大型地网防雷接地检测方法研究分析

大型地网防雷接地检测方法研究分析

胡东北陈金根

胡东北陈金根新疆维吾尔自治区防雷减灾中心新疆乌鲁木齐830002

[摘要]大型地网适用于变电站、发电厂等场所，对建筑物等起着工作接地和保护接地作用，常规的三极直线测试方法检测仪电流频率高、抗干扰能力差、检测过程繁琐等已难以适应变电站、发电厂等大型地网接地装置对接地电阻的检测精确度的要求；根据相关规范规定，基于大型地网检测原理及检测仪器要求，分析其防雷接地检测方法得出，接地阻抗检测可选择测试电流在3~20A之间、检测仪测试频率为40~60Hz的仪器；电气完整性测试可选择测试电流≥1.0A、仪器分辨率达到1mΩ、准确度≥1.0级的直流等电位连接导通检测仪。

[关键词]大型地网；防雷接地装置；接地阻抗；电气完整性；测试方法

引言一些110KV及以上电压等级的变电站、装机容量在200MW以上的火力发电厂等场所为了使机电设备安全可靠工作，常使用等效面积在5000m?以上、具有泄流和均压作用的由垂直和水平接地极组成的水平网状防雷接地装置，这种大型地网面积大，接地特性与普通独立建筑物接地装置有很大不同，这些场所的建筑物通常集中处于这种大型共用接地装置地网范围内，对建筑物等起着工作接地和保护接地作用，在遭受雷击或雷电波侵袭时，就会及时将过大的雷电流进行泄流或均压，保护变电站或发电厂设备、人员等安全。地网接地电阻则直接关系着地网是否能起到保护接地作用，当接地电阻过大时，极易出现接地故障，中性点电压出现增大偏移，致使健全相和中性点电压超出绝缘要求水平损坏设备等，遇雷击或雷电波入侵，较大电流会产生很高的残压使附近设备受到反击威胁，致使接地网自身保护设备带电导体的耐雷水平降低，大型地网性能和作用达不到设计要求进而使设备遭受雷击损害。因此，必须在加强大型地网接地电阻定期监测的基础上，结合实际工作经验和需求，采取科学、合理的针对大型地网的防雷接地测试方法，以保证运行中的变电站、火电厂地网接地电阻测量的精确性，避免或降低因地网接地电阻测试不准造成设备损坏和人员伤亡以及地网误改造等引发的不必要损失等。

1大型地网接地特性参数1.1大型地网接地阻抗接地阻抗是与大型接地网防雷接地检测直接相关的重要参数之一，指地网对远方无限远处零电位点的阻抗，即地网与远方零电位点之间的电位差和通过地网流入地中电流的比值。接地阻抗包括接地电阻和接地电抗两部分，中小型接地装置规模小，其接地电抗占接地阻抗的比重较小，而且随检测电流频率的变化电抗未发生较大变化，因此这种普通人工接地装置或建筑物基础接地装置接地阻抗值基本等同接地电阻；但大型地网接地电抗分量所占接地阻抗比例较大，随着检测电流频率的升高电抗逐渐增大，地网接地阻抗与检测电流频率呈现一定的线性关系，可见，在对大型地网接地装置性能检测时，应以接地阻抗替代接地电阻。

1.2大型地网的电气完整性电气完整性是反映大型地网防雷接地性能检测的另一个重要参数，指的是处于大型地网范围内的各建筑物接地的防雷装置与大型地网之间的电气导通性，即直流电阻值，检测大型地网电气完整性也就是对各建筑物防雷装置与地网之间的等电位连接情况的检测。

2三极直线测试方法分析大多数防雷检测机构采用普通接地电阻测试仪进行防雷接地检测，根据三极直线法逐一对各检测点接地电阻进行检测。其检测回路布置方法如图1所示：检测电流极C与被测接地装置边缘之间的而距离为dCG，其长度应是对角线D的4~5倍，进行远距离放线时，对于土壤电阻率均匀的地区dCG长度取2D即可，电位线、电流线布置在同一方向上，使检测参考点G与C、P处于同一直线上，一般情况下，dPG取0.6dPG，然后将电位极P在被测接地装置G与C连线方向移动三次，每次移动距离约为dCG的5%，移动三次后，计算出的三次检测结果误差＜5%时，可视检测数据为有效。

常规检测方法存在一定的局限性，通常，普通接地电阻检测仪电流频率高，只能满足对普通接地装置电阻值的检测，而对于大型地网来说，由于其电抗分量较大，普通检测仪的检测结果会远超出大型地网接地阻抗值；同时，大型地网中具有很大的杂散电流等，而普通检测仪测试电流相对较小，仪器自身不具备较好的抗干扰能力，大型地网中的这些干扰因素极易影响测试结果，造成检测值误差较大。三极直线检测法在进行电压极、电流极、辅助检测延长线等布线上，布线距离长且不易更改，检测各个测试点接地电阻值工作过程繁琐，效率不高，因此，该方法已经难以适应变电站、发电厂等大型地网接地装置对接地电阻的检测精确度的要求。

图1：检测回路布置方法3对大型地网防雷接地检测方法的研究分析3.1检测原理大型地网防雷接地检测主要包括对大型地网接地阻抗检测和电气完整性检测，其中地网接地阻抗值及其保护范围内各建筑物防雷装置接地与地网之间的直流电阻值可作为直接反映建筑物防雷装置接地情况的依据，因此开展地网接地阻抗检测是大型地网防雷接地检测方法的基础，而电气完整性测试为大型地网防雷接地检测方法的核心，通过测试各建筑物防雷装置与地网之间等电位连接的电气导通情况从而判断出各建筑物防雷装置接地性能的好坏。

3.2对检测仪器的要求根据《接地装置特性参数测量导则》DL/T475-2006、《建筑物防雷装置检测技术规范》GB/T21431-2008相关规范规定，大型地网接地阻抗检测可选择测试电流在3~20A之间、检测仪测试频率为40~60Hz的仪器，既不同于工频又与工频接近，这样可减少大型地网杂散电流等因素对测试电流的干扰；大型地网电气完整性测试可选择测试电流≥1.0A、仪器分辨率达到1mΩ、准确度≥1.0级的直流等电位连接导通检测仪。

4检测实例分析以新疆某发电厂大型地网防雷接地检测为例，根据上述检测原理和检测仪器要求对发电厂大型地网接地阻抗、电气完整性进行检测。

采用最大测试电流为10A、具有45Hz、47Hz、53Hz、55Hz四种频率的DF9000系列接地阻抗检测仪，以厂内升压站处一门型架接地线作为接地阻抗检测参考点，分别利用四种不同频率进行阻抗测试，然后将测试出的四种结果进行平均得到测试最终结果。采用直流测试电流＞1.0A、最大分辨率为0.0001Ω的K-3690B智能型等电位连接导通检测仪，对各建筑物防雷装置与大型地网之间的等电位连接导通电阻分别进行检测。对检测结果进行分析得出：利用DF9000系列接地阻抗检测仪四种频率分别检测得到的地网接地阻抗值具有随着频率升高出现微小变化的特点，计算的四种结果平均值与大型地网工频接地阻抗值一致，更改电位极位置后，测试结果误差＜5%，检测出的地网接地阻抗值为有效；利用K-3690B智能型等电位连接导通检测仪对各建筑物防雷装置与地网之间的等电位连接导通电阻检测结果在30~40mΩ之间，均处于《接地装置特性参数测量导则》中要求的正常值应在50mΩ范围内，由此说明发电厂大型地网范围内各建筑物防雷装置与地网之间的等电位连接具有良好的电气导通，此检测方法适用于大型地网防雷接地电气完整性检测。

参考文献[1]DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则[S].[2]GB/T21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].第一作者简介：胡东北(1986年-),男,汉,四川省井研县人,本科学历,学士学位,中级,从事雷电防护工作。