摘要:本文針對(duì)接地裝置特性參數(shù)測(cè)量的行業(yè)需求,結(jié)合DL/T 2553-2022《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》的核心條款,系統(tǒng)梳理了土壤電阻率測(cè)試、接地參數(shù)測(cè)量、接地系統(tǒng)測(cè)試的全流程操作規(guī)范,分析了測(cè)試中的常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案,為電力行業(yè)接地裝置檢測(cè)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(yàn)收、預(yù)防性試驗(yàn)、接地系統(tǒng)改造的參考依據(jù)。
在“雙碳”目標(biāo)驅(qū)動(dòng)下,我國(guó)新能源并網(wǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大,2025年全國(guó)非化石能源發(fā)電裝機(jī)占比已達(dá)53%【2】,輸變電網(wǎng)的安全運(yùn)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(guò)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(yùn)行可靠性。根據(jù)中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)《2025年電力工業(yè)運(yùn)行分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì),2024年全國(guó)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(guò)規(guī)范的前置檢測(cè)提前排查。為統(tǒng)一接地裝置特性參數(shù)的測(cè)試方法、降低測(cè)量誤差,*能源局2022年發(fā)布《接地裝置特性參數(shù)測(cè)量導(dǎo)則》(DL/T 2553-2022),替代了原有分散在不同規(guī)程中的測(cè)試要求,為接地裝置的驗(yàn)收、運(yùn)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(cè)試實(shí)踐,系統(tǒng)梳理接地參數(shù)測(cè)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(chǎng)景導(dǎo)入
接地裝置特性參數(shù)測(cè)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(chǎng)景:
第一類是新建輸變電工程竣工驗(yàn)收?qǐng)鼍啊0凑誅L/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(chǎng)站的接地系統(tǒng)在投運(yùn)前必須完成全項(xiàng)接地參數(shù)測(cè)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(cè)試結(jié)果合格后方可并網(wǎng)運(yùn)行。
第二類是預(yù)防性試驗(yàn)場(chǎng)景。根據(jù)《電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程》(DL/T 596-2021)要求,110kV及以上變電站接地系統(tǒng)測(cè)試周期不超過(guò)6年,35kV變電站不超過(guò)10年,沿海高腐蝕區(qū)域、直流接地極的測(cè)試周期縮短至2年,通過(guò)周期性檢測(cè)及時(shí)發(fā)現(xiàn)接地極腐蝕、均壓網(wǎng)斷裂、接地引下線松動(dòng)等隱患。
第三類是故障溯源與改造驗(yàn)收?qǐng)鼍啊.?dāng)發(fā)生雷擊損壞設(shè)備、接地短路引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)等故障時(shí),需第一時(shí)間開(kāi)展接地系統(tǒng)測(cè)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(kāi)展全項(xiàng)測(cè)試,驗(yàn)證改造效果。
第四類是特殊工況專項(xiàng)檢測(cè)場(chǎng)景。針對(duì)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(chǎng)景,需根據(jù)運(yùn)行工況開(kāi)展季節(jié)性檢測(cè),比如雨季、凍土層消融期分別開(kāi)展土壤電阻率測(cè)試,評(píng)估不同環(huán)境下接地參數(shù)的波動(dòng)情況。
二、設(shè)備準(zhǔn)備與檢查
DL/T 2553-2022對(duì)測(cè)試設(shè)備的性能、校準(zhǔn)要求作出了明確規(guī)定,現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)前需完成以下準(zhǔn)備與檢查工作:
首先是測(cè)試設(shè)備選型匹配。根據(jù)測(cè)試需求配置對(duì)應(yīng)設(shè)備:土壤電阻率測(cè)試需選用支持四極法測(cè)量的測(cè)試儀,測(cè)量范圍覆蓋0.1Ω·m~10000Ω·m,基本誤差不超過(guò)±3%;接地阻抗測(cè)試需選用支持異頻法測(cè)量的測(cè)試儀,頻率覆蓋40Hz~60Hz,測(cè)試電流不小于10A,基本誤差不超過(guò)±5%;接觸電位差、跨步電位差測(cè)試需配置1500Ω標(biāo)準(zhǔn)模擬人體電阻,電壓測(cè)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(cè)試設(shè)備需在計(jì)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(cè)試儀、土壤電阻率測(cè)試儀的校準(zhǔn)周期不超過(guò)1年,測(cè)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(kāi)展檢測(cè)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(wú)破損、接線端子無(wú)氧化銹蝕,測(cè)試線纜絕緣層無(wú)開(kāi)裂、破損,導(dǎo)通電阻不超過(guò)0.5Ω;開(kāi)機(jī)完成設(shè)備自檢,確認(rèn)設(shè)備無(wú)故障告警,可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)電阻試片開(kāi)展設(shè)備比對(duì)測(cè)試,確認(rèn)測(cè)試誤差在允許范圍內(nèi)。
第四是現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境核查。測(cè)試前需排查測(cè)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(shí)記錄現(xiàn)場(chǎng)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(cè)試時(shí)間,避免環(huán)境因素導(dǎo)致測(cè)試數(shù)據(jù)失真。
三、標(biāo)準(zhǔn)操作流程
DL/T 2553-2022對(duì)接地參數(shù)測(cè)量的流程、操作要點(diǎn)、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(gè)步驟:
第一步是前期勘察與方案編制。作業(yè)前收集被測(cè)接地裝置的設(shè)計(jì)圖紙、歷史測(cè)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(cè)試項(xiàng)目、測(cè)試方法、人員分工;針對(duì)大型接地網(wǎng)(占地面積超過(guò)1萬(wàn)㎡)需編制專項(xiàng)測(cè)試方案,經(jīng)運(yùn)維單位審核通過(guò)后方可開(kāi)展作業(yè)。
第二步是土壤電阻率測(cè)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(kāi)展測(cè)試,極間距取被測(cè)接地裝置*大對(duì)角線長(zhǎng)度的1/2~2倍,測(cè)試深度與極間距相等;針對(duì)土壤分層明顯的區(qū)域,采用四極不等距法測(cè)試不同深度的土壤電阻率,建立土壤分層模型,測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)測(cè)量不少于3次,偏差不超過(guò)5%時(shí)取平均值作為*終結(jié)果。若測(cè)試區(qū)域存在雜散電流干擾,可適當(dāng)增大測(cè)試電流,或采用異頻法測(cè)試,排除工頻干擾的影響。
第三步是接地阻抗測(cè)試。針對(duì)小型接地裝置(接地極長(zhǎng)度不超過(guò)10m)可采用三極法測(cè)試,電流極埋設(shè)距離不小于接地極長(zhǎng)度的4倍,電壓極位于電流極與被測(cè)接地裝置之間0.618倍位置;針對(duì)大型接地網(wǎng)需優(yōu)先采用異頻法測(cè)試,測(cè)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(duì)角線長(zhǎng)度的5倍,若受現(xiàn)場(chǎng)條件限制無(wú)法滿足布線距離要求,可采用四極法測(cè)量,消除引線互感帶來(lái)的誤差。測(cè)試電流不小于5A,重復(fù)測(cè)試不少于3次,極差不超過(guò)3%時(shí)取平均值作為實(shí)測(cè)值,再按照DL/T 2553-2022附錄B的要求對(duì)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(cè)試。測(cè)試前向被測(cè)接地網(wǎng)注入不小于10%額定短路電流的測(cè)試電流,采用1500Ω模擬人體電阻,分別測(cè)量設(shè)備架構(gòu)接地點(diǎn)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(diǎn)之間的電位差(跨步電位差),每個(gè)測(cè)試點(diǎn)重復(fù)測(cè)量3次,取*大值作為測(cè)試結(jié)果,同時(shí)記錄測(cè)試點(diǎn)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(bào)告編制。測(cè)試完成后對(duì)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(cè)試報(bào)告,報(bào)告需包含測(cè)試方法、布線圖、測(cè)試設(shè)備信息、環(huán)境參數(shù)、測(cè)試數(shù)據(jù)、誤差修正過(guò)程、結(jié)果判定等內(nèi)容,測(cè)試人員、審核人員簽字確認(rèn)后存檔。
四、常見(jiàn)問(wèn)題與解決方法
結(jié)合DL/T 2553-2022的實(shí)施實(shí)踐,接地系統(tǒng)測(cè)試中常見(jiàn)的問(wèn)題及解決方案如下:
第一類問(wèn)題是測(cè)試數(shù)據(jù)重復(fù)性差、偏差超過(guò)10%。該問(wèn)題的主要誘因包括測(cè)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(cè)試接觸電阻過(guò)大。對(duì)應(yīng)的解決方法為:調(diào)整電流極、電壓極的布線路徑,避開(kāi)地下金屬管線;采用異頻法測(cè)試,或增大測(cè)試電流至10A以上,消除雜散電流的干擾;打磨測(cè)試極與接地引下線的接觸點(diǎn),降低接觸電阻至0.1Ω以下。
第二類問(wèn)題是土壤電阻率測(cè)試數(shù)據(jù)離散性大。該問(wèn)題主要由土壤分層不均勻、極間距設(shè)置不合理導(dǎo)致。對(duì)應(yīng)的解決方法為:采用四極不等距法測(cè)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(cè)量導(dǎo)則 *部分:常規(guī)測(cè)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(cè)試帶來(lái)的誤差。
第三類問(wèn)題是大型接地網(wǎng)接地阻抗測(cè)試結(jié)果偏小。該問(wèn)題的核心原因是電流極埋設(shè)距離不足,導(dǎo)致測(cè)試電流通過(guò)周邊其他接地裝置分流,測(cè)量值低于實(shí)際值。對(duì)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(duì)角線長(zhǎng)度的5倍;若現(xiàn)場(chǎng)條件受限無(wú)法滿足布線要求,可采用電位降法測(cè)量不同電壓極位置的電位曲線,通過(guò)曲線拐點(diǎn)確定真實(shí)的接地阻抗值。
第四類問(wèn)題是接觸電位差、跨步電位差測(cè)試值超標(biāo)。該問(wèn)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(jì)要求、地表土壤電阻率過(guò)低。對(duì)應(yīng)的解決方法為:復(fù)測(cè)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(shí)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(xiǎn)。
五、安全注意事項(xiàng)
接地裝置特性參數(shù)測(cè)量多在運(yùn)行中的變電站、戶外曠野開(kāi)展,需嚴(yán)格遵守電力作業(yè)安全規(guī)范,主要注意事項(xiàng)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(shí)佩戴安全帶;測(cè)試過(guò)程中安排專人警戒,嚴(yán)禁無(wú)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(kāi)展戶外測(cè)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(cè)試線纜的絕緣等級(jí)需高于測(cè)試電壓等級(jí),測(cè)試電壓為100V時(shí)線纜絕緣等級(jí)不低于220V;在運(yùn)行中的變電站開(kāi)展測(cè)試時(shí),測(cè)試設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備的安全距離符合電壓等級(jí)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(cè)試接線誤接至運(yùn)行設(shè)備的二次回路,防止引發(fā)保護(hù)誤動(dòng)、設(shè)備跳閘事故。
第三是特殊場(chǎng)景作業(yè)安全。在直流換流站接地極周邊開(kāi)展測(cè)試時(shí),需確認(rèn)接地極處于無(wú)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(kāi)展布線作業(yè)時(shí),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(zhǎng)測(cè)試設(shè)備的使用壽命,保障測(cè)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(chǔ)管理。測(cè)試設(shè)備需存儲(chǔ)在溫度-10℃~40℃、相對(duì)濕度不超過(guò)85%的干燥通風(fēng)環(huán)境中,避免接觸腐蝕性氣體、液體;測(cè)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(guò)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(cè)試設(shè)備送至具備CNAS資質(zhì)的計(jì)量機(jī)構(gòu)開(kāi)展校準(zhǔn),確保測(cè)試誤差在允許范圍內(nèi);每季度開(kāi)展一次設(shè)備功能核查,采用標(biāo)準(zhǔn)電阻試片測(cè)試設(shè)備的測(cè)量誤差,若誤差超過(guò)允許范圍及時(shí)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(chǎng)作業(yè)完成后,及時(shí)清理測(cè)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(dòng)及時(shí)更換;長(zhǎng)期存放的設(shè)備需每3個(gè)月開(kāi)機(jī)通電一次,每次通電時(shí)間不少于30分鐘,避免內(nèi)部元器件受潮損壞。
七、實(shí)戰(zhàn)案例分享
2025年國(guó)網(wǎng)某省電力公司對(duì)省內(nèi)12座220kV變電站開(kāi)展接地裝置周期性檢測(cè),本次檢測(cè)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(cè)的被測(cè)對(duì)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(cè)試項(xiàng)目覆蓋土壤電阻率測(cè)試、接地阻抗測(cè)試、接觸電位差與跨步電位差測(cè)試、接地引下線導(dǎo)通測(cè)試。測(cè)試過(guò)程中采用異頻接地阻抗測(cè)試儀,針對(duì)沿海區(qū)域變電站的接地網(wǎng)*大對(duì)角線長(zhǎng)度普遍超過(guò)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(duì)角線長(zhǎng)度標(biāo)準(zhǔn),同步采用驁飛高壓電纜接地狀態(tài)帶電評(píng)估系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)所有出線電纜的接地系統(tǒng)進(jìn)行帶電檢測(cè)。
測(cè)試結(jié)果顯示,1座沿海220kV變電站的接地阻抗實(shí)測(cè)值為0.56Ω,超過(guò)設(shè)計(jì)要求的≤0.5Ω,較2022年的測(cè)試值0.38Ω上升47%。隨后對(duì)該站開(kāi)展土壤電阻率復(fù)測(cè),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(yùn)維單位隨后對(duì)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(cè)接地阻抗為0.42Ω,符合標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)通過(guò)帶電接地系統(tǒng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)3回110kV出線電纜的接地引下線松動(dòng),及時(shí)緊固后消除了隱患。
本次項(xiàng)目共排查出接地裝置隱患17項(xiàng),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(guó)網(wǎng)某省電力公司2025年接地系統(tǒng)運(yùn)維典型案例庫(kù),為同類型接地裝置的檢測(cè)與改造提供了參考。
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