關(guān)于變電所接地電阻

作者 | 陳才俊

機(jī)械工業(yè)第四設(shè)計(jì)研究院

教授級(jí)高級(jí)工程師

（1）絕緣配合

依據(jù)GB/T16895.10-2010,，高壓接地故障引起低壓設(shè)備過(guò)電壓限值要求，當(dāng)高壓接地故障保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間≤5s,，過(guò)電壓不得超過(guò)1200V,；當(dāng)高壓接地故障保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間＞5s，過(guò)電壓不得超過(guò)250V,。這是經(jīng)電機(jī)制造方認(rèn)可的,。這電壓施加在電動(dòng)機(jī)帶電部分與外殼之間（即絕緣物兩端），稱應(yīng)力電壓,。

（2）人體允許故障電壓限值

依據(jù)GB/T16895.10-2010的44.A2圖（圖名為變電所內(nèi)高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)允許的故障電壓值）,。該圖取于IEC61936-1。電壓限值與人體接觸時(shí)間有關(guān),。

（3）人體允許接觸電壓限值

依據(jù)GB 16895.21-2011,，低壓側(cè)接地故障引起的接觸電壓限值≤50V。

接地極阻值的具體確定與高壓中性點(diǎn)是有效接地（直接接地或經(jīng)低電阻接地）還是不接地或非有效接地有關(guān),，又與低壓是TT系統(tǒng)還是TN系統(tǒng)有關(guān),。不能籠統(tǒng)規(guī)定一個(gè)數(shù)字。

對(duì)工業(yè)與民用建筑，常見(jiàn)的是附設(shè)變電所,，也有變電所獨(dú)立于建筑（用戶）外的,。對(duì)附設(shè)的一般無(wú)法實(shí)現(xiàn)TT系統(tǒng)。對(duì)TT系統(tǒng),，高壓發(fā)生接地故障時(shí)，用戶側(cè)不存在故障電壓?jiǎn)栴},。

（1）高壓中性點(diǎn)是有效接地,，低壓是TT系統(tǒng)，高壓接地故障存續(xù)時(shí)間≤5s,，此時(shí)作用于低壓設(shè)備絕緣上的應(yīng)力電壓不應(yīng)超過(guò) U₀+1200（V）,，U₀為低壓設(shè)備額定電壓，1200V即接地故障電流在接地極上的電壓降,，即IR,。如故障電流為600A，則接地極電阻應(yīng)不大于2Ω,。

（2）高壓中性點(diǎn)是有效接地,，低壓是TN系統(tǒng)，此時(shí)應(yīng)根據(jù)圖44.A2確定接地極阻值,。如高壓接地故障存續(xù)時(shí)間（即保護(hù)電器動(dòng)作時(shí)間）為0.4s,，查該圖曲線得允許故障電壓為310V，如故障電流為600A,，則接地極電阻應(yīng)不大于0.5Ω,，即310/600。一定的故障電流對(duì)應(yīng)著確定的接地電阻,。

（3）高壓中性點(diǎn)是不接地或非有效接地,，低壓是TT系統(tǒng)，高壓接地故障存續(xù)時(shí)間﹥5s,，此時(shí)作用于低壓設(shè)備絕緣上的應(yīng)力電壓不應(yīng)超過(guò)U₀+250（V）,如故障電流為10A,，則接地極電阻應(yīng)小于25Ω，即250/10,。

（4）高壓中性點(diǎn)是不接地或非有效接地,，低壓是TN系統(tǒng)，根據(jù)接觸電壓限值50V求接地電阻,，接地電流以10A計(jì),，接地電阻應(yīng)小于5Ω，即50/10,。用公式表示就是R≤50/I,。

以上4種接地電阻的計(jì)算方法都基于變電所高壓設(shè)備的保護(hù)接地和低壓側(cè)中性點(diǎn)工作接地合用同一接地裝置的情況。

以上所述是變電所高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)的情況,，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)發(fā)生接地故障時(shí),，如在TN系統(tǒng),，架空線折斷接地，在變壓器中性點(diǎn)接地裝置上產(chǎn)生故障電壓,，接地極的接地電阻R應(yīng)滿足R≤50R_E/（U₀－50）的要求,，如R_E=10Ω（R_E為故障點(diǎn)的電阻），U₀=220V,，則R≤2.9Ω,，常取不大于2Ω。

在TN系統(tǒng),，當(dāng)?shù)蛪喊l(fā)生接地故障,，PE線對(duì)地電位升高，設(shè)置總等電位聯(lián)結(jié)使建筑物內(nèi)所有外露導(dǎo)電部分和裝置外導(dǎo)電部分的電位處于同一水平,，使人身電擊事故“無(wú)由發(fā)生”,。在室外由于無(wú)法實(shí)現(xiàn)等電位聯(lián)結(jié)，可采用局部TT系統(tǒng),。

常有業(yè)內(nèi)人士對(duì)《規(guī)范》有所爭(zhēng)議,，高壓中性點(diǎn)有效接地時(shí)，《規(guī)范》規(guī)定的公式是R≤2000/I,，分析如下：在TT系統(tǒng)情況下,，當(dāng)高壓側(cè)發(fā)生接地故障，用戶側(cè)電動(dòng)機(jī)繞組受到的應(yīng)力電壓將是2000+230（V）,，即2230V,，而不是上述規(guī)定的1200+230（V）,即1430V。據(jù)GB755電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),，低壓電動(dòng)機(jī)繞組能承受的電壓是1000+2×230,，即1460V，實(shí)際試驗(yàn)電壓常為1500V,，因此大批電動(dòng)機(jī)將受損害,。對(duì)這一公式業(yè)內(nèi)意見(jiàn)很大。

在TN系統(tǒng)情況下,，用戶側(cè)人們觸及設(shè)備外殼時(shí),，接觸電壓將是2000V，雖然上面說(shuō)過(guò)有了總等電位聯(lián)結(jié)使電擊事故“無(wú)由發(fā)生”,，但嚴(yán)重威脅人身安全,。

這兩種潛在危險(xiǎn)，是近三十年來(lái)一些城市的中壓系統(tǒng)推行小電阻接地系統(tǒng)才顯示出來(lái),。

以上所述是變電所高壓設(shè)備（包括變壓器）的保護(hù)接地和低壓側(cè)中性點(diǎn)工作接地合用同一個(gè)接地裝置的情況,，也是常見(jiàn)情況（附設(shè)變電所）。如果接地裝置分設(shè)，且兩個(gè)接地裝置在土中相距至少15米,，則低壓用戶的電動(dòng)機(jī)便不會(huì)受上述應(yīng)力電壓的威脅,，但同樣的應(yīng)力電壓出現(xiàn)在變壓器低壓繞組，且不論是TT系統(tǒng),，還是TN系統(tǒng),。根據(jù)變壓器制造標(biāo)準(zhǔn)GB1094-3，變壓器低壓繞組的工頻耐壓為5kV（IEC標(biāo)準(zhǔn)為3kV）,對(duì)變壓器倒可免除其威脅,。

接地裝置分設(shè)兩處一般只能實(shí)現(xiàn)在變電所是獨(dú)立建筑的情況,。

以上應(yīng)力電壓分析根據(jù)GB 16895.11-2001，idt IEC 364-4-442：1993,。

這里補(bǔ)充一句,，并非在小電阻接地系統(tǒng)要求變電所一定須分設(shè)兩個(gè)接地裝置。