變電所接地裝置

安全性評估

技術規范

年月

目錄

一、概況

二、評估工作流程及依據

三、具體評估內容

四、接地系統的安全限值

、入地故障電流

、接地電阻限值

、接觸電壓和跨步電壓限值

五、接地電阻精確測量方法

六、跨步電壓和接觸電壓的測量

七、場區地表電位梯度測試

八、獨立避雷針接地電阻測試

九、土壤電阻率測量及土壤模型分析（可選）錯誤！未定義書簽。

十、接地網腐蝕評估方法

_接地網導體連通性測試

_接地網開挖檢查

十一、接地系統的安全性綜合評估

十二、測試步驟

一、概況

變電站的接地網是維護電力系統安全可靠運行、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開展狀態評估具有非常重要的意義，是

確保接地網具有良好狀態，確保電力系統安全穩定運行的關鍵。變電站接地系統狀

態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；二是接地系統腐蝕及斷點的診斷；三是接地系統安全性的評估。

二、評估工作流程及依據

根據電業局要求，在現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的標準和資料如下：

()《交流電氣裝置的接地》

()《接地裝置的工頻特性參數的測量導則》

()《電力設備預防性試驗規程》

()《電氣裝置安裝工程接地裝置施工及驗收規范》

()變電所最大入地短路電流數據

流程如下圖所示：

三、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；

測量接地系統的連通性及診斷接地網的腐蝕情況，判斷接地網的腐蝕狀況；

根據測量結果，采用數值計算方法分析接地系統的安全性。

四、接地系統的安全限值

接地系統的安全指標包括接地電阻、接觸電壓和跨步電壓。

、入地故障電流

入地故障電流是分析接地系統安全指標的基礎。電力系統發生短路時，惟獨一

部份短路電流經接地網流入大地，其余部份經變壓器中性點、于地網相連的架空地

線、電力電纜的屏蔽層流叵系統。入地故障電流為：

()，式中為接地短路電流，即通過接地網進行散

流的電流。

為接地短路時的最大接地短路電流，上述公式僅合用于有效接地系統，該

值可向運行部門或者繼電保護部門索取。

為發生最大接地短路時，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，，此是上述可簡化為(儲當變

壓器惟獨個中性點，發生所內接地時，，有個中性點時，約等

于，實際值應以繼電保護部門計算和實測為準。

為短路時，與變電所接地網相連的所有避雷線的分流系數，據專家分析，

應由避雷線的出線回路數確定，出線為路時，取，路時取，路時

取，路時取，路以上時取，且應根據出線所跨走廊的分流效

果做出相應的增減。

取值時，要考慮年以上的發展規劃，需乘以的發展系數。

、接地電阻限值

我國電力行業接地規程《交流電氣裝置的接地》中既規定了對接

地電阻的要求，也規定了對接觸電壓和跨步電壓的要求。規定“有效

接地和低電阻接地系統中發電廠、變電站的接地裝置的接地電阻普通情況下應滿

足W2000/"，即允許地電位升不大于2000V,這里為最大入地短路電流。當接

地裝置的接地電阻不符合￡2000/時，可通過技術經濟比較來增大接地電阻，但

接地電阻值不得大于5Q,且要滿足接觸電壓和跨步電壓的要求。

為了確保電力系統二次系統的安全，當入地故障電流較大時，普通很難滿足

W2000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，可能導致二次系統的破壞。因此仍應規定一個地電位升的限值，以

確保二次系統的安全。目前，普通將地電位升的允許值提高到W5kV,但要求二次

電纜的屏蔽層雙端接地，此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。

、接觸電壓和跨步電壓限值

結合標準和我國的電力行業標準，0收V以上有效接地系統和低kV電阻

接地系統發生單相接地或者同點兩相接地時，發變電站接地裝置的接觸電壓和跨

步電壓允許值不應超過

其中，為表層衰減因數，地表無高阻層時，值取；為地表鋪設層的電阻率；

為地表鋪設層的厚度；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50k的人體。

五、接地電阻精確測量方法

實測變電所主接地網接地電阻。測量采用異頻法。原理接線如圖

慮到變電所已經運行，采用異頻法消除工頻干擾電壓的影響，并調節測試電流

在5以上，輸出電流頻率為555

變電所接地網最大對角線長度為。沿適當方向拉線，電流極距離地網（）5

,電壓極與電流極呈0度5方向，從距離接地網邊緣，電流極長度的0開始，

每隔測試一個點，向來到距離電流極長度擺布，測量電壓極與接地裝置

之間的電壓。地網測量點、電流極、電壓極三點成一度角的邊線上。電壓極

打根擺布地樁，電流極打根擺布地樁，每根地樁打入地下約。各根地

樁之間距離擺布。電流極引線采用多股軟銅線，電壓極采用多股軟

銅線。

流過被試接地裝置和電流極的電流使地面電位變化，每測試一次與之間的

電位差繪出與的變化曲線，曲線平整處即為電位零點，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，接地裝置的接地阻抗為

Z=Um/I

如果電位測試線與電流線呈角度放設確實艱難，可與之同路徑放設，但要保持

盡量遠的距離。

六、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。為電流極離接地

網的距離。

在變電所中工作人員常浮現的電力設備或者構架附近測量接觸電壓（主變、主

變開關、母聯開關、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、路線避雷器附近、接地網四周區域、主控樓附近區域、就地繼保室附近

區域、配電裝置樓附近區域、斷路器附近區域、所內道路及人員時常走動區域）。

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

為處，沿設備外殼、構架或者墻壁離地的垂直距離為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的兩點之間

的電位差。

在測量接觸電壓時，測試電流從構架或者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，摹擬人的兩腳的金屬板用0.125mX0.25m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15重的物體。

n

為摹擬人體的電阻，約1.5Q°電壓表和的測量值分別為與通過接地裝置的測

12

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時，對應的接觸電壓和跨步電壓的最大

m

值分別為：

式中、和一一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。

七、場區地表電位梯度測試

場區地表電位梯度是一個重要的表征接地裝置狀況的參數，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，某些重點關注的部份也可測試。

接地裝置按有關要求施加試驗電流后，將被試場區合理劃分，場區可位分布用

若干條曲線來表述。曲線根據設備數量、重要性等因素布置，普通情況下曲線的間

距不大于在曲路線徑上中部選擇一條與主網連接良好的設備接地引下線為參考

點，從曲線的起點，等間蹌間距通常為R1或者2nl測試地表與參考點之間的電位梯

度，直至終點，測試示意圖見下圖，繪制各條曲線，即場區地表電位梯度分

布曲

線。

當間距為frf,場區地表電位梯度曲線上相鄰兩點之間的電位差手按下式

折算，得到實際系統故障時的單位場區地表電位梯度。

式中

-注入地網中的測試電流；

-被測接地裝置內系統單相接地故障電流。

電位極可采用鐵釬，如果場區是水泥路面，可采用包裹濕抹布的直徑的金

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比較平整，通常曲線兩端有些抬

高；有劇烈起伏或者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

的有效接地系統的最大單相接地短路電流不超過時，折算后得到的單位場區

地表電位梯度通常在以下，普通不宜超過，如果接近或者超過則應盡快

查明原因

予以處理解決。

八、獨立避雷針接地電阻測試

實測方法和主網的測試方法基本相同。但需考慮主接地網對它的的影響。由于

獨立避雷針接地裝置面積較小，可用接地電阻測試儀測量。

九、接地網腐蝕評估方法、

接地網導體連通性測試

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是否符合反措的要求。

驗算設備接地引下線截面積的熱穩定能否滿足。

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。測試原理如圖所示。

被測環路中可能具有焊接不良、生銹、接觸不良等接頭，這種接頭上具有的這

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（）開關在接通路線位置（實線位置）

測試結果（）U/I（）開關在中斷路線位置（虛線位置）

其中：u——由電壓表在未知電阻上測得的電壓降。

1一一由電流表測得的測試電流。

測試結果應符合以下條件：

WU/I

——所測的接地體電阻。

首先選定一個很可能與主地網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份與參考點之間的直流電阻。如果開始即有不少設備測試結果

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Q以下；

QQ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；

QQ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；

Q以上的設備與主地網未連接，應盡快檢查處理；

獨立避雷針的測試值應在Q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不同。普通選取

個點作開挖檢查，其中點檢查引下線與主接地網連接的情況，點檢查主接

地網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據規格，并

進行拍照。

十、接地系統的安全性綜合評估

通過對各接地裝置各項特性參數的測量，依據判斷規則，綜合評估變電站接地

裝置的安全性。

十一、測試步驟

()現場總負責人開具工作票。

()現場總負責人通知試驗負責人，工作票已開出，主接地網接地電阻測量工作

已經許可。

()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。

()電流極和電壓極派專人看守。

()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，

經試驗負責人復核均正確無誤后方可進行試驗。

()各工作點測試準備工作完成后，試驗負責人向現場總負責人報告試驗