关于变电站的接地网特性参数测量的技术探讨

关于变电站的接地网特性参数测量的技术探讨
摘要：本文从表征变电站接地网状态的主要参数包括接地阻抗、接触电压、跨
步电压、地网电位分布及地网的完整性这几方面介绍了关于变电站的接地网特性
参数测量的技术，本文遵循提出问题-解决问题-总结经验的论文思路，旨在与同
行探讨学习，共同进步。

关键词：变电站；接地网；接地阻抗；跨步电压；接触电压
引言：变电站的接地网是保证电力系统安全可靠运行、保障运行人员安全的
重要措施之一，它为变电站内各种电气设备提供公共参考地、系统接地故障时快
速泄放故障电流以及改善变电站地电位分布。

表征变电站接地网状态的主要参数
包括接地阻抗、接触电压、跨步电压、地网电位分布及地网的完整性等。

本文结
合作者亲身参与的项目：东莞供电局110kV茶园变电站投产多年，结合对变电站
接地网的状态评估，进行本次变电站地网特性参数（接地阻抗、跨步电压和接触
电压）测量。

一、工程实例：
110kV茶园变电站位于东莞市茶园镇，站址土壤条件较好。

变电站接地网等
效对角线长度≈120m。

测试时已有3回110kV线路（板峡乙茶、板峡甲茶及寒桥茶线）进入变电站，并用6根避雷线和OPGW光纤地线引入到站内的出线构架并与变电站接地网相连。

变电站内共有30回10kV电缆出线。

由于运行要求，所有运行的110kV出线线路的避雷线无法与接地网断开联结
达到隔离的目的，本次测试将在出线构架上带着避雷线和OPGW光纤地线的运行
状态下进行测量，并采用对变电站内110kV场地与出线金属构架相连的所有金属
构架、10kV外护套进行分流测量并进行处理的方法尝试消除或减少避雷线和OPGW光纤地线等对测量结果的影响，测试结果供参考。

根据东莞供电局提供的数据，茶园变电站110kV母线单相接地短路电流为
17.56kA。

二、试验方法
1.接地阻抗测试
根据变电站现场地形情况和试验条件，选择远离布置的电流—电压法测量地
网接地电阻。

电流线选用6mm2塑胶绝缘导线进行人工布线，从测量引入点经电
站门前引出，布放到电流极入地，电流极利用路边独立10kV铁塔；地网边缘的
坐标（N23°04.405’，E113°52.040’），电流极坐标（23°04.182’，113°51.829’），
电流极距地网边缘距离d12≈560m =4.7D。

电压线选用花线进行人工布线，从测量引入点接出从站门前引出，布放至电压极，电压极用1根50×50×5、长约1.5m的角铁打入地下，电压极的坐标（23°04.342’，113°52.493’），电压极距变
电站地网边缘d13≈542m =4.5D。

电流极—地网边缘连线（电流线）与电压极—地
网边缘连线（电压线）夹角128°。

由于采用远离法，测试结果需修正，根据DL/T 475－2006《接地装置特性参
数测量导则》有关公式计算，接地网接地阻抗测量结果应为测量值乘以修正系数
1/ 0.8430。

根据DL/T475－2006《接地装置特性参数测量导则》的要求，选用接近50Hz
的类工频小电流法测量，所加测试电流3～20A。

试验原理如图2-1、图2-2所示。

7 测量结论
根据DL/T475—2006《接地装置特性参数测量导则》的有关要求，在出线构架上带着110kV避雷线和OPGW光纤地线的运行状态下，采用施加4.0A类工频小电流的电流—电压法所测得的110kV茶园变电站地网接地电阻值为0.210Ω。

在注入电流频率47Hz的测试方式下，采用柔性罗哥夫斯基线圈对110kV出线构架相连通的所有金属构架、10kV电缆外护套进行分流测量，得到所有110kV 出线构架出线避雷线（普通地线和光纤地线）、10kV电缆外护套的分流系数达74.98%，根据分流系数剔除电缆外护套对测试电流分流的影响后，得到修正后较为准确的地网接地电阻值为：0.210/（1-74.98%）=0.839Ω，不满足设计和运行的要求。

变电站场区各部分典型点实测的跨步电压换算值最高为125.57V，小于允许的安全限值；接触电压换算值最高为164.20V，小于允许的安全限值。

总结
众所周知，为保证设备的正常运行，保护人员的人身安全、消除静电聚集产生的危险及屏蔽干扰源等，均要求接地装置具有比较低的接地电阻，比如，对发电厂、变电站的接地装置，《规程》规定其接地电阻值不应小于2000。

但对于一些土壤电阻率高，占地面积小的接地装置，要设计一个在技术和经济上都合理且接地电阻值较低的接地装置，是非常困难的。

在工程中常常采用的降低接地电阻的方法，这些方法主要有增大接地体的尺寸，换土，增加接地体的埋深，利用自然接地体，引外接地，深井接地和采用接地降阻剂等。

在进行接地设计时，要因地制宜，根据接地装置周边附近的实际情况选用适当的方法。

参考文献：
[1]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》
[2]DL/T475—2006《接地装置特性参数测量导则》
[3]DL/T621—1997《交流电气装置的接地》
[4]Q/CSG 114002-2011《电气设备预防性试验规程》。