接地装置运行维护规程：附录2摘要

1 范围

本规程规定了电力系统发电、变电和输电设备接地装置的运行标准,规范了接地装置的运行维护。

本规程适用于中国南方电网有限责任公司所辖发电厂、35kV及以上变电站接地装置、高压直流换流站接地装置、高压直流接地极系统以及交、直流架空送电线路杆塔接地装置。配电系统接地装置、调度通信综合楼及其他重要建筑物电气接地装置可以参照执行。

2 规范性引用文件

略。

3 总则

3.1 电力系统接地装置是保证电网和电力设备安全运行的基础环节,各运行单位应按本规程要求,加强接地装置的运行管理,保证接地装置正常运行。

3.2 运行单位可根据本规程制定实施细则或补充规定,结合本规程同时使用。

4 运行标准

4.1 接地装置运行的一般要求

4.1.1 电气装置接地包括工作接地、保护接地、防雷接地和防静电接地,接地装置应充分利用自然接地体并应校核其热稳定。电网发生接地故障时,流经接地装置的入地短路电流造成的地电位升高,不应危及人员安全或引起设备损坏。

4.1.2 发电厂、变电站 (换流站)内不同用途和电压等级的电气设备或设施,应使用一个总的接地装置,接地电阻应符合其中最小值的要求。高压直流接地极应满足DL 437的规定和设计要求。

4.1.3 电力系统电气装置和设施的下列金属部分应接地运行:

a)电机、变压器和高压电器等的底座和外壳;

b)电气设备传动装置;

c)互感器的二次绕组;

d)发电机中性点柜外壳、发电机出线柜和封闭母线的外壳等;

e)气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的接地端子;

f)配电、控制、保护用的屏 (柜、箱)及操作台等的金属框架;

g)铠装控制电缆的外皮;

h)屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构,以及靠近带电部分的金属围栏和金属门;

i)电力电缆接线盒、终端盒的外壳,电缆的外皮,穿线的钢管和电缆桥架等;

j)装设避雷线的架空线路杆塔;

k)不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中无避雷线架空线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔;

l)装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电气设备;

m)箱式变电站的金属箱体。

4.1.4 电力系统电气装置和设施的下列金属部分可不接地运行:

a)在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内,交流380V 及以下、直流220V 及以下的电气设备外壳,但当维护人员可能同时触及电气设备外壳和接地物件时除外;

b)安装在配电柜、控制屏和配电装置上的电测仪表、继电器和其他低压电器等的外壳,以及当发生绝缘损坏时在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等;

c)安装在已接地金属架构上的电气接触良好的设备如套管等;

d)标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架;

e)由发电厂、变电站区域内引出的铁轨,但发电厂、变电站的主厂房、主控楼等区域除外。

4.1.5 电力系统电气装置的下列部位应采用专门敷设的接地线接地:

a)发电机机座或外壳,出线柜、中性点柜的金属底座和外壳,封闭母线的外壳,微机保护屏或保护装置的外壳;

b)110kV及以上钢筋混凝土构件支座上电气设备的金属外壳;

c)箱式变电站的金属箱体;

d)直接接地的变压器中性点;

e)变压器、发电机、高压并联电抗器中性点所接的消弧线圈、接地电抗器、电阻器或变压器的接地端子;

f)气体绝缘全封闭组合电器(GIS)的接地端子;

g)避雷器、避雷针和避雷线的接地端子。

4.2 对接地装置接地电阻的要求

4.2.1 发电厂、变电站 (换流站)的接地电阻

a)有效接地系统和低电阻接地系统中发电厂、变电站保护接地电阻宜符合下式要求:

式中:R——考虑季节变化的最大接地电阻,Ω;

I——计算用流经接地装置的入地短路电流,A;应考虑系统接地中性点、架空避雷线以及电缆外皮等的分流。

b)当有效接地系统和低电阻接地系统的接地电阻不满足式 (1)要求时,一般条件下接地电阻可按不大于0.5Ω 进行工程设计和验收。在高土壤电阻率地区,接地电阻按上述要求在技术、经济上极不合理时,允许有较大的数值但不得大于5Ω,同时应采取隔离、均压及其它保护措施并核算接触电压、跨步电压满足运行要求。

c)不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统中保护接地电阻:

1)高压与厂、站低压电气装置共用的接地装置应满足R≤120/I,但不应大于4Ω;

2)高压电气装置的接地装置应满足R≤250/I,但不应大于10Ω;

3)高土壤电阻率地区的接地电阻不应大于30Ω,具体要求遵循DL/T 621的规定。

d)发电厂、变电站中避雷针、避雷线和避雷器的雷电保护接地电阻应符合DL/T 620、DL/T 621的规定,其中独立避雷针、避雷线的接地电阻在低土壤电阻率地区不应大于10Ω,在高土壤电阻率地区一般不应大于30Ω。

e)发电厂、变电站中易燃、易爆设施或建筑物的防雷电感应、防静电接地电阻不应大于30Ω。

4.2.2 架空线路的接地电阻

a)交直流输电线路、直流接地极线路杆塔保护接地电阻不宜大于30Ω。

b)交直流输电线路、直流接地极线路杆塔雷电保护接地电阻应符合DL/T 620的规定。对架空线路杆塔工频接地电阻要求如表1所示。

表1　对架空线路杆塔工频接地电阻的要求

4.2.3 高压直流接地极的接地电阻应符合设计要求。

4.3 对接地装置接触电压和跨步电压的运行要求

4.3.1 发电厂、变电站 (换流站)的接触电压和跨步电压

a)有效接地系统和低电阻接地系统发生单相接地或同点两相接地时,接地装置接触电压和跨步电压不应超过下列数值:

式中:Ut——接触电压,V;

Us——跨步电压,V;

ρf——人脚站立处地表面的土壤电阻率,Ω·m;

t——接地短路故障电流的持续时间,s。

b)不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统发生单相接地故障后,当不迅速切除故障时,接地装置接触电压、跨步电压不应超过下列数值:

c)在条件特别恶劣的场所例如水田中,接触电压、跨步电压的允许值宜适当降低。

4.3.2 高压直流接地极的跨步电压和接触电压

在正常额定电流下,接地极地面任意点的接触电压应满足式 (6)的要求。在最大暂态电流下,接地极地面任意点的跨步电压应满足式 (7)的要求。

4.4 对接地装置电气完整性的运行要求

4.4.1 运行中的发电厂、变电站 (换流站)以及交、直流架空线路接地装置应满足电气完整性要求,接地极之间、接地极与接地线以及接地线与电气设备接地部位应整体连接良好,运行中保持完整的电气通路,严禁电气设备失地运行。

4.4.2 各电气设备接地线与主接地网或相邻电气设备接地线间的直流回路电阻不宜大于50mΩ,直流回路电阻大于200mΩ 的,对重要的设备应尽快检查处理,其他设备宜在适当时候检查处理;直流回路电阻大于1Ω 的,应尽快处理。

4.5 对接地装置接地线及其连接方式的要求

4.5.1 电气装置接地线的截面,应按接地短路故障电流进行热稳定校验,接地装置热稳定校验方法和要求遵循DL/T 621的规定。接地线应采取适当的防腐措施和防止机械损伤的措施。

4.5.2 电气装置接地线的连接应牢固可靠,除设计规定的断开点可用镀锌螺栓连接外,接地线的连接、接地线与接地极的连接以及接地线与电气设备的连接均应为电弧焊接或放热焊接。搭接焊接时搭接长度扁钢为其宽度的2 倍、圆钢为其直径的6倍、扁钢与圆钢为圆钢直径的6倍。

4.5.3 有色金属接地线不能采用电弧焊接时,应用螺栓连接、压接、放热焊接方式。用螺栓连接时应有防松螺帽或防松垫片,不同的金属连接应有过渡段;采用钢绞线、铜绞线等作接地线引下时,宜用压接线耳进行连接。

4.5.4 电气装置每个接地部分应以单独接地线与接地网或接地母线相连接,接地母线应在不同的两点及以上与接地网相连接,严禁在一个接地线中串接几个需要接地的部分。

4.5.5 GIS、避雷针 (线)、避雷器、发电厂储油和储气罐、架空线路杆塔的接地线及其连接方式应符合DL/T 620、DL/T 621的规定。

4.6 对高压直流接地极系统的运行要求

4.6.1 高压直流接地极系统由接地极、接地极线路、导流系统及其辅助设施构成。接地极系统运行电流及其持续时间应符合规划设计要求,其设计寿命应与直流换流站相同且不宜少于30年。接地极的极性应满足系统运行和环保要求,并满足极性可逆转运行的安全性,接地极的腐蚀寿命由接地极阳极运行安时数确定。

4.6.2 接地极馈电元件宜分成若干段以便检查和检修,任意一段退出或任意一根导流线断开,均不应影响接地极的安全运行。接地极的埋设深度不宜小于1.5m,同时应满足地面跨步电压的要求,水平电极宜采用方形或矩形截面,垂直电极宜采用圆形截面,馈电元件位于中央,焦炭填充四周。

4.6.3 每个电极段或配电电缆段一般应有两路引流电缆接入,在导流线和引流电缆间应采用螺栓连接或隔离开关连接;馈电电缆与铁 (钢)材料馈电元件的连接宜采用焊接,不得采用压接或螺栓连接,焊接点应离开电极端点大于5m 且接头应可靠密封;除有分支外,馈电电缆中间不许有接头。

4.6.4 高压直流接地极宜安装导流系统电流分配及接地极温、湿度检测装置,以监测接地极的工作状态,检测装置可通过检测井连接,检测井宜布置在溢流密度大或温升高、馈电电缆接入点处。

4.6.5 应计算或评估高压直流接地极正常额定电流对极址附近地下金属构件等设施的不良影响,对不满足技术要求的设施应采取合适的防护措施;接地极址与直流换流站、交流变电站的直线距离不应小于10km,与架空地线接地的架空线路的最近距离宜大于5km,应计算评估流过附近相关变压器中性点的直流电流,不应超过其允许值,否则应采取合适的限流或隔直措施。

5 运行维护

5.1 巡视

5.1.1 接地装置的巡视是为了掌握接地装置的运行状况,及时发现接地装置的运行缺陷或异常情况,为接地装置维修提供依据。一般主要是检查接地装置是否满足运行标准、其设置或布置是否有效和合理、接地装置外观是否存在较明显的缺陷等。

5.1.2 接地装置巡视主要分为定期巡视、故障巡视和特殊巡视等:

a)定期巡视结合对厂、站内其他运行设备的定期巡视统一进行,架空线路接地装置结合对线路其他运行设备的定期巡视统一进行,定期巡视周期由运行单位根据本单位实际情况确定;

b)故障巡视是在变电站内或线路发生接地故障时对接地装置进行巡视,主要是查找接地装置可能存在的故障点,以便确定故障原因。故障巡视应在发生故障后及时进行;

c)特殊巡视一般在气候剧烈变化、自然灾害、外力影响、异常运行或其他特殊情况时进行,检查接地装置的运行状态是否受到影响。

5.1.3 发电厂、变电站 (换流站)接地装置定期巡视、故障巡视和特殊巡视的主要内容见表2。

5.1.4 交、直流架空线路接地装置定期巡视、故障巡视和特殊巡视的主要内容见表3。

5.1.5 高压直流接地极定期巡视、故障巡视和特殊巡视的主要内容见表4。

5.2 检测

5.2.1 接地装置的测试要求参见本规程的规范性附录B。

5.2.2 运行中接地装置的检测项目和周期按照表5的规定。

表2　发电厂、变电站(换流站)接地装置巡视的主要内容

表3　交、直流架空线路接地装置巡视的主要内容

表4　高压直流接地极巡视的主要内容

表5　接地装置的检测项目和周期

5.2.3 应加强对接地装置定期抽样开挖检查,以确定接地极的腐蚀情况。对于一般接地装置,开挖检查针对已运行10年或改造后重新运行达到10年的接地网进行,以后开挖检查年限可根据前次开挖检查结果决定,根据电气设备重要性和施工安全性,选择5～8点沿接地引下线开挖检查,如有疑问应扩大开挖范围,不得有开断、松脱或严重腐蚀等现象;对于高压直流接地极,在设计寿命内每10年、设计寿命外每5年进行一次局部开挖检查,以确定腐蚀程度。

5.3 维修

5.3.1 接地装置维修根据其运行状况、巡视和检测结果以及反事故措施确定。一般结合主设备检修进行,维修工作应遵守有关检修工艺和质量标准,需要事先准备备品、备件,且其性能参数不应低于原设计标准。

5.3.2 接地装置维修包括一般维修和大修改造。一般维修主要针对接地装置的地上部分,大修改造主要针对地下埋设的接地网、接地极,如重新敷设、更换腐蚀接地体或扩建接地网等。接地装置的主要维修项目见表6。

表6　接地装置主要维修项目

6 验收

6.1 接地装置验收材料应包括下列内容:

a)接地装置的设计资料;

b)实际施工的竣工图、施工材料清单;

c)变更设计或施工的证明文件;

d)施工及安装技术记录,包括地下隐蔽工程的中间检查、验收记录等;

e)交接试验报告。

6.2 接地装置工程验收应按下列要求进行检查验收:

a)整个接地网外露部分的连接可靠,接地线规格正确,防腐层完好,标志齐全明显;

b)避雷针 (线)的安装位置及高度符合设计要求;

c)供连接临时接地线用的连接板的数量和位置符合设计要求;

d)接地电阻值及其他接地参数的检测结果有效且符合设计规定;

e)设计已考虑季节系数时,所测量的接地电阻值应符合换算后的要求;

f)接地装置验收测试应在土建完工后尽快安排进行。

6.3 应对接地装置地下隐蔽工程严格验收,仔细检查施工技术记录、监理记录和中间验收记录,确认接地导体布置和埋设深度、材料规格、焊接质量、防腐措施及降阻材料施工工艺等符合设计、施工要求。

7 技术管理

7.1 运行单位必须建立和保存接地装置的有关资料,并保持其完整、准确。需建立并存档的相关生产、技术、运行维护资料包括:

a)接地装置有关的标准、规程:如交流电气装置的接地规程、接地装置的设计规范、接地装置的施工及验收规范、接地装置工频参数测量导则、预防性试验规程、安装工程交接试验标准、过电压保护和绝缘配合规程以及架空线路运行规程等。

b)接地装置交接验收文件:如批准的设计文件和图纸、实际施工的竣工图、施工原材料清单及其质量证明、变更设计或施工的证明文件、施工及安装记录、地下隐蔽工程的中间检查验收记录、交接验收检测报告、其他验收附加文件等。

c)巡视记录:内容包括缺陷、故障及处理情况。

d)试验报告:包括投运以来的接地电阻、接地装置完整性测试以及土壤电阻率检测报告等。

e)维修记录:一般维修记录,大修改造的设计方案和图纸、施工记录、试验报告和交接验收材料等。

f)其他文件:如接地装置运行总结资料,事故、障碍或典型缺陷的专题报告等。

7.2 应加强对接地装置运行资料、技术档案的分析利用,主要是:

a)根据接地装置的交接验收档案和运行维护资料,对接地装置的运行状态进行综合评价,逐步开展状态检测和状态维修工作。

b)加强对接地装置巡视、检测中发现的缺陷、事故、障碍的统计分析,及时提出处理意见和反事故措施。

附 录 A(规范性附录)主要名词术语

略。

附 录 B(规范性附录)接地装置的测试要求

B.1 基本规定

B.1.1 接地装置试验包括交接试验与预防性试验。

B.1.2 接地装置交接测试必须由有资质的单位完成,交接测试项目和要求遵循GB 50150 的规定。接地装置预防性试验项目、周期及要求遵循Q/CSG 10007和本规程的规定。

B.2 接地装置接地电阻测试

B.2.1 发电厂、变电站 (换流站)的接地电阻测试

a)接地装置接地电阻的测试方法和要求遵循DL 475的规定。应尽量在干燥天气进行,连续阴雨天气后不应立即进行测试。发电厂、变电站接地电阻测试结果应符合本规程规定。

b)大型接地装置接地电阻测试宜采用异频小电流—电压法或工频大电流—电压法,小型接地装置可采用便携式接地阻抗测试仪法。采用异频电流法的测试电流不宜小于5A,频率在40Hz～60Hz范围;采用工频电流法的测试电流不宜小于50A。

c)测试用电流、电压极的布置宜尽量远,以避免土壤结构不均匀的影响。通常电流、电压极与接地装置边缘距离应为接地装置最大对角线长度D的4～5倍;对于大型或超大型接地装置,可利用架空线路做电流、电压测试线;当人工远距离放线困难时,在土壤电阻率均匀地区放线长度可取2D,在土壤电阻率不均匀地区放线长度可取3D。

d)测试用电流、电压线的测量方法应采用电位降法或三极法,测量时电流、电压线应保持足够距离以防止引线间互感造成较大测量误差,特别是测量大面积低阻抗接地装置时应注意。三极法包括直线法或夹角法,直线法不宜用于测量大型接地装置,夹角法测量一般应根据实际布置电极的距离和角度对测试结果进行修正。

e)测试用电流、电压极宜采用GPS 进行定位,确保电流、电压极至接地装置的距离和角度满足测试要求。测量时记录用GPS定位的电极坐标和布线距离、角度,接地装置型式、土壤状况以及湿度、气温等基本资料。

f)应消除接地装置零序电流和工频干扰电压的影响。

g)对于新建接地装置和运行中接地装置大修改造后接地电阻测试,目的是检验接地工程的施工或改造效果,应排除与接地装置连接的中性点、架空地线和电缆外皮的分流影响,保证测试结果有效和验收合格。运行中接地装置实在无法解除上述连接的,应在测试报告中注明相应测试条件。

h)应合理安排新建发电厂、变电站基建工程施工工期,确保在线路完成安装前 (全部架空地线尚未铺设至终端杆塔和变电站构架处),接地装置首先完成施工并通过交接验收测试。施工单位由于客观原因延期完工的,交接测试时必须保证接地装置与全部出线终端杆塔本体及其地网、架空地线处于断开状态,对于架空光纤地线已完成施工的应采取有效措施与接地装置隔离。

B.2.2 交、直流架空线路杆塔的接地电阻测试。

a)架空线路杆塔接地电阻测试宜采用三极法,测量方法的原理与发电厂、变电站接地电阻测量方法的原理基本相同,一般采用便携式接地阻抗测试仪进行。测量时接地装置最大对角线长度D 用杆塔接地装置最大射线长度L 代替,测量前应断开杆塔与接地装置的全部电气连接。架空线路杆塔接地电阻测试结果应符合本规程规定。

b)架空线路杆塔接地电阻也可采用钳表法测量,钳表法实际是测量杆塔接地阻抗和杆塔架空地线阻抗、相邻杆塔接地阻抗、大地阻抗形成回路的阻抗,通过测量可检查杆塔接地电阻和整个测量回路的接触和连接情况。

c)采用钳表法测量,要求测量区段杆塔安装有避雷线且避雷线与每基杆塔本体直接连接,测量区段中直接接地避雷线上并联杆塔数量应满足DL/T 887的规定,测量时被测杆塔接地装置应只保留一根接地引下线与杆塔塔身相连,其余接地引下线均应与杆塔塔身断开。

B.3 一般接地装置电位分布和接触电压、跨步电压测试

B.3.1 测试场区地面电位分布以查明故障状况下接地装置附近的危险电位梯度。接地装置周围土壤电阻率不变时,等电位线间的电位差正比于接地故障电流大小,将故障电流与测试电流的比值乘以测试电流对应的电位梯度,得到接地故障电流形成的实际电位梯度。

B.3.2 场区地面电位分布测量遵循DL 475 的规定,折算到实际故障时的单位场区 (测量间距d 为1m)地表电位梯度通常在20V 以下,一般不宜超过60V,如接近或超过80V 应尽快处理。

B.3.3 进行电位分布和接触电压、跨步电压测试时,测试电流应足够大以消除杂散地电流的影响,测试电流极设置应足够远以防止接地装置与电流极产生互阻抗引起电位梯度畸变,测试电流和远方电流极的设置应符合本规程规定。

B.3.4 接触电压主要在厂、站中运行人员经常可能接触的电气设备或构架处测量,测试电流从构架或电气设备外壳注入接地装置。跨步电压主要在接地装置边缘附近测量,测试电流在故障电流可能流入接地装置的地方注入。折算到故障时的接触电压、跨步电压值应符合本规程规定。

B.3.5 不同线路故障或厂、站内不同地点的设备故障形成的电位梯度可能不同。此外,埋地金属物如金属管道等、地面金属结构如铁道路轨等,无论是否与接地装置连接都会对电位梯度产生影响,测量时应予以考虑。

B.4 一般接地装置电气完整性测试

B.4.1 接地装置完整性测试在于确定接地装置各部分是否由低阻导体相互连接,以及确定接地装置各部分与各设备接地线是否连接完好,一般采用测量各设备接地线与接地装置 (或相邻设备接地线)之间回路电阻的方法进行。接地装置电气完整性测试结果应符合本规程规定。

B.4.2 建议通以直流电流测量直流回路电阻进行接地装置完整性测试;通以交流电流进行测试时,由于电磁感应的影响,测试结果可能存在不确定性,测试结果一般作为参考,应着重将各测试点的数据相互比较以判断是否存在异常。采用交流便携式接地阻抗测试仪测量时,测试电流不宜小于50　mA,测试频率应异于工频。

B.5 土壤电阻率测试

B.5.1 土壤电阻率随土壤类型及温度、湿度、含盐量等变化,测试时应记录相关参数,测试应避免在雨后立即进行。土壤通常存在分层结构,在大多情况下以水平分层为主,各层电阻率不同。土壤结构也存在垂直分层,但通常是渐变的,在测量地段附近可不考虑土壤电阻率的横向变化。

B.5.2 土壤电阻率测量通常采用四极法 (包括等距法和非等距法)或单极法 (深度变化法)。前者用于测量大范围或土壤电阻率不均匀的场地,需要测量土壤电阻率与电极间距的关系曲线,测试结果不受电极与土壤接触电阻的影响;后者用于测量小范围或土壤电阻率均匀的场地,测试结果受电极与土壤接触电阻的影响,需要测量土壤电阻率与被试电极埋深的关系曲线。

B.5.3 土壤电阻率测试结果为视在土壤电阻率,通过建立合适的等值土壤构造模型,并据此对测试数据进行分析,可得到土壤结构真实电阻率,例如可判断土壤是否存在分层结构、分层土壤电阻率和分层深度等。

B.6 高压直流接地极测试

B.6.1 高压直流接地极接地电阻测试方法原理与发电厂、变电站接地电阻测试方法原理基本相同,采用注入直流电流的电流—电压法。试验电源采用外加直流电源或利用系统直流电源,前者测试电流宜大于10A 且电流极与接地极的距离宜大于接地极任意两点间最大距离的5～10倍;后者可利用接地极线路作为电流、电压线,利用换流站地网为电流极,同时电压极与接地极的距离宜大于接地极任意两点间最大距离的15倍。

B.6.2 高压直流接地极电位分布和接触电压、跨步电压测试与发电厂、变电站基本相同,测量时除接地极附近可以用试验电源注入电流外,一般应在单极大地回路运行方式下进行或利用双极运行时流过大地的不平衡电流进行。测量电位梯度或跨步电压时,应在每个测点相互垂直的两个方向上进行,根据矢量相加得到该点电位梯度的大小和方向。

B.6.3 接地极和导流系统电流分布测试通过测量接地极和导流系统各支路电流来检查接地极各段元件电流分布是否均衡、接地极馈电元件及导流系统回路连接是否完好。电流测量仪表应采用直流互感器、直流钳形电流表、直流分流器和霍尔元件等低阻仪表,以防止接入后影响电流分布。

B.6.4 接地极最高温度测试在接地极溢流密度大、焦炭与土壤交界面处测量,一般通过伸入到检测井底部的温度计或热敏电阻测量,测量需要连续进行一段时间;直至大于接地极热时间常数;接地极湿度测试采用湿度计或湿敏电阻对接地极土壤的含水量进行测试,以确定土壤的湿度变化。

B.6.5 接地极电流对外部设施的影响可通过对这些设施的运行情况进行调查及实际测量来确定。对单极大地运行时噪声明显增大且中性点接地运行的变压器,应测量流过中性点的接地极直流电流,根据测量结果确认是否影响变压器安全运行;对地下金属管道和电缆,应测量计算是否受到腐蚀、干扰或其他影响。