电力设备接地引下线测试方法探讨2.docx
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电力设备接地引下线测试方法探讨2
电力设备接地引下线测试方法探讨
摘要
本文就《DL/T596-1996电力设备预防性试验规程》及《福建省电网电力设备交接及预防性试验规程实施细则》的规定，对电力设备接地引下线测试方法进行探讨分析。
主要介绍了接地引下线测试的两种方法。
两种方法原理都是采用直流电压电流法，但接线方式存在很大不同。
一种笔者称之为直接测量法，即直接测量两点间的导通电阻；另一种称之为网络法。
通过对我局各站的实际测量两种方法测量对于发现接地引下线的缺陷均有突出的效果。
但前者，对于过电缆沟或者距离比较远时，数据都会比较大，特别是在引下线存在缺陷且对接地网走向不清楚的时，无法判断接地引下是否真的存在缺陷。
而且测试时候所取两点随机性比较强，每次测量的两点都不一定相同，这对纵向比较带来不变。
而网络法就可以克服这些缺点，但发现接地引下线导通电阻偏大时候，若故障有是水平接地网腐蚀，前者又有比较高的灵敏度。
所以两种方法各有所长，在实际工作中应加以互相利用，取长补短。
关键词：
电力设备接地引下线测试方法
序言
接地网连通阻抗是关系到接地装置能否安全运行的重要指标，其值大小主要与地网内部结构、接地引下线及干线截面积大小、网格尺寸以及接头的焊接质量等方面有很大关系。
运行中的地网还受到接地极腐蚀、人为破坏等因素的影响，使连通阻抗发生变化。
进行连通阻抗测试应能有效反映接地网设计、施工中存在的结构性缺陷和潜在问题。
根据《DL/T596-1996电力设备预防性试验规程》及《福建省电网电力设备交接及预防性试验规程实施细则》的规定：
应检查电力设备接地引下线与接地网的连接状况，不得有开断、松脱或严重腐蚀等现象。
近年来，国内发生的几起接地网扩大事故，多数是接地引下线因腐蚀使截面缩小，电网容量增加，在通过大接地短路电流时引下线被熔断，致使事故扩大。
而接地引下线的材质是介于大气和土壤两种介质中，由于大气介质和土壤介质电化学腐蚀的差别及土壤表层结构组成的不均性，使得接地引下线的材质的腐蚀比主接地网的腐蚀更加严重，数量众多的接地引下线腐蚀成为接地工程中值得重视的大问题。
因此，要开挖检查接地引下线（主要是接地引下线的地面与地下交接处）腐蚀状况。
正文
一、测量方法的选择
连通阻抗测试应采用交流法进行，连通电阻测试则可采用直流法进行。
虽然连通阻抗能够更加有效地反映接地网内部连接是否合理，但因存在测量引线间的互感以及现场电磁场干扰等问题，对测试工作的技术要求更高。
因此本导则建议采用直流法进行连通电阻测量。
二、测试方法介绍
1.直接测量法
1、1测试仪器
采用3393变压器直流电阻测试仪，该仪器将高稳定度稳流电源和测试部分设计成一体，测试全过程由单片机控制完成，测试数据稳定准确，不受人为因素影响，适宜不同的测试环境，具有完善的反电势保护及现场抗干扰能力，能很好地满足测试要求（无3393变压器直流电阻测试仪，亦可采用QJ44型电桥进行测试）。
同时采用四根截面积为4平方毫米软导线，分别为V1、V2、I1、I2，可模仿变压器直流直阻测试仪专用线进行制作。
宜采用抗干扰能力较强的直流电阻测试仪进行连通电阻测试，其电阻分辨率不宜小于0.1mΩ，基本测量精度不劣于1级。
1、2测试方法
在实践中，采用两两相邻的两台设备相比较，以埋设在地下的接地线距离相等或相近为准进行测试，称之为“等距离法”；对有疑问的设备接地引下线，以有疑问的设备接地引下为基准，对其前、后、左、右的设备接地引下线进行测试，称之为“一基多点法”。
以长沙变#1主变110kV側131间隔设备接地引下线测试为例，来说明“等距离法”和“一基多点法”测试方法。
（如下图：
图中所列设备间距为5-6米，接线测试的为开关2--开关1、开关2--开关3、开关2--刀闸5）
图1直接法测量现场接线图
1、2、1等距离法
即：
开关1--开关2、开关2--开关3，刀闸1--刀闸2、刀闸2--刀闸3，避雷器1--避雷器2，CT1--CT2、CT2--CT3；开关1--刀闸1、开关2--刀闸2；避雷器1--刀闸1、避雷器2--刀闸2等，以此类推。
（对开关、刀闸、避雷器等有双接地引下线，应分别测试。
在测试CT、PT、避雷器、耦合容器接地引下线时采用同相A1-A2、A2-A3、B1-B2、B2-B3、C1-C2、C2-C3进行测试）。
1、2、2一基多点法
在对有疑问的#1主变131开关（即开关2），采用开关2--开关1、开关2--开关3、开关2--CT2、开关2--刀闸5等多点测试来确定。
2.2测试数据分析及开挖验证
南平电业局在对220kV马站变；110kV长沙变;35kV安济变等站所有220kV、110kV、35kV设备接地引下线进行测试，在对测试数据分析后，马站变220kV杨马线273间隔、旁母270开关；长沙变#1主变110kV侧避雷器、131开关、1312刀闸，#2主变132CT，110kVI段母线避雷器，110kV母联1301甲、1303甲、1303乙刀闸，110kV沙长线133开关，长青线135开关、线路PT，杨长线136开关；等设备接地引下线可能与主接地网连接不良（腐蚀或虚焊）。
为了判断测试数据的准确性，并找出其规律，便于今后在对设备接地引下线测试中提供依据，我们对部分设备接地引下线与主接地网连接状况进行重新测试并开挖检查。
测试数据及开挖情况如下表：
（从表中数据可看出：
回路电阻大于15mΩ及以上，连接状况普遍不良，腐蚀严重或已断。
另：
△表示有使用降阻剂，OK表示已处理好）
开挖设备编号
与其相邻的前.后.左.右设备的测试数据（mΩ）
开挖后发现的连接
（腐蚀）状况
马站变
大部分引下线连接状况较好
273开关
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
2731刀闸
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
2733刀闸
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
2737刀闸
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
273CT
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
273线路耦合电容器
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
270开关
23.4721.6922.4922.04
腐蚀严重OK
220KV旁母避雷器
2.932.702.775.96
连接较好
#2主变110KV避雷器
2.732.821.714.52
连接较好
271线路耦合电容器
4.854.284.654.78
连接较好
271开关
8.866.997.367.63
连接较好
270开关
3.102.022.622.96
连接良好（改造后重测）
273CT
4.335.126.114.26
连接良好（改造后重测）
长沙变
引下线连接状况差
131开关
∞∞∞∞
腐蚀严重已断△
133开关
46.0619.4241.8143.89
腐蚀严重仅存1.5Cm连接△
135开关
22.8122.8322.72∞
腐蚀严重仅存2Cm连接△
136开关
37.33∞∞∞
腐蚀严重仅存1.5Cm连接△
135线路PT
28.6530.7024.7528.19
腐蚀严重仅存2Cm连接△
132CT
2.712.152.182.84
使用Φ16mm、元钢连接较好
1312刀闸
24.1824.3818.2419.00
腐蚀严重仅存1Cm连接△
1301甲刀闸
15.36∞∞∞
腐蚀严重仅存1.5Cm连接△
1303甲刀闸
15.97∞∞∞
腐蚀严重仅存1.5Cm连接△
1303乙刀闸
∞∞∞∞
腐蚀严重已断△
1367旁路刀闸
9.499.6810.5110.55
连接较好
#1主变110KV侧避雷器
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
110KVI段母线避雷器
∞∞∞∞
腐蚀严重已断OK
#2主变110KV避雷器
12.1112.2313.9613.13
连接较好
110KVII段母线避雷器
4.173.773.463.42
连接较好
2.3、结论：
如上所述，采用“等距离法”和“一基多点法”，测试数据较为准确可信，测试数据易分析判断，测试仪器易解决，测试方法及接线简单，能够作为常规测试方法对电力设备接地引下线与接地网的连接状况进行测试、检查，使设备接地引下线与接地网的连接经常保持良好状况，具有较高的实用价值。
但每次测试人员不一，同一人员测试时所取两点也不相同，对于纵向比较来反应腐蚀状况并不理想。
2.网络法
2.1测试仪器
与直接测量法采用相同的仪器，即3393变压器直流电阻测试仪，无3393变压器直流电阻测试仪，亦可采用QJ44型电桥进行测试。
但所需的测试导线必需比较长，至少是变电站接地网对角线的一半（具体长度因现场而定）。
宜采用抗干扰能力较强的直流电阻测试仪进行连通电阻测试，其电阻分辨率不宜小于0.1mΩ，基本测量精度不劣于1级。
试验电流不宜小于3A。
2.2测试方法
2.2.1接地引下线的测量的方法
为了使接地引下线的连通电阻测试更有针对性，宜采用图2所示的电极布置方式。
图中网格所示为接地网的平面布置图，1、4为电流回路引线，2、3为电压回路引线。
引线1、2分别接于同一根被试引下线相近位置（E点）上，引线3、4则分别接于接地网相距较远的两个不同位置的引下线上，并且尽可能远离被试引下线（E点）。
当被试点（E）处于图中下半部的阴影部分时，可将电流线4及电压线3放置到图中上半部分的A、B两点附近；当被试点（E）处于图中上半部（无阴影）时，则将电流线4及电压线3放置到图中下半部分的C、D两点附近，如图2所示。
按图2所示的电极布置方式所获得的检测结果能最大限度地降低非被试引下线的影响，使测量数据具有更好的可比性和稳定性。
2.2.2水平接地极的测量
接地网水平接地极与接地引下线在土壤中的腐蚀程度不一致，进行水平接地极测试的主要目的是反映接地网水平网格线间整体连通质量的状况，采用部分电阻（互阻）测试法可反映水平接地极的劣化程度，减少盲目性的开挖检查，对地网内部情况的反映更加全面。
测试线的布置如图3（a）所示,即引线1、2、3、4分别接于不同设备接地引下线上。
此时，电压信号（如图中的电极2、3）取之接地网中的两个水平部位，不包括引下线的电压分量。
为了反映不同位置的腐蚀情况，试验时可参照图3（b）进行不同方向或位置的测量，即可在地网对角线（m）、对称的位置（l、n）或边角等位置设置测量电极。
为了尽可能反映水平接地极的连通参数，测量引线1、2、3、4接入地网的位置应对称设置，并符合相应的比例要求，且1、2之间及3、4之间的距离应大于1～2个网格空间。
根据需要可将d/D的值选在0.2～0.8之间的数值，为减少分散性，建议取值在0.5左右。
2.2.3测量数据的分析
接地引下线的连通电阻是不均匀的，其值随着接地位置的改变而变化。
一般情况下，地网中心的连通电阻最小，边缘处较大，四周角落位置最大。
将测试结果按空间位置排列可获得一个三维分布图，图4所示为一个10×10网格的典型地网的连通电阻分布关系，图中数据已折算到相对比值。
正常地网的连通电阻最大值与最小值的比在4倍左右，其分布规律与可供同类地网进行比对或参考。
最大连通电阻还与接地极的截面和网格尺寸有关，如下表所示。
截面积（mm2）/网格长度（m）
5
7.5
10
12.5
15
17.5
20
25
30
35
40
最大连通电阻（mΩ）
45
30
22.5
18
15
12.8
11.3
9
7.5
6.4
5.6
互阻参数与电压极位置有很大关系，当电压极接近电流极时，互阻值较大，反之互阻值较小。
表2所示为正常方形接地网（10×10网格）的水平接地极的典型互阻参数。
如采用对角线布置电极时，当d/D=1/5、2/5、3/5、4/5时，互阻比（百分数，以最大连通电阻为基数）分别为Rh=0.22、0.44、0.72、1.11。
由表可知，水平接地极的互阻值与引下线的连通电阻基本处在一个数量级。
表2不同电极布置方式下水平接地极的互阻（%）（参考值）
d/D值
测量电极布置方式
0.2
0.4
0.6
0.8
对角线布置
22
44
72
111
中轴线布置
11
27
44
72
边缘布置
22
5
78
117
注：
表中数据已换算至最大引下线连通电阻为基数的百分数
2.3测试数据分析及开挖验证
南平电业局在对220kV杨真变；110kV黄墩变、顺等站所有220kV、110kV、35kV设备接地引下线进行测试，在对测试数据分析后，怀疑杨真变水杨线220kV2827刀闸；黄墩变110kV马黄线107开关、沙黄线108开关、35kV备用线305线路耦合电容器等设备接地引下线可能与主接地网连接不良（腐蚀或虚焊）。
为了判断测试数据的准确性，并找出其规律，便于今后在对设备接地引下线测试中提供依据，我们对部分设备接地引下线与主接地网连接状况进行重新测试并开挖检查。
测试数据及开挖情况如下表：
（从表中数据可看出：
回路电阻大于15mΩ及以上，连接状况普遍不良，腐蚀严重或已断。
另：
△表示有使用降阻剂，OK表示已处理好）
开挖设备编号
与其相邻的前.后.左.右设备的测试数据（mΩ）
开挖后发现的连接
（腐蚀）状况
杨真变
引下线连接状况较好
2827刀闸
21.9423.3920.7018.23
腐蚀严重OK
282开关
3.021.892.642.94
连接较好
286开关
2.171.841.852.48
连接较好
220KVI段母线避雷器
3.942.442.893.87
连接较好
黄墩变
引下线连接状况较差
107开关
20.3223.4222.4723.05
腐蚀严重△
108开关
28.7428.3933.4832.38
腐蚀严重△
305线路耦合电容器
66.11∞∞∞
腐蚀严重已断△
306线路避雷器
9.719.539.8811.43
连接较好
107线路PT
8.399.156.7010.49
连接较好
108线路PT
7.215.826.366.84
连接较好
2.4结论
如上所述，采用网络法测试数据较为准确可信，测试数据易分析判断，测试仪器易解决，也能够作为常规测试方法对电力设备接地引下线与接地网的连接状况进行测试、检查，使设备接地引下线与接地网的连接经常保持良好状况，具有较高的实用价值。
只要选取变电站接地的4个角不变，每个测试数据都能做纵向的比较，有利于监测接地引下线的腐蚀发展状况。
3.总结
采用直流电流电压法测试虽然具有较强的抗干扰性能，但仍存在以下几方面的问题，在实际应用中应认真对待：
1）多数仪表对交流信号具有一定的抗干扰能力，在交流信号较大时（如主变中性点等），可能导致某些仪器测量数据不稳定的问题，对此，应采取加大测试电流或更换仪器的形式来改善测量效果。
为了验证抗干扰性能，可通过重复检测几组数据来确定仪器的性能是否满足要求。
2）测量电极接触状况对测量数据的真实性具有很大影响，测试时应确保所有电极接触良好，特别是电压回路的接触，否则很可能在无意中得出错误的数据。
可通过交换电压、电流极的形式来验证接触状况（当有一根引线接触不良时，交换电极后，往往无法正常施加测试电流）。
综上所述，直接法和网络法都可以作为检测接地引下线状况的有效方法。
笔者认为建议采用网络法进行常规测试，更能真实反应该接地引下线和整改接地网的连接状况，即点与面间的连接；而直接法则是反应点与点间的连接状况。
当用网络法测试出阻值大时候，采用直接法则可以判定引下线在哪个方向上连接存在问题，即可开挖检查。
上述测试方法供大家参考、借鉴。
参考文献
〔1〕严璋，高电压电气设备绝缘预防性使用使用方法的研究，高电压技术，1985年第四期
〔2〕陈化钢，电气设备预防性使用方法，水利电力出版社，1994年9月第一版
〔3〕福建省电力试验研究院，电力设备交接及预防性试验规程实施细则，福建省电力工业局，1999年6月
〔4〕廖福旺，福建电网接地网连通电阻检测技术导则，福建省电力工业局，2004年
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