DB63∕T 1750-2019 水电站（厂）防雷与接地性能测试技术规范(青海省)

ICS13.260A47DB63青海省地方标准DB63/T1750—2019水电站（厂）防雷与接地性能测试技术规范2019-06-19发布2019-09-01实施青海省市场监督管理局发布 DB63/T1750—2019目次前言................................................................................II1范围..............................................................................12规范性引用文件....................................................................13术语和定义........................................................................14水电站（厂）防雷类别划分..........................................................25接地装置测试内容与要求............................................................26接地装置参数测量要求及方法........................................................47大型接地装置特性参数测试..........................................................58土壤电阻率的测试..................................................................59测试周期..........................................................................5附录A（规范性附录）接地电阻测试方法................................................7附录B（规范性附录）架空线路杆塔测试要求和方法......................................9附录C（规范性附录）接地装置的电气完整性测试.......................................11附录D（规范性附录）场区地表电位梯度分布测试.......................................13附录E（规范性附录）接触电位差和跨步电位差测试.....................................14附录F（规范性附录）土壤电阻率的测试...............................................16 DB63/T1750—2019前言本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。本标准由青海省气象局提出并归口。本标准主要起草单位：青海省气象灾害防御技术中心。本标准参加起草单位：青海省气象局科技与预报处、国网青海省电力公司检修公司、青海大学、黄南州气象灾害防御技术中心、青海省气象干部培训学院。本标准主要起草人：欧建芳、王玉娟、杜海荣、杨成山、牛晓东、祁海霞、黄志凤、赵永业、司杨。II DB63/T1750—2019水电站（厂）防雷与接地性能测试技术规范1范围本标准规定了水电站（厂）防雷类别划分、防雷装置及接地特性参数的测试内容、要求、测试方法及测试周期等内容。本标准适用于陆上各类水电站（厂）防雷装置性能及接地特性参数测试。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T2900.73电工术语接地与电击防护GB/T21431建筑物防雷装置检测技术规范GB50057建筑物防雷设计规范GB/T50064交流电气装置的过电压保护和绝缘配合设计规范GB/T50065交流电气装置的接地设计规范GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范DL/T475接地装置特性参数测量导则NB/T35050水力发电厂接地设计技术导则3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1水电站(厂)将水流能量转换为电能的综合工程设施，又称水电厂。3.2（电力）系统接地电力系统的一点或多点的功能接地和保护接地，也叫工作接地。[GB/T2900.73,定义195-01-14]3.3保护接地为了电气安全，将系统、装置或设备的一点或多点接地。[GB/T2900.73,定义195-01-11]3.4雷电保护接地1 DB63/T1750—2019为雷电保护装置（避雷针、避雷线和避雷器等）向大地泄放雷电流而设的接地。[GB/T50065,定义2.0.4]3.5防静电接地为防止静电对易燃油、天然气贮罐和管道等的危险作用而设的接地。[GB/T50065,定义2.0.5]3.6有效接地系统变压器和发电机的中性点直接或经过小阻抗与接地装置连接的系统。[NB/T35050,定义2.0.3]3.7非直接接地系统中性点不与接地装置连接，即中性点不接地，或经过消弧线圈、电压互感器及高电阻与接地装置连接的系统。[NB/T35050,定义2.0.4]3.8高土壤电阻率土壤电阻率＞500·m时为高土壤电阻率。4水电站（厂）防雷类别划分4.1生产性建筑物划分为第二类防雷建筑物，含大坝、主厂房、副厂房、变电（开关）站、主控室、配电装置室等。4.2一般性建筑物划分为第三类防雷建筑物，含办公用房、生活区等。5接地装置测试内容与要求5.1系统和保护接地测试内容和要求5.1.1系统接地测试包括有效接地系统和非直接接地系统测试。——有效接地系统测试内容包括：a)接地变压器中性点；b)变压器中性点电抗器接地端；c)线路并联电抗器中性点电抗器接地端；d)电压互感器二次绕组；e)接地开关接地端。——非直接接地系统测试内容包括：a)直接接地的消弧线圈接地端；2 DB63/T1750—2019b)中性点电阻接地端；c)绝缘监视电压互感器一次侧中性点。5.1.2保护接地测试内容：——电机、变压器和高压电气的底座和外壳；——发电机中性点柜的外壳、发电机出线柜、封闭母线的外壳和变压器、开关柜等（配套）的金属母线槽等；——气体绝缘金属封闭开关设备的接地端子；——配电、控制和保护用的屏（柜、箱）等的金属框架；——箱式变电站和环网柜的金属箱体等；——发电站（厂）电缆沟和电缆隧道内，以及地上各种电缆金属支架等；——屋内外配电装置的金属构架和钢筋混凝土构架，以及靠近带电部分的金属围栏和金属门；——电力电缆接线盒、终端盒的外壳，电力电缆的金属护套或屏蔽层，穿线的钢管和电缆桥架等；——装有（架空地线、又称避雷线）的架空线路杆塔；——装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电气装置；——高压电气装置传动装置；——附属于高压电气装置的互感器的二次绕组和铠装控制电缆的外皮。5.1.3系统和保护接地电阻不宜超过表1所列的数值。表1接地装置的工频接地电阻系统名称接地装置特点接地电阻（）一般土壤电阻率地区R≤2000/I或R≤0.5（当I＞4000A时）有效接地系统高土壤电阻率地区R≤5仅用于高压电力设备的接地装置R≤250/I≤10高压与低压电力设备共用的接地装置R≤120/I≤4非直接接地系统地网外高压电力设备R≤30高土壤电阻率地区水电站（厂）接地系统R≤15低电压电力设备R≤4低压系统并列运行的电力设备总容量﹤100kVA时R≤10并列运行的电力设备总容量≥100kVA时R≤4向1kV及以下低压电气装置供电的高压配电电气装置R≤50/I≤4高压系统低电阻接地系统的高压配电电气装置R≤4保护配电柱接地装置R≤10注：R是季节变化的最大接地电阻，单位为欧姆（）；I是计算用流经接地装置的最大入地电流，单位为安培（A，有效值）。5.2雷电保护接地的测试内容和接地电阻值雷电保护接地的测试内容和接地电阻值的要求见表2。3 DB63/T1750—2019表2防雷装置测试内容与要求装置类别测试内容接地电阻（）接闪器引下线一般性接地装置建筑物测试方法及接地电阻要求见GB/T21431第5章的规定。雷击电磁脉冲屏蔽等电位连接电涌保护器防直击雷过电压保护而采用的所有设有接闪杆、接闪线的构架均应设集中接地装置并符合GB/T接闪杆、接闪线50064第5.4.2的规定，接地电阻≤4。应设独立的接地装置，在非高土壤电阻率地区不应超过10。在高土生产性独立接闪杆壤电阻率地区接地电阻应符合NB/T35050第3.1.7的规定。建筑物线路屏蔽和布线的电气连接符合GB50343第5.3的规定，过渡电阻≤0.2，接地电阻≤1。符合GB50057第6.3.1和6.3.4的规定，过渡电阻≤0.2，采用共电子设备等电位连接用接地装置时，接地电阻按接入设备的中要求的最小值确定。5.3防静电接地的测试内容和接地电阻要求5.3.1水电站（厂）和变电（开关）站有爆炸危险且爆炸后有可能波及站内主设备或严重影响的发供电的建（构）筑物，接地电阻不应大于30。5.3.2水电站（厂）的易燃油和天然气设施防静电接地电阻不应大于30。5.3.3露天储罐周围应设闭合环形接地体，接地电阻不应超过30（无独立避雷针保护的露天储罐不应超过10），接地点不应小于两处，接地点间距不应大于30m。架空管道每隔20m～25m应接地一次，接地电阻不应超过30。5.4架空线路杆塔的接地电阻要求5.4.1水电站（厂）内架空线路段每基杆塔的接地装置在雷季干燥时，不连避雷线的工频接地电阻不宜超过表3所列的数值。表3架空线路杆塔的工频接地电阻土壤电阻率≤100100＜≤500500＜≤10001000＜≤2000﹥2000（·m）工频接地电阻1015202530（）注：如土壤电阻率超过2000·m，接地电阻很难降低到30时，可采用6～8根总长不超过500m的放射形接地体，或采用连续伸长接地体，接地电阻不受限制。5.4.2变电（开关）站进线段杆塔工频接地电阻不应大于10。6接地装置参数测量要求及方法6.1接地电阻测量要求见NB/T35050第12.1.1条的规定。4 DB63/T1750—20196.2接地电阻测试的方法见附录A。6.3架空线路杆塔接地电阻测试要求和方法见附录B。7接地装置特性参数测试7.1接地装置特性参数测试内容及要求7.1.1接地装置的特性参数测试应包含以下内容：——电气完整性测试；——接地阻抗测试（含分流测试）；——场区地表电位梯度分布测试；——接触电位差和跨步电位差的测试。7.1.2接地装置工频特性参数测试基本要求见DL/T475第6.1条的规定。7.1.3接地装置工频特性参数测试值有效性的判断见DL/T475第6.5条的规定。7.1.4接地装置工频特性参数测试的仪器要求见DL/T475第6.6条的规定。7.1.5接地装置的电气完整性的测试方法、范围及结果判定见附录C。7.1.6接地阻抗的阻值应符合GB/T50065中4.2的有关规定，同时要根据实际情况（包括地形、地质、接地装置的大小和运行年限等）综合判断。7.1.7接地阻抗的测试方法见本标准6.2条的规定。7.1.8分流测试方法见DL/T475第6.2条的规定。7.1.9场区地表电位梯度分布测试的范围、方法及结果判断见附录D。7.1.10跨步电位差和接触电位差的允许值规定和测试方法见附录E。7.2接地装置特性参数现场测试步骤接地装置特性参数现场测试步骤如下：——根据图纸和现场确定地网的结构和尺寸；——现场踏勘，确定电位极和电流极位置；——现场布线及布置接地极；——测试回路调试，包括线路绝缘状况测试、干扰测试、回路阻抗测试；——接地阻抗测试（含分流测试）；——场区地表电位梯度分布、跨步电位差、接触电位差测试；——测试数据准确性的验证；——收线及恢复现场。注：现场安全措施需满足要求，进行安全技术交底。8土壤电阻率的测试8.1土壤电阻率测试的基本要求见DL/T475第10.1条的规定。8.2土壤电阻率的测试方法见附录F。9测试周期5 DB63/T1750—20199.1水电站(厂)建筑物、独立接闪杆等防雷装置检测间隔时间为12个月。易燃易爆露天储罐防雷装置检测间隔时间为6个月。9.2各类电气设备的接地电阻测试为交接时进行，运行期间测试间隔时间不超过2～3年，或有必要时进行。9.3水电站（厂）内架空线路杆塔的接地电阻测试为交接时进行，运行期间测试间隔时间为1年。9.4大型接地装置的交接试验应进行各项特性参数的测试，电气完整性宜每年进行一次；接地阻抗（含分流测试）、场区地表电位梯度分布、跨步电位差及接触电位差等参数，正常情况下每3年测试一次；遇有接地装置改造或其他必要时，应进行针对性测试。对于土壤腐蚀性较强的区域，应缩短测试周期。6 DB63/T1750—2019附录A（规范性附录）接地电阻测试方法A.1电流-电压表三极法电流-电压表三极测试有以下三种方法：a)直线法:电流线和电位线同方向放设的方法称为直线法，接线见图A.1。放线要求见DL/T475第6.1.2，dPG通常为0.5～0.6dCG。电位极P应在被测接地装置G与电流极C连线方向移动3次，每次移动距离约为5%dCG左右，如3次测试的结果误差≤5%即可。说明：G—被试接地装置；C—电流极；P—电位极；D—被试接地装置最大对角线长度；dCG—电流极与被试接地装置中心的距离；dPG—电位极与被试接地装置边缘的距离。图A.1电流-电压表三极法测试电极布置示意图一般在放线路径狭窄困难和土壤电阻率均匀的情况下，接地阻抗测试才采用直线法。应尤其注意使电流线和电位线保持尽量远的距离，以减小互感耦合对测试结果的影响。b)30°夹角法：如果土壤电阻率均匀，可采用dCG和dPG相等的等腰三角线，此时使θ约为30°，dCG=dPG≥2D。c)远离夹角法：通常情况下，接地装置接地阻抗的测试宜采用夹角布置的方式。θ≥45°，dPG的长度与dCG相近。接地阻抗用DL/T475式（2）修正。A.2电位降法7 DB63/T1750—2019电位降法测量接地阻抗的接线图如A.2所示。说明：G—被试接地装置；P—电位极；C—电流极；D—被试接地装置最大对角线长度；dCG—电流极与被试接地装置边缘的距离；x—电位极与被试接地装置边缘的距离；d—测试距离间隔。图A.2电位降法测试电极布置示意图流过被试接地装置G和电流极C的电流I使地面电位变化，电位极P从G的边缘开始向外移动，电流线与电位线夹角通常在45°，可以更大，但一般不小于30°，每间隔d（50m或100m或200m）测试一次P与G之间的电位差U。绘出U与x的变化曲线，曲线平坦处即为电位零点，与曲线起点间的电位差即为在试验电流下被试接地装置的电位升高Vm，接地装置的接地阻抗值Z由DL/T475式（1）确定。如果电位降曲线的平坦点难以确定，则可能是受被试接地装置或电流极C的影响，考虑延长电流回路；当地下情况复杂，可考虑以其他方法来测试和校验。8 ABDB63/T1750—2019附录B（规范性附录）架空线路杆塔测试要求和方法B.1一般要求水电站（厂）内架空线路杆塔接地装置的接地阻抗测试的一般要求如下：a)杆塔接地阻抗测试采用三级法。b)运行输电线路通常存在工频干扰，测试电流宜大于100mA，以保证测试的有效性和准确性。c)杆塔接地装置的接地阻抗及测试回路存在一定感性分量，测试仪器的输出电流宜为40HZ～60HZ的标准正弦波。d)测试应遵守现场安全规定，雷云在杆塔上方活动时应立即停止测试，并撤离测试现场。B.2测试方法三极法测试架空线路杆塔接地装置示意图见图B.1。杆塔接地装置的最大对角线长度为D，当被测杆塔接地装置有射线时，D取射线长度L。说明：G—被试杆塔接地装置；P—电位极；C—电流极；L—杆塔接地装置的最大射线长度；dCG—电流极与杆塔接地装置边缘的距离；dPG—电位极与杆塔接地装置边缘的距离。图B.1架空线路杆塔接地装置的接地阻抗测试示意图测试杆塔的接地阻抗前，应拆除被测杆塔的所有接地引下线，即把杆塔塔身与接地装置的电气连接全部断开，并将各接地引下线短接。测试方式视放线路径实际情况确定，放线路径狭窄，采用直线法，否则采用夹角法。具体要求见DL/T475第7.2.2的规定。9 DB63/T1750—2019B.3注意事项三级法测试杆塔接地装置接地阻抗的注意事项如下：a)应避免把测试用的电位极和电流极布置在接地装置的射线上面，且不宜与接地接地装置的放射延长线同方向布线。b)当接地阻抗实测值与以往的测试结果相比有明显的增大或减小时，应改变电位极和电流极的布置方向，或增大防线的距离，重新测试。c)采用图B.1所示的三端子接地电阻测试仪时，应尽量缩短接地极接线端子C2和P2与接地装置之间引线的长度。10 BCDB63/T1750—2019附录C（规范性附录）接地装置的电气完整性测试C.1方法首先选定一个很可能与主地网连接良好的设备的接地引下线为参考点，再测试周围电气设备接地部分与参考点之间的直流电阻。如果开始即有很多设备测试结果不良，宜考虑更换参考点。C.2测试的范围不同场所的接地装置电气完整性测试的范围分别如下：a)变电（开关）站的接地装置：1)各个电压等级的场区之间；2)各高压和低压设备，包括构架、分线箱、汇控箱、电源箱之间；3)主控机内部各接地干线，场区内和附近的通信及内部各接地干线之间；4)独立接闪杆与主地网之间；5)其他必要部分与主地网之间。b)水电站（厂）的接地装置：1)局部地网和主地网之间；2)厂房与主地网之间；3)各发电机单元与主地网之间；4)每个单元内部各重要设备及部分、接闪杆、油库、大坝，以及其他必要的部分与主地网之间。C.3测试中应注意的问题测试中应注意减小接触电阻的影响。当发现测试值在50m以上时，应反复测试验证。C.4测试仪器测试宜采用导通测试仪，仪器的分辨率不大于1m，准确度不低于1.0级。也可借鉴直流电桥的原理，在被试电气设备的接地部分与参考点之间加恒定直流电流，再用高内阻电压表测试由该电流在参考点通过接地装置到被试设备的接地部分这段金属导体上产生的电压降，并换算到电阻值。采用其他方法时应注意扣除测试引线的电阻。C.5测试结果的判断和处理测试结果判断和处理如下：a)状况良好的设备测试值应在50m以下；11 DB63/T1750—2019b)50m～200m的设备状况尚可，宜在以后例行测试中重点关注其变化，重要的设备宜在适当的时候检查处理；c)200m～1的设备状况不佳，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；d)1以上的设备与主地网未连接，应尽快检查处理；e)独立接闪杆的测试值应在500m以上，否则视为没有独立；f)测试中相对值明显高于其他设备，而绝对值又不大的，按状况尚可对待。12 CDDB63/T1750—2019附录D（规范性附录）场区地表电位梯度分布测试D.1测试方法接地装置如图D.1施加试验电流后，将被试场区合理划分，场区地表电位梯度分布用若干条测试线表述。测试线根据设备数量、重要性等因素布置，线的间距通常在30m左右。在测试线路径上中部选择一根与主地网连接良好的设备接地引下线为参考点，从测试线的起点，等间距（间距d通常为1m或2m）测试地表与参考点之间的电位V，直至终点，测试示意见图D.1。绘制各条V-x曲线，即场区地表电位梯度分布线。说明：P—电位极；d—测试间距。图D.1场区地表电位梯度分布测试示意图´当间距d为1m时，场区地表电位梯度分布曲线上相邻两点之间的电位差UT按DL/T475式（7）折算得到实际系统故障时的单位场区地表电位梯度UT。电位极P可采用铁钎，如果场区是水泥路面，可采用包裹湿抹布的直径20cm的金属圆盘，并压上重物。测试线较长时，应注意电磁感应的干扰。D.2测试结果的判定状况良好的接地装置的场区地表电位梯度分布曲线表现比较平坦，通常曲线两端有些抬高；有剧烈起伏或突变通常说明接地装置状况不良。当该接地装置所在的有效接地系统的最大单相接地短路电流不超过35kA时，折算后得到的单位场区地表电位梯度通常在20V/m以下，一般不超过60V/m，如果接近或超过80V/m则应尽快查明原因予以处理解决。当该接地装置所在的有效接地系统的最大单相接地短路电流超过35kA时，折算后参照以上原则判断测试结果。13 DB63/T1750—2019DE附录E（规范性附录）接触电位差和跨步电位差测试E.1接触电位差和跨步电位差允许值规定E.1.1在有效接地系统中的允许值当电网发生单相接地或同点两相接地故障时，产生的接触电位差和跨步电位差不应超过式（E.1）和式（E.1）计算所得的数值：••••••••••••••••••••••••(E.1)••••••••••••••••••••••••(E.2)式中：Ut—接触电位差允许值（V）；Us—跨步电位差允许值（V）；ρs—地表层的电阻率（·m）；Cs—表层衰减系数；ts—接地故障电流持续时间。E.1.2在非直接接地系统中的允许值当电网发生单相接地故障后，当不迅速切除故障时，产生的接触电位差和跨步电位差不应超过式（E.3）和式（E.4）计算所得的数值：••••••••••••••••••••••••(E.3)••••••••••••••••••••••••(E.4)E.2接触电位差和跨步电位差的测试接地装置如图A.2施加实验电流后，根据图E.1在场区边缘和运行人员经常接触的隔离开关、操作箱和构架等设备处进行测量接触电位差。测试电极可用铁钎紧密插入土壤中，如果场区是水泥路面，可采用包裹湿布的直径20cm的金属圆盘，并压上重物。以待测设备为圆心，在半径1.0m的圆弧上，选取3～4个不同方向测试，找出接触电位差最大值，按式（E.5）计算出最大入地电流下的实际接触电位差Us，并与本标准中规定的允许值进行比较判断。14 DB63/T1750—2019••••••••••••••••••••••••(E.5)式中：Ut—接触电位差实际值（V）；U’t—接触电位差测量值（V）；Is—被测接地装置内系统单相接地故障电流；Im—注入地网的测试电流。图E.1接触电位差、跨步电位差测试示意图根据图E.1测试设备的跨步电位差，测试电极的处理与接触电位差测试相同，在场区边缘、重要通道处等区域测试跨步电位差。选择一个测量点，并以该点为圆心，在半径1.0m的圆弧上，选取3～4个不同方向测试，找出跨步电位差最大值，按式（E.6）计算出最大入地电流下的实际跨步电位差Ut，并与本标准中规定的允许值进行比较判断。••••••••••••••••••••••••(E.6)式中：Us—跨步电位差实际值（V）；U’s—跨步电位差测量值（V）；Is—被测接地装置内系统单相接地故障电流；Im—注入地网的测试电流。15 DB63/T1750—2019FE附录F（规范性附录）土壤电阻率的测试F.1测试方法F.1.1四极等距法或称为Wenner法，布线如图F.1所示，4个测试电极位于同一深度的一条直线上，两电极之间的距离ɑ不小于电极埋设深度h的20倍。实验电流流入外侧两个电极，接地电阻测试仪通过实验电流和内侧两个电极间的电位差得到R。视在土壤电阻率通过式（F.1）得到。••••••••••••••••••••••••(F.1)式中：ρ—视在土壤电阻率（·m）；ɑ—两电极之间的距离（m）；R—电阻（）。说明：ɑ—两电极之间的距离（m）；h—电极埋设深度（m）。图F.1四极等距法测试土壤电阻率示意图F.1.2四极非等距法或称Schlumberger-Palmer法。当电极间距相当大时，四极等距法内侧两个电极的电位差迅速下降，通常仪器测不出或测不准如此低的电位差。电位极的布置如图F.2所示，电位极布置在相应的电流极附近，可升高所测的电位差值。如果电极的埋深h与其距离ɑ和b相比较很小，土壤电阻率通过式（F.2）得到。••••••••••••••••••••••••(F.2)式中：ρ—视在土壤电阻率（·m）；16 DB63/T1750—2019ɑ—电流极与电位极之间的距离（m）；b—两电位极之间的距离（m）；R—电阻（）。说明：ɑ—电流极与电位极之间的距离（m）；b—两电位极之间的距离（m）；h—电极埋设深度（m）。图F.2四极非等距法测试土壤电阻率示意图F.1.3测试要求及结果处理测试电极宜用直径不小于1.5cm的圆钢或∠25mm×∠25mm×∠4mm的角钢，其长度均不小于40cm.被测场地土壤中的电流场的深度，及被测土壤的深度，与极间距离ɑ有密切关系。当被测场地的面积较大时，极间距离ɑ也相应地增大。在各级电极间距时得出的一组数据即为各视在土壤电阻率，以该数据与间距的关系绘成曲线，即可判断该地区是否存在多种土壤层或是否有岩石层，还可判断其各自的电阻率和深度。为了得到较合理的土壤电阻率的数据，宜改变极间距离ɑ，求得视在土壤电阻率ρ与极间距离ɑ之间的关系曲线ρ=ƒ(ɑ)，极间距离的取值可为5m、10m、15m、20m、30m、40m等，最大的极间距离ɑmax一般不宜小于拟建接地装置最大对角线。当布线空间路径有限时，可酌情减少，但至少达到最大对角线的2/3。17 DB63/T1750—2019参考文献[1]李谦著.2013.电力系统接地网特性参数测量与应用.北京：中国电力出版社[2]GB/T17949.1接地系统的土壤电阻率、接地阻抗和地面电位测量导则[3]GB50071小型水力发电站设计规范[4]NB/T35011水电站厂房设计规范_________________________________18