；3.测量接地系统的连通性及诊断接地网的腐蚀情况，判断接地网的腐蚀状况；4.根据测量结果，采用数值计算方法分析接地系统的安全性。四、接地系统的安全限值接地系统的安全指标包括接地电阻、接触电压和跨步电压。1、入地故障电流入地故障电流是分析接地系统安全指标的基础。电力系统发生短路时，只有一部分短路电流经接地网流入大地，其余部分经变压器中性点、于地网相连的架空地线、电力电缆的屏蔽层流回系统。入地故障电流为：I=（Imax-In）(1-Kel)，式中I为接地短路电流，即通过接地网进行散流的电流。Imax为接地短路时的最大接地短路电流，上述公式仅适用于有效接地系统，该值可向运行部门或继电保护部门索取。变电所接地装置安全性评估技术规范6In为发生最大接地短路时，流往变电所主变压器中性点的短路电流。当所内主变压器中性点不接地时，In=0，此是上述可简化为I=Imax（1-Kel）；当变压器只有1个中性点，发生所内接地时，In=30%Imax，有2个中性点时，In约等于50%Imax，实际值应以继电保护部门计算和实测为准。Kel为短路时，与变电所接地网相连的所有避雷线的分流系数，据专家分析，Kel应由避雷线的出线回路数确定，出线为1路时，取0.15，2路时取0.28，3路时取0.38，4路时取0.47，5路以上时取0.5~0.58，且应根据出线所跨走廊的分流效果做出相应的增减。取值时，要考虑10年以上的发展规划，需乘以1.2~1.5的发展系数。2、接地电阻限值我国电力行业接地规程DL/T621-1997《交流电气装置的接地》中既规定了对接地电阻的要求，也规定了对接触电压和跨步电压的要求。DL/T621-1997规定“有效接地和低电阻接地系统中发电厂、变电站的接地装置的接地电阻R一般情况下应满足R≤2000/I”，即允许地电位升不大于2000V，这里I为最大入地短路电流。当接地装置的接地电阻不符合R≤2000/I时，可通过技术经济比较来增大接地电阻，但接地电阻值不得大于5Ω，且要满足接触电压和跨步电压的要求。为了确保电力系统二次系统的安全，当入地故障电流较大时，一般很难满足IR≤2000的要求，如果按满足接触电压和跨步电压的要求变电所接地装置安全性评估技术规范7来校核，则接地电位升有时会升得很高，可能导致二次系统的破坏。因此仍应规定一个地电位升的限值，以确保二次系统的安全。目前，一般将地电位升的允许值提高到IR≤5kV，但要求二次电缆的屏蔽层双端接地，另外在变电站电缆沟里应与二次电缆平行敷设一根铜接地导体，铜接地导体两端接地，二次电缆两端与铜导体相连，以防止过大的电流流过二次电缆的屏蔽层而烧毁二次电缆。3、接触电压和跨步电压限值结合IEEE标准和我国的电力行业标准，110kV及以上有效接地系统和6~35kV低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时，发变电站接地装置的接触电压UT和跨步电压US允许值不应超过其中，Cs为表层衰减因数，地表无高阻层时，Cs值取1；rs为地表铺设层的电阻率；hs为地表铺设层的厚度；p为地表铺设层下面的电阻率。这两个计算公式对应于体重为50kg的人体。五、接地电阻精确测量方法实测变电所主接地网接地电阻。测量采用异频法。原理接线如图变电所接地装置安全性评估技术规范8虑到变电所已经运行，采用异频法消除工频干扰电压的影响，并调节测试电流在5A以上，输出电流频率为45Hz~55Hz。变电所接地网最大对角线长度为D。沿适当方向拉线，电流极C距离地网（4-5）D，电压极P与电流极呈30-45度方向，从距离接地网边缘，电流极长度的40%开始，每隔5%测试一个点，一直到距离电流极长度75%左右，测量电压极P与接地装置G之间的电压。地网测量点、电流极、电压极三点成一30-45度角的边线上。电压极打2-4根左右地桩，电流极打8--15根左右地桩，每根地桩打入地下约1m。各根地桩之间距离2m左右。电流极引线采用4mm2多股软铜线，电压极采用2.5mm2多股软铜线。流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化，每测试一次P与G之间的电位差U,绘出U与x的变化曲线，曲线平坦处即为电位零点，与曲线起点间的电位差即为在试验电流下被试接地装置的电位升高Um，接地装置的接地阻抗Z为:Z=Um/I变电所接地装置安全性评估技术规范9如果电位测试线与电流线呈角度放设确实困难，可与之同路径放设，但要保持尽量远的距离。六、跨步电压和接触电压的测量实测跨步电压、接触电压。原理接线如图。图2跨步电压、接触电压测量我们采用异频法测量接触电压和跨步电压。频率选用45Hz。dGC为电流极离接地网的距离。在变电所中工作人员常出现的电力设备或构架附近测量接触电压（主变、主变开关、母联开关、旁路开关、接地闸刀等）；在接地装置的边缘测量跨步电压（大门口、线路避雷器附近、接地网四周区域、主控楼附近区域、就地继保室附近区域、配电装置楼附近区域、断路器附近区域、所内道路及人员经常走动区域）。接触电压是当接地短路电流流过接地装置时，在地面上离电力设备的水平距离为1m处，沿设备外壳、构架或墙壁离地的垂直距离为1.8m处的两点之间的电位差。跨步电压是指当接地短路电流流过接地装置时，在地面上水平距离为1m的两点之间的电位差。变电所接地装置安全性评估技术规范10在测量接触电压时，测试电流从构架或电气设备外壳离地面高度2m处注入接地装置；在测量跨步电压时，测试电流从主变接地处注入。图中，模拟人的两脚的金属板用0.125m×0.25m的长方板。为了使金属板与地面接触良好，把地面平整，撒一点水，并在每一块金属板上放置15kg重的物体。Rm为模拟人体的电阻，约1.5kΩ。电压表V1和V2的测量值分别为与通过接地装置的测试电流对应的接触电压值和跨步电压值。变电所内的接触电压和跨步电压与通过接地装置流入土壤中的电流值成正比。当通过接地装置入地的最大短路电流值为Imax时，对应的接触电压和跨步电压的最大值分别为：Ujmax=UjImax/IUkmax=UkImax/I式中I、Uj和Uk——测量时通过接地装置的测试电流以及对应的接触电压和跨步电压的实测值。七、场区地表电位梯