摘要:本文針對接地裝置特性參數測量的行業需求,結合DL/T 2553-2022《接地裝置特性參數測量導則》的核心條款,系統梳理了土壤電阻率測試、接地參數測量、接地系統測試的全流程操作規范,分析了測試中的常見問題與解決方案,為電力行業接地裝置檢測作業提供符合標準要求的技術指引,可作為輸變電工程驗收、預防性試驗、接地系統改造的參考依據。
在“雙碳”目標驅動下,我國新能源并網規模持續擴大,2025年全國非化石能源發電裝機占比已達53%【2】,輸變電網的安全運行要求進一步提升。接地裝置作為保障電力設備絕緣安全、泄漏故障電流、降低雷擊及過電壓危害的核心設施,其特性參數的準確性直接關系到電網運行可靠性。根據中國電力企業聯合會《2025年電力工業運行分析報告》統計,2024年全國配網故障中37.2%由接地裝置失效引發,其中62%的失效事故可通過規范的前置檢測提前排查。為統一接地裝置特性參數的測試方法、降低測量誤差,*能源局2022年發布《接地裝置特性參數測量導則》(DL/T 2553-2022),替代了原有分散在不同規程中的測試要求,為接地裝置的驗收、運維、改造提供了統一的技術依據。本文基于DL/T 2553-2022的核心條款,結合行業測試實踐,系統梳理接地參數測量的全流程規范,為電力行業從業者提供技術參考。
一、應用場景導入
接地裝置特性參數測量是接地系統全生命周期管理的核心環節,主要覆蓋以下四類應用場景:
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及以下換流站、35kV及以上新能源場站的接地系統在投運前必須完成全項接地參數測量,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,測試結果合格后方可并網運行。
第二類是預防性試驗場景。根據《電力設備預防性試驗規程》(DL/T 596-2021)要求,110kV及以上變電站接地系統測試周期不超過6年,35kV變電站不超過10年,沿海高腐蝕區域、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現接地極腐蝕、均壓網斷裂、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。當發生雷擊損壞設備、接地短路引發保護誤動等故障時,需第一時間開展接地系統測試,排查接地裝置失效原因;接地系統改造完成后,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、沿海風電基地接地網、軌道交通牽引站接地系統等特殊場景,需根據運行工況開展季節性檢測,比如雨季、凍土層消融期分別開展土壤電阻率測試,評估不同環境下接地參數的波動情況。
二、設備準備與檢查
DL/T 2553-2022對測試設備的性能、校準要求作出了明確規定,現場作業前需完成以下準備與檢查工作:
首先是測試設備選型匹配。根據測試需求配置對應設備: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標準模擬人體電阻,電壓測量精度不低于0.1mV。
其次是設備校準狀態核查。所有測試設備需在計量校準有效期內,按照《接地電阻表檢定規程》(JJG 366-2004)要求,接地電阻測試儀、土壤電阻率測試儀的校準周期不超過1年,測試前需確認設備校準證書的有效性,嚴禁使用超期未校準的設備開展檢測作業。
第三是設備外觀與功能檢查。作業前需檢查設備外殼無破損、接線端子無氧化銹蝕,測試線纜絕緣層無開裂、破損,導通電阻不超過0.5Ω;開機完成設備自檢,確認設備無故障告警,可通過標準電阻試片開展設備比對測試,確認測試誤差在允許范圍內。
第四是現場環境核查。測試前需排查測試區域的地下管線、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;同時記錄現場環境溫度、濕度、土壤含水率,若土壤處于凍土層、地表積水狀態,需調整測試時間,避免環境因素導致測試數據失真。
三、標準操作流程
DL/T 2553-2022對接地參數測量的流程、操作要點、數據處理作出了統一規范,標準操作流程分為以下5個步驟:
第一步是前期勘察與方案編制。作業前收集被測接地裝置的設計圖紙、歷史測試數據、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(占地面積超過1萬㎡)需編制專項測試方案,經運維單位審核通過后方可開展作業。
第二步是土壤電阻率測試。按照DL/T 2553-2022第5.2條要求,優先采用四極等距法(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,測試數據重復測量不少于3次,偏差不超過5%時取平均值作為*終結果。若測試區域存在雜散電流干擾,可適當增大測試電流,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;針對大型接地網需優先采用異頻法測試,測試頻率選擇45Hz、55Hz的非工頻頻率,電流極埋設距離不小于接地網*大對角線長度的5倍,若受現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、季節因素進行修正,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,分別測量設備架構接地點與相鄰地面的電位差(接觸電位差)、人行道區域步距0.8m兩點之間的電位差(跨步電位差),每個測試點重復測量3次,取*大值作為測試結果,同時記錄測試點的位置、地面材質等附屬信息。
第五步是數據整理與報告編制。測試完成后對所有數據進行復核,排除異常數據,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、測試設備信息、環境參數、測試數據、誤差修正過程、結果判定等內容,測試人員、審核人員簽字確認后存檔。
四、常見問題與解決方法
結合DL/T 2553-2022的實施實踐,接地系統測試中常見的問題及解決方案如下:
第一類問題是測試數據重復性差、偏差超過10%。該問題的主要誘因包括測試區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。對應的解決方法為:調整電流極、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據離散性大。該問題主要由土壤分層不均勻、極間距設置不合理導致。對應的解決方法為:采用四極不等距法測試不同深度的土壤電阻率,參考《接地系統的土壤電阻率、接地阻抗和地面電位測量導則 *部分:常規測量》(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接地阻抗測試結果偏小。該問題的核心原因是電流極埋設距離不足,導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。對應的解決方法為:嚴格按照DL/T 2553-2022的要求設置電流極距離,不小于接地網*大對角線長度的5倍;若現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。該問題的誘因包括接地阻抗超標、均壓網敷設不符合設計要求、地表土壤電阻率過低。對應的解決方法為:復測接地阻抗,確認接地網是否存在腐蝕、斷裂等缺陷;檢查均壓網的導通性、敷設間距,若均壓網不符合要求及時整改;若均壓網正常、接地阻抗合格,可采用鋪設瀝青等高阻路面的方式,降低人員暴露風險。
五、安全注意事項
接地裝置特性參數測量多在運行中的變電站、戶外曠野開展,需嚴格遵守電力作業安全規范,主要注意事項如下:
首先是作業人員安全防護。作業人員需嚴格遵守《電業安全工作規程 發電廠和變電站電氣部分》(DL 408-2018)的要求,佩戴安全帽、絕緣鞋,高空作業時佩戴安全帶;測試過程中安排專人警戒,嚴禁無關人員進入電流極周圍10m范圍內,防止跨步電壓傷人;雷暴天氣、雨天嚴禁開展戶外測試作業,防止雷擊、觸電事故。
其次是設備與涉網安全。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,測試設備與運行設備的安全距離符合電壓等級要求,10kV設備不小于0.7m,110kV設備不小于1.5m,220kV設備不小于3m;嚴禁將測試接線誤接至運行設備的二次回路,防止引發保護誤動、設備跳閘事故。
第三是特殊場景作業安全。在直流換流站接地極周邊開展測試時,需確認接地極處于無電流注入狀態,防止直流跨步電壓傷人;在沿海灘涂、山區等復雜地形開展布線作業時,需采取防墜落、防淹溺的防護措施,確保作業人員安全。
六、維護保養建議
規范的維護保養可有效延長測試設備的使用壽命,保障測試數據的準確性,主要保養要求如下:
首先是日常存儲管理。測試設備需存儲在溫度-10℃~40℃、相對濕度不超過85%的干燥通風環境中,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,避免過度彎折導致絕緣層破損、線芯斷裂。
其次是定期校準與核查。每年將測試設備送至具備CNAS資質的計量機構開展校準,確保測試誤差在允許范圍內;每季度開展一次設備功能核查,采用標準電阻試片測試設備的測量誤差,若誤差超過允許范圍及時送修,避免不合格設備投入使用。
第三是使用后保養。每次現場作業完成后,及時清理測試極上的泥土、氧化層,擦拭設備表面的灰塵、水漬,檢查接線端子的緊固情況,若端子出現氧化、松動及時更換;長期存放的設備需每3個月開機通電一次,每次通電時間不少于30分鐘,避免內部元器件受潮損壞。
七、實戰案例分享
2025年國網某省電力公司對省內12座220kV變電站開展接地裝置周期性檢測,本次檢測嚴格按照DL/T 2553-2022的要求執行,取得了良好的隱患排查效果。
本次檢測的被測對象包括3座沿海區域220kV變電站、6座內陸變電站、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、接地引下線導通測試。測試過程中采用異頻接地阻抗測試儀,針對沿海區域變電站的接地網*大對角線長度普遍超過300m的情況,將電流極埋設距離設置為1600m,滿足DL/T 2553-2022要求的5倍對角線長度標準,同步采用驁飛高壓電纜接地狀態帶電評估系統對站內所有出線電纜的接地系統進行帶電檢測。
測試結果顯示,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測,發現站區地下3m~5m深度的土壤電阻率較2022年下降28%,接地極腐蝕率達32%,是導致接地阻抗超標的核心原因。運維單位隨后對該站接地網的腐蝕區域進行更換,采用厚度0.8mm的銅覆鋼接地極,改造完成后復測接地阻抗為0.42Ω,符合標準要求。同時通過帶電接地系統測試發現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全部符合DL/T 2553-2022的要求,該案例被納入國網某省電力公司2025年接地系統運維典型案例庫,為同類型接地裝置的檢測與改造提供了參考。
參考文獻
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