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1、ICS01.040.29CCSF24D1.中华人民共和国电力行业标准D1./T2662023代替D1./T2662012接地装置冲击特性参数测试导则Guideformeasurementofimpulsegroundinggridparameters2023-05-26波布2023-11-26实施国家能源局发布目次前言111范围I2规范性引用文件13术语和定义14基本要求25测试项目36试验要求7附录A（资料性）接地参数实地测量9附录B（资料性）电流极采用多级法测量12附录C（资料性）冲击电流法测量垂直接地体接地阻抗13附录D（资料性）地网电位不均对人员及二次设备影响15本文件按照GB/T1.
2、1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。本文件代替D1./T2662012接地装置冲击特性参数测试导则，与D1./T2662012相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下：一增加了对变电站地网冲击电流作用下站内跨步电压、电位分布、二次设备反击电压的测量。一一增加了对垂直接地体和大型水平接地网的测试，给出了具体测量方法。增加了在冲击电流作用下，地中电位分布的情况以及如何测量零电位点的方法。增加了对测量中存在的干扰问题做出的预防措施。请注意本文件的某些内容有可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国电力企业联合会提出。本文件由电力行业
3、高压试验技术标准化技术委员会（D1./TC14）归口。本文件起草单位：国网四川省电力公司电力科学研究院、中国电力科学研究院有限公司、淮安苏达电气有限公司、国网吉林省电力有限公司电力科学研究院、重庆大学、国网江苏省电力公司电力科学研究院、中国南方电网有限责任公司超高压输电公司检修试验中心、国网四川省电力公司乐山供电公司、国网四川省电力公司超高压分公司、成都恒锐智科数字技术有限公司。本文件主要起草人：张榆、杨琳、李建明、罗东辉、丁玉剑、姚修远、王朔、谢施君、马俊超、李洪春、王有元、邓军、刘睿、张晨萌、聂鸿宇、廖文龙、廖钧、王乃会、赵科、穆舟、夏亚龙、李晏。本文件及其所代替文件的历次版本发布情况为：
4、2012年首次发布为D1./T2662012;本次为第一次修订。本文件在执行过程中的意见或建议反馈至中国电力企业联合会标准化管理中心（北京市白广路二条一号，100761）。接地装置冲击特性参数测试导则1范围本文件规定了接地装置冲击特性参数测试基本要求、测试项目、试验要求等。本文件适用于发电厂、变电站和输电线路杆塔接地装置状态评估以及新建接地装置验收测试。通信设施、建筑物等其他接地装置冲击特性参数测试可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适
5、用于本文件。GB268612011电力安全工作规程高压试验室部分GB/T500652011交流电气装置的接地设计规范D1./T475-2017接地装置特性参数测量导则3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1接地极groundingelectrode埋入地中并直接与大地接触的金属导体。3.2接地线groundingwire联接电力设备接地部位与接地体或中性线之间的金属导体，也称接地引下线。3.3接地装置groundingdevice接地体与接地引下线的总和。3.4独立接地体independentgroundingelectrode避雷针、杆塔等独立电气设备的接地体。3.5大型接地装置Iar
6、gegroundingdevice110kV及以上变电站接地装置、装机容量200MW以上火电厂和水电厂接地装置或等效面积5000ina以上的接地装置。3.6冲击接地阻抗groundingimpulseimpedance冲击电流作用下接地装置对远方电位零点的阻抗。数值上为接地装置与远方电位零点间的电位差与通过接地装置流入地中的冲击电流的比值。3.7冲击接地电阻groundingimpulseresistance根据通过接地极流入地中冲击电流求得的接地电阻（接地极上对地电压的峰值与电流的峰值之比）。3.8冲击电位梯度impulsepotentialgradient当冲击电流或试验电流流入接地装置时
7、，被试接地装置场区地表面形成的电位梯度。3.9冲击反击电位impulsebackflashoverpotential当冲击电流或试验电流流入接地装置时，二次设备接地处与电源线、信号线之间的冲击电位升高值。3.10电流极currentelectrode在测量接地装置冲击特性参数时，形成电流回路设置的供冲击电流流入大地的接地极。3.11电压极potentialelectrode在测量接地装置冲击特性参数时，测试参考电位布置的接地极。4基本要求4.1 测试内容4.1.1 接地装置冲击特性参数测试应包括下列内容：a）电气完整性测试；b）冲击接地阻抗（冲击接地电阻）测试；C）冲击电位梯度测试：d）冲击反
8、击电位测试。4.1. 2输电线路杆塔接地装置冲击特性参数测试应包括接地阻抗测试及电位梯度测试。4.1.3冲击特性参数应包括冲击接地暂态分量及阻性分量，阻性分量可代替常规工频接地参数测量数据，见附录A。4.2 测试环境接地装置状况评估和验收测试宜选在干燥季节，高原冻土区应在土壤冻结时进行，不应在雨后、雪后立即进行。4.3 测试周期电厂和变电站接地装置电气完整性测试应每年一次；冲击接地阻抗、冲击电位梯度、反击电位等参数的测试宜6年一次。遇有接地装置改造或外力破坏时，应进行针对性测试。输电线路杆塔接地装置宜23年测试一次。4.4 测试结果评估接地装置冲击特性参数评估应包括下列内容：a）接地装置电气完
9、整性应良好；b）场区地表冲击电位梯度不应危及人员及设备安全；c）校核到IOkA电流下的冲击反击电位不应超过5000V。5涌试项目5.1 电气完整性测试5.1.1 测试范围a）变电站接地装置：各电压等级场区之间，各高压和低压设备之间，包括构架、分线箱、汇控箱、电源箱等；主控及内部各接地干线，场区内和附近的通信及内部各接地干线，独立避雷针及微波塔与主地网之间，以及其他必要部分与主地网之间。b）电厂接地装置：除变电站内容同上外，还应测试其他局部接地网与主接地网之间；厂房与主地网之间；各发电机单元与主地网之间；每个单元内部各重要部分、设备之间，避雷针，油库，水电厂大坝以及其他必要的部分与主地网之间。5
10、.1.2 参考点选定按照D1./T475-2017选取参考点，大型变电站宜选择主变压器或避雷器接地点作为参考点，分区接地电网应测试周围电气设备接地部分与参考点之间的直流导通电阻。当有设备测试结果不良时，应更换参考点。5.1.3 测试仪器测试宜选用导通性测试仪，电流不低于5A,仪器分辨率为ImQ,准确度不低于1.0级。5.1.4 测试中应注意问题测试中应减小接触电阻影响。当直流导通电阻测试值在50m2以上时，应反复测试验证。5.1.5 测试结果判断和刘理测试结果判断和处理如下：a）直流导通电阻测试值在50m以下的设备状况良好；b）直流导通电阻测试值为50200m2的设备状况尚可，应在以后例行测试
11、中重点关注变化，重要的设备应在适当时间检查处理；c）直流导通电阻测试值为200m21。的设备状况不佳，对重要设备宜检查处理，其他设备宜在适当时间检查处理；d）直流导通电阻在IQ以上的设备与主地网连接有缺陷，应检查处理。5.2 冲击接地阻抗测试5.21 Ot对于运行中的接地装置，不允许有高幅值冲击电流流入，宜采用冲击小电流法测试接地装置的冲击特性参数。试验电源可采用冲击电流发生器，冲击电流波形参数中，波头时间宜为1IoUs,波尾宜为20100s,幅值宜为5500A。冲击电流发生器采用直流电源或220V交流电源供电。5.22 2测回路布置测试回路电压极导线应采用双屏蔽线。电流极与被测试接地装置边缘
12、距离应为被测试接地装置最大对角线长度的23倍，土壤电阻率均匀时可取2D,土壤电阻率不均匀时可取3D,也可用三角布置，见附录B。测量回路宜避开河流、湖泊；宜远离地下金属管路和运行中的输电线路，避免与之长段并行,与之交叉时应垂直跨越；应减小电流极导线与电压极导线之间互感的影响。5.22.1 击电流作用下接地体接地Ifi抗的测垂直接地体、水平接地体在冲击电流作用下的接地阻抗的测量采用电位降远离法，试验线路布置如图1所示。E一独立垂直接地体或水平接地体；C电流极；P-电压极，测量冲击电位升图1垂直接地体、水平接地体接地阻抗测试接线示意图试验中，用示波器记录电压极上冲击电位升及主回路放电电流。电压极测试
13、连接导线应选择屏蔽线。测量放电时，根据各点冲击电位升及主网路的冲击电流可计算垂直接地体冲击接地阻抗，并得到冲击电流作用下电位分布。电压极P应在垂直接地体E与电流极C之间的连线上前后移动，在电位梯度为0位置测量。测试时，采用不同充电电压等级依次进行35次试验，取平均值为测试结果。5.22.2 击电流作用下水平接地体接地阻抗测大地网冲击电流作用下接地电阻的测量回路如图2所示，测量方法为三极法，见附录B。测量放电时，根据各点冲击电位升及主回路的冲击电流可计算接地网等值接地阻抗，并得到接地网冲击电流作用下冲击电位分布情况。电压极P点与被测试接地装置边缘距离宜取接地网对角线长度的1.5倍。5.2.5冲击
14、法测量接地阻抗冲击电流下接地装置电感不应忽略，应采用将电阻和电感值分离的算法。第一次分解电流信号的角频率为O,阻抗测量值为Z,另一次分解电流信号的角频率为k(k为非零整数)，测得的阻抗值为Z2按式(1)确定Z1=IR+jo1.Z2=R+jko1.(2)式中R接地网的电阻，;1.接地网的电感，Ho由式(1)、式(2)可得R=W臣卜Z)(k2l)(3)1.=N(ZZ)Q叱)a(4)冲击接地阻抗表征频率宜采用50Hz,便于与阻性分量进行比较。5. 2.6冲击接地电阻测量工程中也可采用冲击接地电阻值整体表征接地装置在冲击电流作用下的冲击特性，基于测量数据(注入冲击电流峰值、接地极上冲击电压峰值)计算接
15、地装置冲击接地电阻R,可按式(5)确定R=VZI2(5)式中R冲击接地电阻，Q;V2冲击电压峰值，V;1,冲击电流峰值，Ao5. 2.7测量回路接入对测量的影响冲击电流法测量接地阻抗时，电流极的长导线应平直布置，应避免导线绕圈形成较大的回路电感。测量中宜避免使接到电流极的长导线与电压测量极的导线平行，宜使电压测量极导线与各个电流极之间呈现大于60的无交叉放置。冲击电流法测量杆塔接地体在冲击电流作用下得到的电压、电流波形如图3所示。实测事例见附录C。图3冲击电流法测量接地阻抗时的电压、电流波形5.3场区冲击电位分布测试5.3.1地中冲击电位分布在均匀土壤中，当冲击电流从接地体电流注入点流入，从电
16、流极流出时，接地极电位分布如图4所示。以接地体电流注入点为参考点,测得周围电位分布的实测结果如图5所示。接地体电流注入点与电流极之间零电位点，可采用绘图方式找出。dg一接地体电流注入端E点和电流极C点直线上场区电位点到电流注入点的距离d3困拒迦鹭测试结果宜以冲击电流I为IokA校核。5.3.2冲击电位分布测，按图6布置接线，充电至预先设定试验电压后自动触发放电，使得流入接地体的电流为I。图6冲击电位分布测量示意图以被测接地体电流注入点为参考点，将冲击测量仪器的电压极插入离参考点0.8m处，测得0.8m处对接地体电流注入点的电位差，再测得1.6m处对接地体电流注入点的电位差，依次类推，测量2.4
17、m、3.2m、4.0m、4.8m、5.6m对接地体电流注入点的电位差，以后再以每5m测量一次，直到接地网的边缘，测量各个点对接地体电流注入点的电位。这一方向完成后，再在另一方向按上面的方法完成测量。根据试验数据绘出地网各方位的地表电位分布图。当站外一级塔与站内接地网直接连接时，宜以杆塔接地为冲击电流注入点，测量站内地表电位分布情况。5. 3.3冲击跨步电压计算计算冲击跨步电压采用差分方程法。对地网两点之间最大电位差U,应乘以系数K算出接地体流过大电流I的实际电位差。在电位分布图上可得到任意相距0.8m两点间的冲击跨步电压U1=K(U4-U)(6)式中U,任意相距0.8m两点间的实际冲击跨步电压
18、，V;U4-U一任意相距0.8m两点间测量的电压差，V;K一系数，其值等于Im/1。5.4地网冲击电流作用下站内二次设备反击电压测试方法地网冲击电流作用下，用数字示波器测量设备外壳地电位与二次设备电源零线端之间的电压差，并校核到10kA电流下的电压不应超过5000V。地网电位不均对人员及二次设备的影响见附录D。6试验要求6.1试验电压测试大型接地装置的冲击特性参数，试验电压宜在23kV,对于输电线路杆塔等独立接地体，试验电压可用500100OVo6. 2测量回路布置测量回路布置见5.2.2。7. 3电流极和电压极电流极和电压极应符合下列规定：a)大型接地装置电流极宜采用直径32mm、长度为80
19、0100Omm的角钢610根，电流极制作示意图如图7所示。选择在土壤电阻率低的位置垂直打入地下700800mm.对于输电线路杆塔等独立接地体，可用12根角钢打入，每根角钢用接地铜线并联连接。b)可采用人工接地极或利用高压输电线路铁塔作为电流极，但应注意避雷线分流影响。C)电流极电阻偏高时，降阻可采用多个电流极并联或向周围浇水方式。d)电压极应用长度为800100Omm的1根角钢紧密插入土壤中，深度为300500mm。6.4 试验电流注入HOkV以上变电站等大型接地装置冲击特性参数测试时，试验电流注入点宜选择单相接地短路电流大的场区里、电气导通测试中结果良好的设备接地引下线处。小型接地装置的测试
20、可根据情况参照确定。6.5 接地用抗泅试干扰消除接地装置冲击阻抗特性参数测试时，可采用下列方法消除干扰对测试冲击接地阻抗影响：a）可增大冲击放电并联电容容量，增加测量信号的低频分量，电位测量线应用双屏蔽电缆；b）试验前可测试现场空间干扰波形，了解干扰大小，示波器测试结果可采用数字滤波方法去除部分干扰；c）当电位线较长，电流极接地电阻较高时，可在电压极端部加装屏蔽。6.6 试验安全试验期间电流线严禁断开，电流线全程和电流极处应有专人看护，可遵照GB26861-2011高压试验安全要求。6.7 冲击接地阻抗理解和判断冲击接地阻抗是接地装置的一个重要参数，反映了接地装置的状况，与接地装置的面积和所在
21、地的地质情况密切相关。判断接地阻抗是否合格，可按照GB/T50065-2021执行，但同时也应根据接地装置及设备运行电压等判断。附录A(资料性)参数实地测向地中注入冲击电流测量接地网参数的方法与系统故障时情况一致，反映电力设备接地体的真实情况，这种方法能够测量出地网的电感分量及冲击接地阻抗。对某22OkV变电站进行接地参数的测量，分别用异频小电流法(4060Hz)测量地网工频接地阻抗，用冲击电流法测量地网冲击阻抗，并进行比较。变电站接地网对角线223m,土壤电阻率为10.3Qm,土壤电阻率均匀。试验时采用三极法中的夹角法布线，电流线长度为660m,电压线长度为400m,电流线和电压线之间的夹角
22、为230。本次共测试19处，测点位置和测量数据见表A.1。冲击阻抗测量时电流极距离分别用660、400、300、200m布线测量作了比较，测量数据比较接近，见表A.2。说明用冲击电流法并采用夹角法测量可缩短电流极布线距离，有利于大型地网接地电阻的现场测量实施。冲击电位测量时，冲击电压为4000V,冲击电压波形为l5s5080口s,冲击电位分布测量数据见表A.3,冲击电位分布曲线如图A.I所示。表Aj接地弁数测数据比较序号测点位置异频电流（八）冲击电压(V)冲击电流（八）工频接地电阻(Q)工频接地阻抗(冲击法)(Q)冲击接地电阻(Q)冲击电压波形12号主变压器84320122.40.2260.4
23、5335.29415Ps/5080S2220kV关杨4671开庆C相84320122.40.2210.44235.29415us/5080s3220kV关杨4672开关C相84320122.350.2230.44735.30915s/5080s42号主变压器220kV侧2602开关84320122.360.2410.48335.30615s/50-80Us5220kV母联2610开关A相84320122.410.2390.47235.29115Us/5080Us61号主变压器220kV侧2601开关84320122.40.2300.46335.29415us/5080s7220kV副母线电压互
24、感器A相84320122.390.2280.45635.29715s5080s8220kV关清4938开关A相84320122.400.2330.45735.29415s5080s9220kV关滴4937开关A相84320122.390.2350.4735.29715s5080Us1022OkV关滴4937线避雷器A相84320122.410.2300.46235.29115s/50-80s1122OkV关滴4937线避雷器C相84320122.390.2280.45435.29715s5080IlS表A.1（续）序号测点位置异频电流（八）冲击电压(V)冲击电流（八）工频接地甩阻(Q)工频接地
25、阻抗(冲击法)(C)冲击接地电阻(Q)冲击电压波形12220kV正母线电压互感器C相84320122.400.2330.46535.29415s/5080s131号主变压器220kV侧避雷器B相84320122.410.2290.45635.29115Us/5080S142号主变压器220kV侧260233接地隔离开关84320122.390.2260.45235.29715Us/5080s15220kV关杨4672线避雷器C相84320122.390.2210.44535.29715s/5080S16220kV关钢4939开关C相84320122.410.2320.46535.29115Ps
26、/5080S17220kV关钢4939线电流互感器C相84320122.390.2360.47335.2971-5s/5080s18220kV关杨4671线龙门架84320122.390.2250.45135.29715Us/5080S19220kV关杨4671线电压互感器A相84320122.400.2210.44235.29415Us5080S衰A.2电流极距离对冲击阻抗测数据的影响测试方法电流极距离(ID)冲击电压(V)冲击电流（八）接地电阻(Q)冲击阻抗(C)冲击电流法6604320122.50.2260.453冲击电流法4004320122.60.2230.442冲击电流法30043
27、20122.30.2210.434冲击电流法2004320122.40.2150.42表A.3地网冲击电位分布测数据至参考点距离(m)冲击电位(V)至参考点距离(m)冲击电位(V)至参考点距离(m)冲击电位(V)0.83984.82139775663967.81.63982.8263976713966.52.4398282313975.9763964.53.23982363974.8813964.443981.4413973.5863962.94.83981.3463971.8913960.15.63980.1513971.5963954.9113980563970.4/16397961396
28、7/图A.1地网冲击电位分布曲战附录B（资料性）电流极采用多级法测由于大地并不是理想导体，它有电阻率，当有电流通过的时候，大地不再保持等电位。冲击电流是通过接地导体流进大地的，进入大地的电流以电流场的形式四处扩散。如果只采用一个电流极，当冲击电流流进大地，进入大地的电流场是靠近电流极的方向相对密集，而扩散到其他方向的电流场就会相对稀疏，如图B.1所示，就会改变冲击电流流入大地的电流场形式。因此，为确保测量结果的真实准确，以接地极E为圆心，相隔120。设置Cl、C2、C3三个电流极，如图B.2所示，尽量在最简便的情况下，使试验结果更接近真实值。图B.1冲击电流进入大地后形成的电流场图B.2三个电
29、流极分布图附录C(资料性)冲击电流法刑垂直接地体接地阻抗当接地体接地不良或有缺陷时，则呈现有较高的电感值及较大的冲击阻抗问题。选择多条常受到雷击的IIOkV输电线路杆塔进行测试，发现受到雷电反击的杆塔接地电阻大都合格，但冲击阻抗大多为邻近杆塔的13倍，并且引起电压波形振荡、电流波形滞后、电流放电时间增长等。因为引起波形变化的条件与回路电感、电容和电阻各参数的大小有关，因此还需用较多的现场测量波形来进行对比分析。用冲击电流法实测HOkV输电线路杆塔冲击接地阻抗时，得到电压和电流波形如图C.1所示。33号杆塔用摇表法测得接地电阻5.8Q,电压波形振荡较小，振荡周期短，电感分量值正常。试验电压100
30、OV,接地电阻4.353Q,冲击接地阻抗6.70Q。38号杆塔2009年两次受到雷电反击，接地电阻8.568Q,冲击接地阻抗18.00。38号杆塔用摇表法测得接地电阻为6.8Q,用钳表法测得接地电阻为8.4Q（八）图C.1冲击电流法测量接地阻抗时的电压和电流波形（八）110kV33号杆塔冲击阻击测量波形；IIOkV38号杆塔冲击阻击测量波形由图C1中的电压和电流波形可以看到，38号杆塔放电波形良好，高频电压震荡时间较长，电流上升沿时间只有1JS,且放电时间很长，接近5000us根据测量数据基本判断杆塔接地电阻合格，但是接地网受限地形影响造成冲击阻抗较大，因此放电时间偏长，若遭雷击或可能由于电流
31、上升速度及放电缓慢而使杆塔受到雷电反击。附录D（资料性）地网电位不均对人员及二次设备影响雷击引起接地网电位不均是一个暂态过程，对站内人员安全影响主要表现为接触电压和跨步电压，其原理与工频故障电流经地网散流时原理相似。测量220V交流电源的零线与接地网的主接地地线之间的暂态电压，该电压就是通常所说的低压二次侧的雷电反击电压。以IOkA的冲击电流校核，测量结果不应超过5000V。雷电会通过以下途径损坏站内二次保护电子设备：a）雷电击中避雷针、输电线路后反击时，雷电流过避雷针、引下体、地网入地时，地电位瞬时升高，采取联合接地时，二次设备地电位也相应升高，而电源线、信号线是从远处引来，远端地电位仍处于
32、零电位，因此设备外壳地电位将与二次设备电源输入端和信号输入端之间产生数十千伏的电压差，造成设备损坏；b）雷电直接击中埋设于远方的通信、电源线缆或在其上产生感应雷时，将会在设备信号线、电源线与设备外壳之间产生很高的暂态高电位，造成设备损坏，如图D.1所示。图1）.1直击雷、感应雷造成二次设备损坏示意图此外，变电站中有大量的保护、控制、通信和计量等二次回路的信号电缆和低压交流、直流供电电缆，由于其所处的电磁环境非常恶劣，为了抑制电缆缆芯的共模干扰，通常将电缆的屏蔽层或铠装的两端与接地网相连，如图D.2所示。主控制室二保护小室eT1.接地网777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777777图D.2两端接地屏蔽电缆图中E、Z,和Z分别为直流电压源、电压源内阻抗和负载阻抗。对于大型接地网，当变电站发生短路故障时，其上的电位分布是不均匀的，由于接地网与两端接于其上的电缆屏蔽层或铠装构成了完整的回路，故障时必然有电流从电缆屏蔽层或铠装流过，这一方面改变了接地网上的电流分布，可能影响接地网的电气性能，另一方面流过电缆屏蔽层的电流会对电缆芯线中传输的信号产生影响，严重时甚至烧毁电缆。当雷直击变电站时，由于雷电流的频率较高，接地网的电位分布更不均匀，产生的后果就更加严重。
