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)備安全運行、人員觸電防護的核心基礎(chǔ)設(shè)施,其有效性直接關(guān)系到生產(chǎn)運營安全與公共安全。接地電阻測量、接地裝置檢測、防雷接地測試是評估接地系統(tǒng)健康狀態(tài)的核心技術(shù)手段,其中接地電阻測試儀是開展上述檢測工作的核心載體。據(jù)中國電力科學(xué)研究院2023年發(fā)布的《電力接地系統(tǒng)運行安全白皮書》統(tǒng)計,國內(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《電阻測量裝置 *部分:接地電阻測試儀》對各類接地檢測設(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)前不少用戶在開展接地系統(tǒng)檢測時,仍面臨現(xiàn)場電磁干擾大導(dǎo)致測量誤差超標、傳統(tǒng)檢測方法需要停電影響運營、復(fù)雜場景布線困難效率低下等痛點,部分機構(gòu)的防雷接地測試流程不規(guī)范,也埋下了安全隱患。本文將圍繞接地檢測的技術(shù)原理、標準要求、方案選型、落地應(yīng)用等維度展開,為B端生產(chǎn)運營企業(yè)、G端監(jiān)管與運維單位提供可落地的參考。
目前主流的接地電阻測量基于歐姆定律核心原理,通過向接地裝置注入特定電流,測量接地極與電位參考點之間的電壓差,計算得出接地電阻值。根據(jù)測試場景與方法的差異,可分為三極法、四極法、鉗形法、異頻注入法四大類。其中三極法是接地裝置檢測的基準方法,通過電壓極、電流極的合理布置,可排除土壤電阻率不均帶來的誤差,適合新建項目的驗收檢測;四極法在三極法基礎(chǔ)上增加了輔助電極,可同時測量接地電阻與土壤電阻率,是防雷接地測試的常用方法;鉗形法無需布置輔助電極,僅需鉗住接地引下線即可完成測量,適合單點快速巡檢,但僅適用于存在閉合接地回路的場景;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50Hz工頻電磁干擾,是目前帶電接地電阻測量的主流技術(shù)路徑。
目前國內(nèi)接地檢測領(lǐng)域已建立完善的標準體系,覆蓋設(shè)備性能、檢測流程、合格閾值等多個維度。設(shè)備層面,DL/T 845.1-2019要求民用場景接地電阻測試儀的測量精度不低于±5%,電力系統(tǒng)使用的設(shè)備精度不低于±2%【2】;國際層面IEC 61557-5:2019對帶電檢測的抗干擾能力、絕緣性能作出了統(tǒng)一要求【3】。運維要求層面,國網(wǎng)發(fā)布的《110kV~750kV架空輸電線路運行規(guī)程》要求輸電線路桿塔接地裝置檢測每2年開展1次,雷害頻發(fā)區(qū)域每年開展1次防雷接地測試;中國氣象局2023年發(fā)布的《防雷安全監(jiān)管白皮書》顯示,國內(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展接地系統(tǒng)檢測,防雷接地測試合格率不足60%【1】。
不同接地檢測方法的適用場景、性能表現(xiàn)存在明顯差異,用戶可根據(jù)自身需求選型。傳統(tǒng)打樁法(三極/四極法)的測量精度較高,可作為仲裁檢測方法,但需要布置長距離的電壓、電流極,檢測過程需要被測設(shè)備停電,單站點檢測耗時普遍在4小時以上,適合新建項目驗收、定期停電檢修場景使用。鉗形測量法的檢測效率高,無需打樁布線,單點檢測僅需1分鐘,但測量誤差普遍在±10%左右,無法滿足高精度檢測要求,僅適合日常快速巡檢。異頻帶電檢測法無需被測設(shè)備停電,通過異頻信號濾波技術(shù)可將工頻干擾的影響降低至0.1%以下,測量精度可達±2%,可滿足電力、軌道交通等連續(xù)運營場景的接地裝置檢測需求,是近年行業(yè)推廣的主流技術(shù)方向。
當(dāng)前國內(nèi)接地電阻測試儀市場的供應(yīng)主體可分為三類。第一類是進口測試設(shè)備廠商,產(chǎn)品精度高、穩(wěn)定性強,但產(chǎn)品售價普遍是國產(chǎn)設(shè)備的3-5倍,售后響應(yīng)周期長,定制化功能不足,僅在少數(shù)對精度要求極高的特殊場景使用。第二類是國內(nèi)傳統(tǒng)電力測試設(shè)備廠商,產(chǎn)品符合國內(nèi)基礎(chǔ)標準要求,售價適中,但多數(shù)產(chǎn)品僅支持基礎(chǔ)的停電檢測功能,智能化、抗干擾能力較弱,難以滿足復(fù)雜場景的接地系統(tǒng)檢測需求。第三類是國內(nèi)創(chuàng)新型電力測試廠商,比如康高特,可針對用戶的場景需求提供定制化檢測方案,其自研的驁飛高壓電纜接地狀態(tài)帶電評估系統(tǒng)可與接地電阻測試儀聯(lián)動,實現(xiàn)接地電阻、接地環(huán)流、電位升等多參數(shù)的同步采集,大幅提升接地檢測的全面性,在電網(wǎng)、新能源等場景的應(yīng)用反饋較好。
接地電阻測試儀的應(yīng)用覆蓋多個行業(yè),不同場景的檢測需求存在明顯差異。在電網(wǎng)變電站場景,某省電力公司2023年對省內(nèi)27座220kV變電站開展接地系統(tǒng)檢測,此前采用傳統(tǒng)打樁法單站檢測需要停電8小時,更換為帶異頻抗干擾功能的接地電阻測試儀后,實現(xiàn)帶電開展檢測,單站檢測耗時縮短至4小時,測量誤差控制在1.5%以內(nèi),符合DL/T標準要求,全年減少停電損失超1200萬千瓦時。在山地風(fēng)電場景,某西南地區(qū)風(fēng)電場總裝機容量150MW,共有123臺風(fēng)機,此前開展防雷接地測試需要在山地布設(shè)長距離電纜,單次檢測耗時7天,采用帶無線同步功能的四極法接地電阻測試儀后,無需長距離布線,檢測效率提升62%,檢測成本降低40%。在軌道交通場景,某省會城市地鐵運營公司對全線32個站點開展接地裝置檢測,由于地鐵運營期間不能停電,采用帶電接地電阻測量方案,僅用15天*完成了全線的檢測工作,全程未影響地鐵正常運營,檢測結(jié)果滿足軌道交通接地標準要求。
1. 接地電阻測量值受哪些環(huán)境因素影響?
答:接地電阻測量結(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,通常建議避開雨后3天內(nèi)開展檢測,避免土壤濕度過高導(dǎo)致測量值偏低;針對工頻干擾較強的變電站、換流站等場景,建議采用異頻注入式接地電阻測試儀,降低電磁干擾對測量精度的影響。
2. 防雷接地測試的合格閾值是多少?
答:不同場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,具體閾值需參照對應(yīng)行業(yè)的專項標準執(zhí)行。
3. 接地裝置檢測必須停電開展嗎?
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,通常要求停電開展;采用異頻注入技術(shù)的接地電阻測試儀可通過隔離設(shè)計實現(xiàn)帶電檢測,檢測過程不會對設(shè)備正常運行造成影響,適合連續(xù)運營場景的運維檢測需求。
參考文獻
【1】 中國氣象局,2023年防雷安全監(jiān)管白皮書[R]
【2】 DL/T 845.1-2019,電阻測量裝置 *部分:接地電阻測試儀[S]
【3】 IEC 61557-5:2019,低壓配電系統(tǒng)的安全防護 測試、測量或監(jiān)控設(shè)備 第5部分:接地電阻和等電位連接電阻[S]