江苏省防雷中心 江苏省 210009
摘要：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。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
1 检测仪器的选择
根据《接地装置特性参数测量导则（DL/T475-2006）》6.1.1和6.5的要求[1]，试验电流宜在3～20 A，频率宜在40～60 Hz，异于工频又接近工频，且检测仪器的准确度不低于1.0级，采用异频电源时，测试仪表的选频性能良好。根据上述要求，选定上海大帆电气有限公司研制的DF9001变频大电流多功能地网接地特性测量系统。
2大型地网的接地特性参数
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。
2.1 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]。
2.2 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。
2.3 接地阻抗检测
接地阻抗的检测仪器为DF9001变频大电流多功能地网接地特性测量系统，接地阻抗的测试方法采取直线法，试验电流尽可能大，在频率45～55 Hz之间任意选取几个点测量[2-3]。电压极在被测接地装置与电流极连接方向上移动3次，每次移动的距离为电流线长度的5%左右，当3次测试的结果误差在5%以内即可。
2.4 土壤电阻率检测
土壤电阻率是土壤的一种基本物理特性，是土壤单位体积内在一定的电场作用下，对电流的导通性能。测量土壤电阻率的目的是进行有效的地网设计和改造。采用四极等距法，电极之间的距离（a）不应小于电极埋设深度（h）的20倍，即a>20 h。试验电流流入外侧两个电极，接地阻抗测试仪通过测得试验电流和内测2个电极间的电位差，得到R，通过如下公式得到被测场地的土壤电阻率ρ：土壤电阻率（ρ）=2πaR。
土壤电阻率是决定接地体电阻的重要因素，其大小将直接关系到接地装置接地电阻的大小，而要求接地电阻越小越好，因而要求土壤电阻率也要越小越好。经测试，土壤电阻率>500 Ω?m，土壤电阻率较大，对接地电阻的影响较大。
3 常规测试方法研究
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。
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。
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。
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。
5 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/T621-1997交流电气装置的接地[S/OL].（1998-01-01）
[2]GB//T17949.1-2000接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则[S/OL].[2013-01-20]
[3]GB50057-2010建筑物防雷设计规范[S/OL].[2013-01-20].
[4]GB/T21431-2008建筑物防雷装置检测技术规范[S].
[5]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.
论文作者:吴长慧,高晓静,王勇,许小川
论文发表刊物:《基层建设》2015年25期供稿
论文发表时间:2016/3/22
标签：地网论文; 测试论文; 阻抗论文; 防雷论文; 电流论文; 装置论文; 建筑物论文; 《基层建设》2015年25期供稿论文;