基于大型地网的防雷接地测试方法

基于大型地网的防雷接地测试方法

作者：高云鹏 曹伟 崔浩 赵成磊 来源：《科技创新导报》2012年第35期

摘 要：文章分析了大型地网与普通接地装置在接地性能方面的不同点；介绍了常规防雷接地测试方法的局限性；依据相关技术规范，从测试仪器及测试原理两方面出发，提出了针对于拥有大型地网场所的合理的防雷接地测试方法。

关键词：大型地网 防雷接地 测试方法 接地阻抗 电气完整性 等电位连接

中图分类号：TM934 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-0-02 A Method of Measuring Grounding for Lightning Based on Large Earthing Grid Gao Yunpeng Cao Wei Cui Hao Zhao Chenglei （Wuxi Meteorological Bureau Wuxi 214101）

Abstract：The different grounds on performance of large earthing grid and common grounding device are analyzed. Then the limitation of conventional method of measuring grounding for lightning is introduced. In the end， a reasonable method of measuring grounding for lightning according to the place including large earthing grid in terms of testing instrument and principle is proposed by applying the relevant technical specifications.

Keywords：large earthing grid grounding for lightning；measuring method ground impedance electric integrity equipotential bonding

大型地网是指由垂直和水平接地极组成的，供发电厂、变电站等场所使用的兼有泄流和均压作用的水平网状接地装置，其等效面积一般在5000 m2以上[1]。常见的拥有大型地网的场所主要有装机容量在200 MW以上的火力发电厂，110 kV及以上电压等级的变电站等等。这些场所的建筑物一般相对集中的处于大型地网区域内，地网作为各建筑物的共用接地装置，因其面积较大且呈网状布置，接地特性较之普通的独立建筑物接地装置已然发生了很大的改变，地网的接地性能不能用常规的接地电阻值来衡量；其所属范围内各建筑物的防雷接地测试也不适合采用常规的测试仪器和方法。鉴于此种情况，该文依据相关技术规范，结合实际工作经验，提出了合理的针对于拥有大型地网场所的防雷接地测试方法。 1 大型地网的接地特性参数

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由于大型地网面积较大，其相应的接地特性参数与普通接地装置也会有所不同，与防雷接地测试直接相关的两个重要参数就是地网的接地阻抗和电气完整性。 1.1 大型地网的接地阻抗

大型地网的接地阻抗是指地网对远方无穷远处零电位点的阻抗，数值上为地网与远方零电位点之间的电位差与通过地网流入地中电流的比值；用工频电流测得的接地阻抗称之为工频接地阻抗。接地阻抗由接地电阻和接地电抗两部分组成，对于普通的人工接地装置或者建筑物基础接地等中小型接地装置而言，由于其规模相对较小，其电抗分量所占总阻抗的比重亦较小，且电抗随测试电流频率的变化不大，所以可近似认为其接地阻抗数值上基本等同于接地电阻；但是对于大型地网来说，由于其尺寸量级很大，电抗分量在总阻抗中所占的比例远远大于电阻分量，且其电抗会随着测试电流频率的升高而增大，使得地网接地阻抗与测试电流频率之间呈一定的线性关系。所以，大型地网的接地性能测试要用接地阻抗代替接地电阻[2]。 1.2 大型地网的电气完整性

大型地网的电气完整性是指地网所属范围内应该接地的各种电气设备与地网之间、地网各部分之间的电气导通性，即直流电阻值。电气完整性是反映地网接地性能的另一个重要指标，对于地网所属范围内各建筑物的防雷接地而言，地网电气完整性就是指建筑物所在区域内应该接地的各防雷装置与地网之间的电气导通性；地网的电气完整性测试实际上就是各建筑物防雷装置与地网之间的等电位连接情况测试。 2 常规测试方法的局限性 2.1 常规测试方法原理

目前，我国大多数检测机构的防雷接地测试主要选择的仪器为普通接地电阻测试仪，采用三极直线法逐一测试各测试点的接地电阻[3]。原理图如图1所示。

测试回路的布置方法：测试电流极C与被测接地装置边缘的距离dCG应为其对角线尺寸D的4～5倍；当远距离放线有困难时，在土壤电阻率均匀地区dCG可取2D；电流线和电位线同向布置，保持测试参考点G与P、C三点在同一直线上；dPG通常取0.6dCG，电位极P在被测接地装置G与电流极C连线方向移动三次，每次移动的距离为dCG的5%左右，当三次测试的结果误差在5%以内，则认为测试数据有效。 图1 三极直线法测接地电阻接线示意图 2.2 测试仪器及方法的局限性

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首先，普通仪器测试电流频率一般较高，例如国内常用的日本共立“4102A”型接地电阻测试仪，测试电流频率为820 Hz左右，此类仪器测试普通接地装置电阻值尚可，对于电抗分量较大的大型地网而言，测试结果会远远超出地网的工频接地阻抗值；其次，由于仪器测试电流相对偏小，仪器本身抗干扰能力较差，加之大型地网中杂散电流等干扰因素影响，会导致测试结果不准确；最后，对于拥有大型地网的场所而言，此类测试方法由于电压极、电流极、辅助测试延长线的布线距离均较长（至少要几百米），更改电压极和电流极位置以及逐一测试每个测试点接地电阻值等过程均比较繁琐，工作效率不高。 3 基于大型地网的防雷接地测试方法 3.1 测试原理

基于大型地网的防雷接地测试方法应由大型地网的接地阻抗测试和电气完整性测试两部分组成，地网阻抗测试是方法的基础，电气完整性测试是方法的核心，因为地网的阻抗值及其所属范围内各建筑物防雷装置与地网之间的直流电阻值是反映建筑物防雷装置接地情况的直接依据；而判断各建筑物防雷装置接地性能好坏的关键就是测试各防雷装置与地网之间等电位连接的电气导通情况。 3.2 测试仪器要求

依据DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》及GB/T21431-2008《建筑物防雷装置检测技术规范》相关规定，为尽量避免地网中工频杂散电流等因素的干扰，地网接地阻抗测试应选择测试电流较大的仪器，测试电流宜在3～20 A之间，且仪器测试频率宜在40～60 Hz范围内，异于工频又尽量接近工频；地网电气完整性测试应选择直流等电位连接导通测试仪，仪器测试电流应不小于1.0 A，且仪器分辨率为1 mΩ，准确度不低于1.0级。 3.3 测试实例

以江苏某热电厂防雷接地测试为例，分别对其大型地网接地阻抗及电气完整性进行了测试，厂区建筑物分布示意图如图2所示。

电厂大型地网接地阻抗测试原理同常规测试方法，不同的是测试选择的仪器为DF9000系列的阻抗测试仪，该仪器最大测试电流可达10 A，拥有45 Hz、47 Hz、53 Hz、55 Hz 4种频率；选取发电厂升压站内一处门型架接地线为接地阻抗测试参考点，测试最终结果为四种频率下测得阻抗值的算术平均值[4]。地网电气完整性测试选择仪器为K-3690B智能型等电位连接导通测试仪，仪器直流测试电流大于1.0 A，最大分辨率为0.0001 Ω；分别测试各建筑物防雷装置与地网之间的等电位连接导通 电阻。

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3.4 测试结果分析

地网接地阻抗测试结果详见表1。

由上表可以看出，在四种测试频率下地网阻抗值随着频率的升高略微有一些变化，四种频率下接地阻抗值取算术平均后恰好是地网的工频接地阻抗值；更改电位极位置情况下测试结果误差均在5%范围内，所以认定本次测试数据有效。 地网电气完整性测试结果详见表2。

依据DL/T 475-2006《接地装置特性参数测量导则》，地网电气完整性测试各参考点实测正常值应在50 mΩ以下，本次测试各参考点结果均在正常值范围内，说明地网所属范围内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良好。 4 结语

该文提出的基于大型地网的防雷接地测试方法以地网接地阻抗测试为基础，通过地网电气完整性测试来综合判断其范围内各建筑物防雷装置的接地性能；方法依据相关技术规范，结合测试实例验证了选择仪器及测试原理的可行性。望文中观点能为对拥有大型地网场所的防雷接地测试提供些许的帮助。 参考文献

[1] DL/T475-2006接地装置特性参数测量导则[S].

[2] 要焕年，曹梅月.关于大型地网接地阻抗的测量和安全判据[J].电力设备，2002，3（3）：42-44.

[3] GB/T21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].

[4] 陈鹏云，刘晋，吴伯华，等.大型地网接地电阻异频测量方法[J].高电压技术，2002，28（6）：46-47.