摘要:本文針對接地裝置特性參數(shù)測量的行業(yè)需求,結(jié)合DL/T 2553-2022《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》的核心條款,系統(tǒng)梳理了土壤電阻率測試、接地參數(shù)測量、接地系統(tǒng)測試的全流程操作規(guī)范,分析了測試中的常見問題與解決方案,為電力行業(yè)接地裝置檢測作業(yè)提供符合標(biāo)準(zhǔn)要求的技術(shù)指引,可作為輸變電工程驗收、預(yù)防性試驗、接地系統(tǒng)改造的參考依據(jù)。
在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動下,我國新能源并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴大,2025年全國非化石能源發(fā)電裝機占比已達(dá)53%【2】,輸變電網(wǎng)的安全運行要求進(jìn)一步提升。接地裝置作為保障電力設(shè)備絕緣安全、泄漏故障電流、降低雷擊及過電壓危害的核心設(shè)施,其特性參數(shù)的準(zhǔn)確性直接關(guān)系到電網(wǎng)運行可靠性。根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會《2025年電力工業(yè)運行分析報告》統(tǒng)計,2024年全國配網(wǎng)故障中37.2%由接地裝置失效引發(fā),其中62%的失效事故可通過規(guī)范的前置檢測提前排查。為統(tǒng)一接地裝置特性參數(shù)的測試方法、降低測量誤差,*能源局2022年發(fā)布《接地裝置特性參數(shù)測量導(dǎo)則》(DL/T 2553-2022),替代了原有分散在不同規(guī)程中的測試要求,為接地裝置的驗收、運維、改造提供了統(tǒng)一的技術(shù)依據(jù)。本文基于DL/T 2553-2022的核心條款,結(jié)合行業(yè)測試實踐,系統(tǒng)梳理接地參數(shù)測量的全流程規(guī)范,為電力行業(yè)從業(yè)者提供技術(shù)參考。
一、應(yīng)用場景導(dǎo)入
接地裝置特性參數(shù)測量是接地系統(tǒng)全生命周期管理的核心環(huán)節(jié),主要覆蓋以下四類應(yīng)用場景:
第一類是新建輸變電工程竣工驗收場景。按照DL/T 2553-2022第4.1條要求,110kV及以上變電站、±800kV及以下?lián)Q流站、35kV及以上新能源場站的接地系統(tǒng)在投運前必須完成全項接地參數(shù)測量,包括土壤電阻率、接地阻抗、接觸電位差、跨步電位差等核心指標(biāo),測試結(jié)果合格后方可并網(wǎng)運行。
第二類是預(yù)防性試驗場景。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗規(guī)程》(DL/T 596-2021)要求,110kV及以上變電站接地系統(tǒng)測試周期不超過6年,35kV變電站不超過10年,沿海高腐蝕區(qū)域、直流接地極的測試周期縮短至2年,通過周期性檢測及時發(fā)現(xiàn)接地極腐蝕、均壓網(wǎng)斷裂、接地引下線松動等隱患。
第三類是故障溯源與改造驗收場景。當(dāng)發(fā)生雷擊損壞設(shè)備、接地短路引發(fā)保護(hù)誤動等故障時,需第一時間開展接地系統(tǒng)測試,排查接地裝置失效原因;接地系統(tǒng)改造完成后,需按照DL/T 2553-2022的要求開展全項測試,驗證改造效果。
第四類是特殊工況專項檢測場景。針對直流特高壓換流站接地極、沿海風(fēng)電基地接地網(wǎng)、軌道交通牽引站接地系統(tǒng)等特殊場景,需根據(jù)運行工況開展季節(jié)性檢測,比如雨季、凍土層消融期分別開展土壤電阻率測試,評估不同環(huán)境下接地參數(shù)的波動情況。
二、設(shè)備準(zhǔn)備與檢查
DL/T 2553-2022對測試設(shè)備的性能、校準(zhǔn)要求作出了明確規(guī)定,現(xiàn)場作業(yè)前需完成以下準(zhǔn)備與檢查工作:
首先是測試設(shè)備選型匹配。根據(jù)測試需求配置對應(yīng)設(shè)備:土壤電阻率測試需選用支持四極法測量的測試儀,測量范圍覆蓋0.1Ω·m~10000Ω·m,基本誤差不超過±3%;接地阻抗測試需選用支持異頻法測量的測試儀,頻率覆蓋40Hz~60Hz,測試電流不小于10A,基本誤差不超過±5%;接觸電位差、跨步電位差測試需配置1500Ω標(biāo)準(zhǔn)模擬人體電阻,電壓測量精度不低于0.1mV。
其次是設(shè)備校準(zhǔn)狀態(tài)核查。所有測試設(shè)備需在計量校準(zhǔn)有效期內(nèi),按照《接地電阻表檢定規(guī)程》(JJG 366-2004)要求,接地電阻測試儀、土壤電阻率測試儀的校準(zhǔn)周期不超過1年,測試前需確認(rèn)設(shè)備校準(zhǔn)證書的有效性,嚴(yán)禁使用超期未校準(zhǔn)的設(shè)備開展檢測作業(yè)。
第三是設(shè)備外觀與功能檢查。作業(yè)前需檢查設(shè)備外殼無破損、接線端子無氧化銹蝕,測試線纜絕緣層無開裂、破損,導(dǎo)通電阻不超過0.5Ω;開機完成設(shè)備自檢,確認(rèn)設(shè)備無故障告警,可通過標(biāo)準(zhǔn)電阻試片開展設(shè)備比對測試,確認(rèn)測試誤差在允許范圍內(nèi)。
第四是現(xiàn)場環(huán)境核查。測試前需排查測試區(qū)域的地下管線、其他接地裝置的分布情況,避免電流極、電壓極布線路徑與金屬管線重合;同時記錄現(xiàn)場環(huán)境溫度、濕度、土壤含水率,若土壤處于凍土層、地表積水狀態(tài),需調(diào)整測試時間,避免環(huán)境因素導(dǎo)致測試數(shù)據(jù)失真。
三、標(biāo)準(zhǔn)操作流程
DL/T 2553-2022對接地參數(shù)測量的流程、操作要點、數(shù)據(jù)處理作出了統(tǒng)一規(guī)范,標(biāo)準(zhǔn)操作流程分為以下5個步驟:
第一步是前期勘察與方案編制。作業(yè)前收集被測接地裝置的設(shè)計圖紙、歷史測試數(shù)據(jù)、地下管線分布資料,確定電流極、電壓極的布線路徑,明確測試項目、測試方法、人員分工;針對大型接地網(wǎng)(占地面積超過1萬㎡)需編制專項測試方案,經(jīng)運維單位審核通過后方可開展作業(yè)。
第二步是土壤電阻率測試。按照DL/T 2553-2022第5.2條要求,優(yōu)先采用四極等距法(溫納法)開展測試,極間距取被測接地裝置*大對角線長度的1/2~2倍,測試深度與極間距相等;針對土壤分層明顯的區(qū)域,采用四極不等距法測試不同深度的土壤電阻率,建立土壤分層模型,測試數(shù)據(jù)重復(fù)測量不少于3次,偏差不超過5%時取平均值作為*終結(jié)果。若測試區(qū)域存在雜散電流干擾,可適當(dāng)增大測試電流,或采用異頻法測試,排除工頻干擾的影響。
第三步是接地阻抗測試。針對小型接地裝置(接地極長度不超過10m)可采用三極法測試,電流極埋設(shè)距離不小于接地極長度的4倍,電壓極位于電流極與被測接地裝置之間0.618倍位置;針對大型接地網(wǎng)需優(yōu)先采用異頻法測試,測試頻率選擇45Hz、55Hz的非工頻頻率,電流極埋設(shè)距離不小于接地網(wǎng)*大對角線長度的5倍,若受現(xiàn)場條件限制無法滿足布線距離要求,可采用四極法測量,消除引線互感帶來的誤差。測試電流不小于5A,重復(fù)測試不少于3次,極差不超過3%時取平均值作為實測值,再按照DL/T 2553-2022附錄B的要求對布線誤差、季節(jié)因素進(jìn)行修正,得到*終的接地阻抗值。
第四步是接觸電位差、跨步電位差測試。測試前向被測接地網(wǎng)注入不小于10%額定短路電流的測試電流,采用1500Ω模擬人體電阻,分別測量設(shè)備架構(gòu)接地點與相鄰地面的電位差(接觸電位差)、人行道區(qū)域步距0.8m兩點之間的電位差(跨步電位差),每個測試點重復(fù)測量3次,取*大值作為測試結(jié)果,同時記錄測試點的位置、地面材質(zhì)等附屬信息。
第五步是數(shù)據(jù)整理與報告編制。測試完成后對所有數(shù)據(jù)進(jìn)行復(fù)核,排除異常數(shù)據(jù),按照DL/T 2553-2022附錄C的要求編制測試報告,報告需包含測試方法、布線圖、測試設(shè)備信息、環(huán)境參數(shù)、測試數(shù)據(jù)、誤差修正過程、結(jié)果判定等內(nèi)容,測試人員、審核人員簽字確認(rèn)后存檔。
四、常見問題與解決方法
結(jié)合DL/T 2553-2022的實施實踐,接地系統(tǒng)測試中常見的問題及解決方案如下:
第一類問題是測試數(shù)據(jù)重復(fù)性差、偏差超過10%。該問題的主要誘因包括測試區(qū)域存在雜散電流干擾、布線路徑與地下金屬管線重合、測試接觸電阻過大。對應(yīng)的解決方法為:調(diào)整電流極、電壓極的布線路徑,避開地下金屬管線;采用異頻法測試,或增大測試電流至10A以上,消除雜散電流的干擾;打磨測試極與接地引下線的接觸點,降低接觸電阻至0.1Ω以下。
第二類問題是土壤電阻率測試數(shù)據(jù)離散性大。該問題主要由土壤分層不均勻、極間距設(shè)置不合理導(dǎo)致。對應(yīng)的解決方法為:采用四極不等距法測試不同深度的土壤電阻率,參考《接地系統(tǒng)的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導(dǎo)則 *部分:常規(guī)測量》(GB/T 17949.1-2000)的要求建立土壤分層模型,擬合得到不同深度的土壤電阻率值,避免單一極間距測試帶來的誤差。
第三類問題是大型接地網(wǎng)接地阻抗測試結(jié)果偏小。該問題的核心原因是電流極埋設(shè)距離不足,導(dǎo)致測試電流通過周邊其他接地裝置分流,測量值低于實際值。對應(yīng)的解決方法為:嚴(yán)格按照DL/T 2553-2022的要求設(shè)置電流極距離,不小于接地網(wǎng)*大對角線長度的5倍;若現(xiàn)場條件受限無法滿足布線要求,可采用電位降法測量不同電壓極位置的電位曲線,通過曲線拐點確定真實的接地阻抗值。
第四類問題是接觸電位差、跨步電位差測試值超標(biāo)。該問題的誘因包括接地阻抗超標(biāo)、均壓網(wǎng)敷設(shè)不符合設(shè)計要求、地表土壤電阻率過低。對應(yīng)的解決方法為:復(fù)測接地阻抗,確認(rèn)接地網(wǎng)是否存在腐蝕、斷裂等缺陷;檢查均壓網(wǎng)的導(dǎo)通性、敷設(shè)間距,若均壓網(wǎng)不符合要求及時整改;若均壓網(wǎng)正常、接地阻抗合格,可采用鋪設(shè)瀝青等高阻路面的方式,降低人員暴露風(fēng)險。
五、安全注意事項
接地裝置特性參數(shù)測量多在運行中的變電站、戶外曠野開展,需嚴(yán)格遵守電力作業(yè)安全規(guī)范,主要注意事項如下:
首先是作業(yè)人員安全防護(hù)。作業(yè)人員需嚴(yán)格遵守《電業(yè)安全工作規(guī)程 發(fā)電廠和變電站電氣部分》(DL 408-2018)的要求,佩戴安全帽、絕緣鞋,高空作業(yè)時佩戴安全帶;測試過程中安排專人警戒,嚴(yán)禁無關(guān)人員進(jìn)入電流極周圍10m范圍內(nèi),防止跨步電壓傷人;雷暴天氣、雨天嚴(yán)禁開展戶外測試作業(yè),防止雷擊、觸電事故。
其次是設(shè)備與涉網(wǎng)安全。測試線纜的絕緣等級需高于測試電壓等級,測試電壓為100V時線纜絕緣等級不低于220V;在運行中的變電站開展測試時,測試設(shè)備與運行設(shè)備的安全距離符合電壓等級要求,10kV設(shè)備不小于0.7m,110kV設(shè)備不小于1.5m,220kV設(shè)備不小于3m;嚴(yán)禁將測試接線誤接至運行設(shè)備的二次回路,防止引發(fā)保護(hù)誤動、設(shè)備跳閘事故。
第三是特殊場景作業(yè)安全。在直流換流站接地極周邊開展測試時,需確認(rèn)接地極處于無電流注入狀態(tài),防止直流跨步電壓傷人;在沿海灘涂、山區(qū)等復(fù)雜地形開展布線作業(yè)時,需采取防墜落、防淹溺的防護(hù)措施,確保作業(yè)人員安全。
六、維護(hù)保養(yǎng)建議
規(guī)范的維護(hù)保養(yǎng)可有效延長測試設(shè)備的使用壽命,保障測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性,主要保養(yǎng)要求如下:
首先是日常存儲管理。測試設(shè)備需存儲在溫度-10℃~40℃、相對濕度不超過85%的干燥通風(fēng)環(huán)境中,避免接觸腐蝕性氣體、液體;測試線纜需盤繞存放,彎折半徑不小于線纜直徑的10倍,避免過度彎折導(dǎo)致絕緣層破損、線芯斷裂。
其次是定期校準(zhǔn)與核查。每年將測試設(shè)備送至具備CNAS資質(zhì)的計量機構(gòu)開展校準(zhǔn),確保測試誤差在允許范圍內(nèi);每季度開展一次設(shè)備功能核查,采用標(biāo)準(zhǔn)電阻試片測試設(shè)備的測量誤差,若誤差超過允許范圍及時送修,避免不合格設(shè)備投入使用。
第三是使用后保養(yǎng)。每次現(xiàn)場作業(yè)完成后,及時清理測試極上的泥土、氧化層,擦拭設(shè)備表面的灰塵、水漬,檢查接線端子的緊固情況,若端子出現(xiàn)氧化、松動及時更換;長期存放的設(shè)備需每3個月開機通電一次,每次通電時間不少于30分鐘,避免內(nèi)部元器件受潮損壞。
七、實戰(zhàn)案例分享
2025年國網(wǎng)某省電力公司對省內(nèi)12座220kV變電站開展接地裝置周期性檢測,本次檢測嚴(yán)格按照DL/T 2553-2022的要求執(zhí)行,取得了良好的隱患排查效果。
本次檢測的被測對象包括3座沿海區(qū)域220kV變電站、6座內(nèi)陸變電站、3座山地變電站,測試項目覆蓋土壤電阻率測試、接地阻抗測試、接觸電位差與跨步電位差測試、接地引下線導(dǎo)通測試。測試過程中采用異頻接地阻抗測試儀,針對沿海區(qū)域變電站的接地網(wǎng)*大對角線長度普遍超過300m的情況,將電流極埋設(shè)距離設(shè)置為1600m,滿足DL/T 2553-2022要求的5倍對角線長度標(biāo)準(zhǔn),同步采用驁飛高壓電纜接地狀態(tài)帶電評估系統(tǒng)對站內(nèi)所有出線電纜的接地系統(tǒng)進(jìn)行帶電檢測。
測試結(jié)果顯示,1座沿海220kV變電站的接地阻抗實測值為0.56Ω,超過設(shè)計要求的≤0.5Ω,較2022年的測試值0.38Ω上升47%。隨后對該站開展土壤電阻率復(fù)測,發(fā)現(xiàn)站區(qū)地下3m~5m深度的土壤電阻率較2022年下降28%,接地極腐蝕率達(dá)32%,是導(dǎo)致接地阻抗超標(biāo)的核心原因。運維單位隨后對該站接地網(wǎng)的腐蝕區(qū)域進(jìn)行更換,采用厚度0.8mm的銅覆鋼接地極,改造完成后復(fù)測接地阻抗為0.42Ω,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。同時通過帶電接地系統(tǒng)測試發(fā)現(xiàn)3回110kV出線電纜的接地引下線松動,及時緊固后消除了隱患。
本次項目共排查出接地裝置隱患17項,整改完成后所有變電站的接地裝置特性參數(shù)全部符合DL/T 2553-2022的要求,該案例被納入國網(wǎng)某省電力公司2025年接地系統(tǒng)運維典型案例庫,為同類型接地裝置的檢測與改造提供了參考。
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