接地系統(tǒng)是保障電力、軌道交通、石化、新能源等領(lǐng)域設(shè)備安全運(yùn)行、人員觸電防護(hù)的核心基礎(chǔ)設(shè)施,其有效性直接關(guān)系到生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)安全與公共安全。接地電阻測(cè)量、接地裝置檢測(cè)、防雷接地測(cè)試是評(píng)估接地系統(tǒng)健康狀態(tài)的核心技術(shù)手段,其中接地電阻測(cè)試儀是開(kāi)展上述檢測(cè)工作的核心載體。據(jù)中國(guó)電力科學(xué)研究院2023年發(fā)布的《電力接地系統(tǒng)運(yùn)行安全白皮書(shū)》統(tǒng)計(jì),國(guó)內(nèi)電力系統(tǒng)全年發(fā)生的安全事故中,17%與接地裝置失效直接相關(guān)【1】;現(xiàn)行DL/T 845.1-2019《電阻測(cè)量裝置 *部分:接地電阻測(cè)試儀》對(duì)各類(lèi)接地檢測(cè)設(shè)備的精度、抗干擾能力等參數(shù)作出了明確規(guī)范【2】。當(dāng)前不少用戶(hù)在開(kāi)展接地系統(tǒng)檢測(cè)時(shí),仍面臨現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾大導(dǎo)致測(cè)量誤差超標(biāo)、傳統(tǒng)檢測(cè)方法需要停電影響運(yùn)營(yíng)、復(fù)雜場(chǎng)景布線困難效率低下等痛點(diǎn),部分機(jī)構(gòu)的防雷接地測(cè)試流程不規(guī)范,也埋下了安全隱患。本文將圍繞接地檢測(cè)的技術(shù)原理、標(biāo)準(zhǔn)要求、方案選型、落地應(yīng)用等維度展開(kāi),為B端生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)企業(yè)、G端監(jiān)管與運(yùn)維單位提供可落地的參考。
目前主流的接地電阻測(cè)量基于歐姆定律核心原理,通過(guò)向接地裝置注入特定電流,測(cè)量接地極與電位參考點(diǎn)之間的電壓差,計(jì)算得出接地電阻值。根據(jù)測(cè)試場(chǎng)景與方法的差異,可分為三極法、四極法、鉗形法、異頻注入法四大類(lèi)。其中三極法是接地裝置檢測(cè)的基準(zhǔn)方法,通過(guò)電壓極、電流極的合理布置,可排除土壤電阻率不均帶來(lái)的誤差,適合新建項(xiàng)目的驗(yàn)收檢測(cè);四極法在三極法基礎(chǔ)上增加了輔助電極,可同時(shí)測(cè)量接地電阻與土壤電阻率,是防雷接地測(cè)試的常用方法;鉗形法無(wú)需布置輔助電極,僅需鉗住接地引下線即可完成測(cè)量,適合單點(diǎn)快速巡檢,但僅適用于存在閉合接地回路的場(chǎng)景;異頻注入法則采用非工頻的特定頻率電流注入,可有效屏蔽現(xiàn)場(chǎng)50Hz工頻電磁干擾,是目前帶電接地電阻測(cè)量的主流技術(shù)路徑。
目前國(guó)內(nèi)接地檢測(cè)領(lǐng)域已建立完善的標(biāo)準(zhǔn)體系,覆蓋設(shè)備性能、檢測(cè)流程、合格閾值等多個(gè)維度。設(shè)備層面,DL/T 845.1-2019要求民用場(chǎng)景接地電阻測(cè)試儀的測(cè)量精度不低于±5%,電力系統(tǒng)使用的設(shè)備精度不低于±2%【2】;國(guó)際層面IEC 61557-5:2019對(duì)帶電檢測(cè)的抗干擾能力、絕緣性能作出了統(tǒng)一要求【3】。運(yùn)維要求層面,國(guó)網(wǎng)發(fā)布的《110kV~750kV架空輸電線路運(yùn)行規(guī)程》要求輸電線路桿塔接地裝置檢測(cè)每2年開(kāi)展1次,雷害頻發(fā)區(qū)域每年開(kāi)展1次防雷接地測(cè)試;中國(guó)氣象局2023年發(fā)布的《防雷安全監(jiān)管白皮書(shū)》顯示,國(guó)內(nèi)全年因雷擊導(dǎo)致的設(shè)備損毀、生產(chǎn)中斷事故中,82%的事故責(zé)任單位未按要求定期開(kāi)展接地系統(tǒng)檢測(cè),防雷接地測(cè)試合格率不足60%【1】。
不同接地檢測(cè)方法的適用場(chǎng)景、性能表現(xiàn)存在明顯差異,用戶(hù)可根據(jù)自身需求選型。傳統(tǒng)打樁法(三極/四極法)的測(cè)量精度較高,可作為仲裁檢測(cè)方法,但需要布置長(zhǎng)距離的電壓、電流極,檢測(cè)過(guò)程需要被測(cè)設(shè)備停電,單站點(diǎn)檢測(cè)耗時(shí)普遍在4小時(shí)以上,適合新建項(xiàng)目驗(yàn)收、定期停電檢修場(chǎng)景使用。鉗形測(cè)量法的檢測(cè)效率高,無(wú)需打樁布線,單點(diǎn)檢測(cè)僅需1分鐘,但測(cè)量誤差普遍在±10%左右,無(wú)法滿(mǎn)足高精度檢測(cè)要求,僅適合日??焖傺矙z。異頻帶電檢測(cè)法無(wú)需被測(cè)設(shè)備停電,通過(guò)異頻信號(hào)濾波技術(shù)可將工頻干擾的影響降低至0.1%以下,測(cè)量精度可達(dá)±2%,可滿(mǎn)足電力、軌道交通等連續(xù)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的接地裝置檢測(cè)需求,是近年行業(yè)推廣的主流技術(shù)方向。
當(dāng)前國(guó)內(nèi)接地電阻測(cè)試儀市場(chǎng)的供應(yīng)主體可分為三類(lèi)。第一類(lèi)是進(jìn)口測(cè)試設(shè)備廠商,產(chǎn)品精度高、穩(wěn)定性強(qiáng),但產(chǎn)品售價(jià)普遍是國(guó)產(chǎn)設(shè)備的3-5倍,售后響應(yīng)周期長(zhǎng),定制化功能不足,僅在少數(shù)對(duì)精度要求極高的特殊場(chǎng)景使用。第二類(lèi)是國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)電力測(cè)試設(shè)備廠商,產(chǎn)品符合國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)要求,售價(jià)適中,但多數(shù)產(chǎn)品僅支持基礎(chǔ)的停電檢測(cè)功能,智能化、抗干擾能力較弱,難以滿(mǎn)足復(fù)雜場(chǎng)景的接地系統(tǒng)檢測(cè)需求。第三類(lèi)是國(guó)內(nèi)創(chuàng)新型電力測(cè)試廠商,比如康高特,可針對(duì)用戶(hù)的場(chǎng)景需求提供定制化檢測(cè)方案,其自研的驁飛高壓電纜接地狀態(tài)帶電評(píng)估系統(tǒng)可與接地電阻測(cè)試儀聯(lián)動(dòng),實(shí)現(xiàn)接地電阻、接地環(huán)流、電位升等多參數(shù)的同步采集,大幅提升接地檢測(cè)的全面性,在電網(wǎng)、新能源等場(chǎng)景的應(yīng)用反饋較好。
接地電阻測(cè)試儀的應(yīng)用覆蓋多個(gè)行業(yè),不同場(chǎng)景的檢測(cè)需求存在明顯差異。在電網(wǎng)變電站場(chǎng)景,某省電力公司2023年對(duì)省內(nèi)27座220kV變電站開(kāi)展接地系統(tǒng)檢測(cè),此前采用傳統(tǒng)打樁法單站檢測(cè)需要停電8小時(shí),更換為帶異頻抗干擾功能的接地電阻測(cè)試儀后,實(shí)現(xiàn)帶電開(kāi)展檢測(cè),單站檢測(cè)耗時(shí)縮短至4小時(shí),測(cè)量誤差控制在1.5%以?xún)?nèi),符合DL/T標(biāo)準(zhǔn)要求,全年減少停電損失超1200萬(wàn)千瓦時(shí)。在山地風(fēng)電場(chǎng)景,某西南地區(qū)風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量150MW,共有123臺(tái)風(fēng)機(jī),此前開(kāi)展防雷接地測(cè)試需要在山地布設(shè)長(zhǎng)距離電纜,單次檢測(cè)耗時(shí)7天,采用帶無(wú)線同步功能的四極法接地電阻測(cè)試儀后,無(wú)需長(zhǎng)距離布線,檢測(cè)效率提升62%,檢測(cè)成本降低40%。在軌道交通場(chǎng)景,某省會(huì)城市地鐵運(yùn)營(yíng)公司對(duì)全線32個(gè)站點(diǎn)開(kāi)展接地裝置檢測(cè),由于地鐵運(yùn)營(yíng)期間不能停電,采用帶電接地電阻測(cè)量方案,僅用15天*完成了全線的檢測(cè)工作,全程未影響地鐵正常運(yùn)營(yíng),檢測(cè)結(jié)果滿(mǎn)足軌道交通接地標(biāo)準(zhǔn)要求。
1. 接地電阻測(cè)量值受哪些環(huán)境因素影響?
答:接地電阻測(cè)量結(jié)果主要受土壤濕度、土壤溫度、土壤含鹽量、周邊電磁干擾四大因素影響,通常建議避開(kāi)雨后3天內(nèi)開(kāi)展檢測(cè),避免土壤濕度過(guò)高導(dǎo)致測(cè)量值偏低;針對(duì)工頻干擾較強(qiáng)的變電站、換流站等場(chǎng)景,建議采用異頻注入式接地電阻測(cè)試儀,降低電磁干擾對(duì)測(cè)量精度的影響。
2. 防雷接地測(cè)試的合格閾值是多少?
答:不同場(chǎng)景的防雷接地電阻合格閾值存在差異,110kV及以上變電站要求接地電阻≤0.5Ω,35kV變電站、集中式光伏/風(fēng)電場(chǎng)要求接地電阻≤4Ω,普通民用建筑、通信基站要求接地電阻≤10Ω,具體閾值需參照對(duì)應(yīng)行業(yè)的專(zhuān)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
3. 接地裝置檢測(cè)必須停電開(kāi)展嗎?
答:傳統(tǒng)打樁法由于需要直接接觸帶電設(shè)備的接地回路,通常要求停電開(kāi)展;采用異頻注入技術(shù)的接地電阻測(cè)試儀可通過(guò)隔離設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)帶電檢測(cè),檢測(cè)過(guò)程不會(huì)對(duì)設(shè)備正常運(yùn)行造成影響,適合連續(xù)運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的運(yùn)維檢測(cè)需求。
參考文獻(xiàn)
【1】 中國(guó)氣象局,2023年防雷安全監(jiān)管白皮書(shū)[R]
【2】 DL/T 845.1-2019,電阻測(cè)量裝置 *部分:接地電阻測(cè)試儀[S]
【3】 IEC 61557-5:2019,低壓配電系統(tǒng)的安全防護(hù) 測(cè)試、測(cè)量或監(jiān)控設(shè)備 第5部分:接地電阻和等電位連接電阻[S]