摘要:本文针对接地装置特性参数测量的行业需求,结合DL/T 2553-2022《接地装置特性参数测量导则》的核心条款,系统梳理了土壤电阻率测试、接地参数测量、接地系统测试的全流程操作规范,分析了测试中的常见问题与解决方案,为电力行业接地装置检测作业提供符合标准要求的技术指引,可作为输变电工程验收、预防性试验、接地系统改造的参考依据。
在“双碳”目标驱动下,我国新能源并网规模持续扩大,2025年全国非化石能源发电装机占比已达53%【2】,输变电网的安全运行要求进一步提升。接地装置作为保障电力设备绝缘安全、泄漏故障电流、降低雷击及过电压危害的核心设施,其特性参数的准确性直接关系到电网运行可靠性。根据中国电力企业联合会《2025年电力工业运行分析报告》统计,2024年全国配网故障中37.2%由接地装置失效引发,其中62%的失效事故可通过规范的前置检测提前排查。为统一接地装置特性参数的测试方法、降低测量误差,*能源局2022年发布《接地装置特性参数测量导则》(DL/T 2553-2022),替代了原有分散在不同规程中的测试要求,为接地装置的验收、运维、改造提供了统一的技术依据。本文基于DL/T 2553-2022的核心条款,结合行业测试实践,系统梳理接地参数测量的全流程规范,为电力行业从业者提供技术参考。
一、应用场景导入
接地装置特性参数测量是接地系统全生命周期管理的核心环节,主要覆盖以下四类应用场景:
第一类是新建输变电工程竣工验收场景。按照DL/T 2553-2022第4.1条要求,110kV及以上变电站、±800kV及以下换流站、35kV及以上新能源场站的接地系统在投运前必须完成全项接地参数测量,包括土壤电阻率、接地阻抗、接触电位差、跨步电位差等核心指标,测试结果合格后方可并网运行。
第二类是预防性试验场景。根据《电力设备预防性试验规程》(DL/T 596-2021)要求,110kV及以上变电站接地系统测试周期不超过6年,35kV变电站不超过10年,沿海高腐蚀区域、直流接地极的测试周期缩短至2年,通过周期性检测及时发现接地极腐蚀、均压网断裂、接地引下线松动等隐患。
第三类是故障溯源与改造验收场景。当发生雷击损坏设备、接地短路引发保护误动等故障时,需第一时间开展接地系统测试,排查接地装置失效原因;接地系统改造完成后,需按照DL/T 2553-2022的要求开展全项测试,验证改造效果。
第四类是特殊工况专项检测场景。针对直流特高压换流站接地极、沿海风电基地接地网、轨道交通牵引站接地系统等特殊场景,需根据运行工况开展季节性检测,比如雨季、冻土层消融期分别开展土壤电阻率测试,评估不同环境下接地参数的波动情况。
二、设备准备与检查
DL/T 2553-2022对测试设备的性能、校准要求作出了明确规定,现场作业前需完成以下准备与检查工作:
首先是测试设备选型匹配。根据测试需求配置对应设备:土壤电阻率测试需选用支持四极法测量的测试仪,测量范围覆盖0.1Ω·m~10000Ω·m,基本误差不超过±3%;接地阻抗测试需选用支持异频法测量的测试仪,频率覆盖40Hz~60Hz,测试电流不小于10A,基本误差不超过±5%;接触电位差、跨步电位差测试需配置1500Ω标准模拟人体电阻,电压测量精度不低于0.1mV。
其次是设备校准状态核查。所有测试设备需在计量校准有效期内,按照《接地电阻表检定规程》(JJG 366-2004)要求,接地电阻测试仪、土壤电阻率测试仪的校准周期不超过1年,测试前需确认设备校准证书的有效性,严禁使用超期未校准的设备开展检测作业。
第三是设备外观与功能检查。作业前需检查设备外壳无破损、接线端子无氧化锈蚀,测试线缆绝缘层无开裂、破损,导通电阻不超过0.5Ω;开机完成设备自检,确认设备无故障告警,可通过标准电阻试片开展设备比对测试,确认测试误差在允许范围内。
第四是现场环境核查。测试前需排查测试区域的地下管线、其他接地装置的分布情况,避免电流极、电压极布线路径与金属管线重合;同时记录现场环境温度、湿度、土壤含水率,若土壤处于冻土层、地表积水状态,需调整测试时间,避免环境因素导致测试数据失真。
三、标准操作流程
DL/T 2553-2022对接地参数测量的流程、操作要点、数据处理作出了统一规范,标准操作流程分为以下5个步骤:
第一步是前期勘察与方案编制。作业前收集被测接地装置的设计图纸、历史测试数据、地下管线分布资料,确定电流极、电压极的布线路径,明确测试项目、测试方法、人员分工;针对大型接地网(占地面积超过1万㎡)需编制专项测试方案,经运维单位审核通过后方可开展作业。
第二步是土壤电阻率测试。按照DL/T 2553-2022第5.2条要求,优先采用四极等距法(温纳法)开展测试,极间距取被测接地装置*大对角线长度的1/2~2倍,测试深度与极间距相等;针对土壤分层明显的区域,采用四极不等距法测试不同深度的土壤电阻率,建立土壤分层模型,测试数据重复测量不少于3次,偏差不超过5%时取平均值作为*终结果。若测试区域存在杂散电流干扰,可适当增大测试电流,或采用异频法测试,排除工频干扰的影响。
第三步是接地阻抗测试。针对小型接地装置(接地极长度不超过10m)可采用三极法测试,电流极埋设距离不小于接地极长度的4倍,电压极位于电流极与被测接地装置之间0.618倍位置;针对大型接地网需优先采用异频法测试,测试频率选择45Hz、55Hz的非工频频率,电流极埋设距离不小于接地网*大对角线长度的5倍,若受现场条件限制无法满足布线距离要求,可采用四极法测量,消除引线互感带来的误差。测试电流不小于5A,重复测试不少于3次,极差不超过3%时取平均值作为实测值,再按照DL/T 2553-2022附录B的要求对布线误差、季节因素进行修正,得到*终的接地阻抗值。
第四步是接触电位差、跨步电位差测试。测试前向被测接地网注入不小于10%额定短路电流的测试电流,采用1500Ω模拟人体电阻,分别测量设备架构接地点与相邻地面的电位差(接触电位差)、人行道区域步距0.8m两点之间的电位差(跨步电位差),每个测试点重复测量3次,取*大值作为测试结果,同时记录测试点的位置、地面材质等附属信息。
第五步是数据整理与报告编制。测试完成后对所有数据进行复核,排除异常数据,按照DL/T 2553-2022附录C的要求编制测试报告,报告需包含测试方法、布线图、测试设备信息、环境参数、测试数据、误差修正过程、结果判定等内容,测试人员、审核人员签字确认后存档。
四、常见问题与解决方法
结合DL/T 2553-2022的实施实践,接地系统测试中常见的问题及解决方案如下:
第一类问题是测试数据重复性差、偏差超过10%。该问题的主要诱因包括测试区域存在杂散电流干扰、布线路径与地下金属管线重合、测试接触电阻过大。对应的解决方法为:调整电流极、电压极的布线路径,避开地下金属管线;采用异频法测试,或增大测试电流至10A以上,消除杂散电流的干扰;打磨测试极与接地引下线的接触点,降低接触电阻至0.1Ω以下。
第二类问题是土壤电阻率测试数据离散性大。该问题主要由土壤分层不均匀、极间距设置不合理导致。对应的解决方法为:采用四极不等距法测试不同深度的土壤电阻率,参考《接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则 *部分:常规测量》(GB/T 17949.1-2000)的要求建立土壤分层模型,拟合得到不同深度的土壤电阻率值,避免单一极间距测试带来的误差。
第三类问题是大型接地网接地阻抗测试结果偏小。该问题的核心原因是电流极埋设距离不足,导致测试电流通过周边其他接地装置分流,测量值低于实际值。对应的解决方法为:严格按照DL/T 2553-2022的要求设置电流极距离,不小于接地网*大对角线长度的5倍;若现场条件受限无法满足布线要求,可采用电位降法测量不同电压极位置的电位曲线,通过曲线拐点确定真实的接地阻抗值。
第四类问题是接触电位差、跨步电位差测试值超标。该问题的诱因包括接地阻抗超标、均压网敷设不符合设计要求、地表土壤电阻率过低。对应的解决方法为:复测接地阻抗,确认接地网是否存在腐蚀、断裂等缺陷;检查均压网的导通性、敷设间距,若均压网不符合要求及时整改;若均压网正常、接地阻抗合格,可采用铺设沥青等高阻路面的方式,降低人员暴露风险。
五、安全注意事项
接地装置特性参数测量多在运行中的变电站、户外旷野开展,需严格遵守电力作业安全规范,主要注意事项如下:
首先是作业人员安全防护。作业人员需严格遵守《电业安全工作规程 发电厂和变电站电气部分》(DL 408-2018)的要求,佩戴安全帽、绝缘鞋,高空作业时佩戴安全带;测试过程中安排专人警戒,严禁无关人员进入电流极周围10m范围内,防止跨步电压伤人;雷暴天气、雨天严禁开展户外测试作业,防止雷击、触电事故。
其次是设备与涉网安全。测试线缆的绝缘等级需高于测试电压等级,测试电压为100V时线缆绝缘等级不低于220V;在运行中的变电站开展测试时,测试设备与运行设备的安全距离符合电压等级要求,10kV设备不小于0.7m,110kV设备不小于1.5m,220kV设备不小于3m;严禁将测试接线误接至运行设备的二次回路,防止引发保护误动、设备跳闸事故。
第三是特殊场景作业安全。在直流换流站接地极周边开展测试时,需确认接地极处于无电流注入状态,防止直流跨步电压伤人;在沿海滩涂、山区等复杂地形开展布线作业时,需采取防坠落、防淹溺的防护措施,确保作业人员安全。
六、维护保养建议
规范的维护保养可有效延长测试设备的使用寿命,保障测试数据的准确性,主要保养要求如下:
首先是日常存储管理。测试设备需存储在温度-10℃~40℃、相对湿度不超过85%的干燥通风环境中,避免接触腐蚀性气体、液体;测试线缆需盘绕存放,弯折半径不小于线缆直径的10倍,避免过度弯折导致绝缘层破损、线芯断裂。
其次是定期校准与核查。每年将测试设备送至具备CNAS资质的计量机构开展校准,确保测试误差在允许范围内;每季度开展一次设备功能核查,采用标准电阻试片测试设备的测量误差,若误差超过允许范围及时送修,避免不合格设备投入使用。
第三是使用后保养。每次现场作业完成后,及时清理测试极上的泥土、氧化层,擦拭设备表面的灰尘、水渍,检查接线端子的紧固情况,若端子出现氧化、松动及时更换;长期存放的设备需每3个月开机通电一次,每次通电时间不少于30分钟,避免内部元器件受潮损坏。
七、实战案例分享
2025年国网某省电力公司对省内12座220kV变电站开展接地装置周期性检测,本次检测严格按照DL/T 2553-2022的要求执行,取得了良好的隐患排查效果。
本次检测的被测对象包括3座沿海区域220kV变电站、6座内陆变电站、3座山地变电站,测试项目覆盖土壤电阻率测试、接地阻抗测试、接触电位差与跨步电位差测试、接地引下线导通测试。测试过程中采用异频接地阻抗测试仪,针对沿海区域变电站的接地网*大对角线长度普遍超过300m的情况,将电流极埋设距离设置为1600m,满足DL/T 2553-2022要求的5倍对角线长度标准,同步采用骜飞高压电缆接地状态带电评估系统对站内所有出线电缆的接地系统进行带电检测。
测试结果显示,1座沿海220kV变电站的接地阻抗实测值为0.56Ω,超过设计要求的≤0.5Ω,较2022年的测试值0.38Ω上升47%。随后对该站开展土壤电阻率复测,发现站区地下3m~5m深度的土壤电阻率较2022年下降28%,接地极腐蚀率达32%,是导致接地阻抗超标的核心原因。运维单位随后对该站接地网的腐蚀区域进行更换,采用厚度0.8mm的铜覆钢接地极,改造完成后复测接地阻抗为0.42Ω,符合标准要求。同时通过带电接地系统测试发现3回110kV出线电缆的接地引下线松动,及时紧固后消除了隐患。
本次项目共排查出接地装置隐患17项,整改完成后所有变电站的接地装置特性参数全部符合DL/T 2553-2022的要求,该案例被纳入国网某省电力公司2025年接地系统运维典型案例库,为同类型接地装置的检测与改造提供了参考。
参考文献
【1】 *能源局. 接地装置特性参数测量导则(DL/T 2553-2022)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2022.
【2】 中国电力企业联合会. 2025年电力工业运行分析报告[R]. 北京: 中国电力企业联合会, 2025.
【3】 *能源局. 电力设备预防性试验规程(DL/T 596-2021)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2021.
【4】 *市场监督管理总局. 接地电阻表检定规程(JJG 366-2004)[S]. 北京: 中国计量出版社, 2004.
【5】 *标准化管理委员会. 接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则 *部分:常规测量(GB/T 17949.1-2000)[S]. 北京: 中国标准出版社, 2000.
【6】 *能源局. 电业安全工作规程 发电厂和变电站电气部分(DL 408-2018)[S]. 北京: 中国电力出版社, 2018.