Принцип тестирования и меры предосторожности при использовании тестера сопротивления заземления с большой сеткой

Испытание сопротивления заземления заземляющих устройств подстанций

I. Общие сведения

В последние годы на многих подстанциях произошли аварии с расширением и повреждением оборудования, вызванные попаданием молнии, большинство из которых тесно связаны с неудовлетворительным сопротивлением заземления заземляющего устройства.

Заземляющее устройство служит как для рабочего заземления, так и для защитного заземления. При слишком высоком сопротивлении заземления могут возникнуть следующие опасности:

• При замыканиях на землю:
  Смещение напряжения нейтрали увеличивается, вызывая чрезмерное напряжение между исправной фазой и нейтралью. Это может превысить пределы изоляции и повредить оборудование.

• При ударах молнии или перенапряжениях:
  Большой ток создает высокое остаточное напряжение, угрожая близлежащему оборудованию через обратный перекрытие. Эффективный уровень молниезащиты проводников и оборудования снижается, что может привести к повреждениям.

• Для безопасности персонала:
  Чрезмерное сопротивление заземления угрожает безопасности операторов и обслуживающего персонала, работающего на подстанции.

Со временем из-за коррозионного воздействия грунта на заземляющее устройство происходит коррозия, что увеличивает сопротивление заземления и влияет на безопасную эксплуатацию. Поэтому регулярный контроль и точное измерение сопротивления заземления крайне важны.

Однако испытания во время работы трансформатора часто подвержены влиянию:

• Токовых помех от действующего заземляющего устройства,

• Взаимных помех между измерительными проводами.

Поскольку сопротивление заземления крупных заземляющих устройств обычно ниже 0,5 Ом, даже небольшие помехи могут вызвать значительные погрешности. Неточные испытания могут привести к ошибочной диагностике неисправностей или необоснованной реконструкции, что влечет дополнительные затраты и риски.

На основе практических исследований и опыта эксплуатации далее обобщены принципы, методы и меры предосторожности при испытании сопротивления заземления заземляющих устройств подстанций.

II. Принципы и методы испытания сопротивления заземления

2.1 Основной принцип

Импеданс заземления заземляющего устройства определяется путем измерения разности потенциалов и протекающего через него тока.
Для минимизации погрешности измерений токовый электрод (C) следует размещать как можно дальше от испытываемого заземляющего устройства (G).

Типичные расстояния при размещении:

2.2 Метод падения потенциала

В этом методе заземляющее устройство и измерительные электроды располагаются, как показано ниже:

Обозначения:

• G — испытываемое заземляющее устройство

• C — токовый электрод

• P — потенциальный электрод

• D — большая диагональ заземляющего устройства

• dcG — расстояние между C и краем G

• x — расстояние между P и краем G

• I — испытательный ток

• U — измеренная разность потенциалов

Этапы испытания:

1. Пропустить ток I между G и C.

2. Перемещать потенциальный электрод P от G наружу через каждые 50–200 м.

3. Записывать разность потенциалов U в каждой точке.

4. Построить кривую U–x; плоский (с нулевым градиентом) участок представляет собой потенциальное плато.

5. Сопротивление заземления рассчитывается как:
   [
   Z = \frac{U_m}{I}
   ]

6. Если плоский участок неясен (из-за подземных помех или связи), увеличить расстояние токовой петли или применить другой метод проверки.

2.3 Трехэлектродный метод (метод амперметра-вольтметра)

Это наиболее распространенный подход, имеющий два варианта:

(a) Метод прямой линии

• Токовая и потенциальная линии располагаются в одном направлении.

• dcG удовлетворяет схеме расположения (обычно 4–5 × D).

• dPG = (0.5 ~ 0.6) dcG.

• Переместить потенциальный электрод P три раза, каждый раз на 5 % от dcG.

  • Если результаты отличаются ≤ 5 %, принять среднее значение в качестве окончательного.

Примечание:
Для крупных заземляющих устройств этот метод менее подходит.
Если это неизбежно, следует максимально разнести токовые и потенциальные линии, чтобы уменьшить взаимную индуктивную связь.

(b) Угловой метод

• Токовая и потенциальная линии образуют угол θ (обычно 30°–45°).

• dcG ≈ 4–5 D, dPG ≈ dcG.

• Измеренное значение можно скорректировать по формуле:
  [
  Z = Z'' / \cos(\theta)
  ]
  где Z'' — измеренное полное сопротивление.

При однородном удельном сопротивлении грунта для повышения точности рекомендуется соединение по схеме равнобедренного треугольника (dcG = dpG = 2 D, θ ≈ 30°).

2.4 Метод с использованием измерителя сопротивления заземления

При использовании измерителя сопротивления заземления принцип подключения проводов аналогичен трёхполюсному методу.

Точки подключения:

1. E — подключается к испытуемому заземляющему устройству.

2. P1 — подключается к испытуемому заземляющему устройству (в нормальных условиях закорачивается с E).

3. P2 — потенциальный зонд; длина = 0.618 × длина токовой линии.

4. C — токовая линия; длина = 4–5 × длина диагонали (D).

При сопротивлении заземления ≤ 0.5 Ом рекомендуется не закорачивать E и P1.
Это минимизирует влияние сопротивления проводов и контактов и повышает точность измерений.

III. Меры предосторожности и значение испытаний

1. Условия окружающей среды:
   Сопротивление заземления сильно зависит от влажности грунта.
   Испытания следует проводить:

   • В сухой сезон при незамерзшем грунте.

   • Избегать периода сразу после дождя, снега или грозы.

2. Достоверность данных:
   Точные измерения обеспечивают надежную основу для планирования технического обслуживания и корректирующих мероприятий.

3. Значение для безопасности:
   Поддержание нормированного сопротивления заземления эффективно предотвращает:

   • Опасные шаговые и напряжения прикосновения,

   • Повреждение изоляции оборудования,

   • Случаи поражения персонала электрическим током.

Таким образом, регулярные испытания обеспечивают безопасную и стабильную работу оборудования подстанции и создают безопасные условия труда для персонала.

IV. Пример: Тестер непрерывности заземляющего спуска JYD (10 А)

Тестер непрерывности заземляющего спуска JYD, также известный как тестер сопротивления заземления большой сетки, использует передовую технологию питания.
Это высокоавтоматизированный портативный прибор, предназначенный для измерения значений сопротивления в цепи между заземляющими спусками различного оборудования подстанций.

Ключевые особенности:

• Выходной ток до 10 А

• Высокая точность и повторяемость

• Подходит для проверки сопротивления больших заземляющих сеток и тестирования непрерывности

V. Заключение

Сопротивление заземления заземляющей сетки подстанции является критически важным параметром для обеспечения:

• Защиты оборудования

• Безопасности при грозовых и аварийных токах

• Безопасности персонала

Путем систематического тестирования с использованием методов падения потенциала, трехполюсного или специальных тестеров, а также соблюдения правильных схем испытаний и мер предосторожности в зависимости от условий окружающей среды, подстанции могут эффективно контролировать состояние заземления, своевременно выявлять коррозию или ухудшение характеристик и поддерживать надежную работу.