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LBSALE[100]LBSALE《IEEE 交流变电站安全接地导则》简介 袁建生，邹军，马信山
清华大学电机系，北京 100084 摘要：2000年颁布的“IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding, IEEE Std-80”长达190页，非常详细地给出了变电站接地系统的设计步骤和设计方法，包括传统交流变电站、GIS变电站、输变电和电厂电站；但不包括直流电站。同时列出了其它11个相关的IEEE标准。 关键词：变电站，接地，IEEE导则 1 引言
随着变电站容量的不断增大，入地电流随之增大，这对接地系统设计与建设的要求更加严格。在施工建设之前应该进行准确设计，避免接地网的返工重修和不必要的基建与材料浪费。为此，需要一套较准确的接地网设计方法。
IEEE就变电站安全导则，从1961年到2000年之间修订了4次。经过4次修订后，形成“IEEE Guide for Safety in AC Substation Grounding, IEEE Std 80-2000” 《IEEE 交流变电站安全接地导则》，该导则给出了多种情况下的接地网设计与计算方法以及施工中应注意的问题，大地电阻率测量与确定方法以及接地电阻的多种测量方法，接地电阻、接触电压和跨步电压的解析计算公式的计算准确度有了很大提高，导则中附有多个样板变电站设计与计算实例。
目前，国内在实际工程设计部门对接地网的设计主要依据1997年颁布的电力行业标准《交流电气装置的接地》DL/T 621-1997。但可将IEEE导则作为参考或补充，因其内容比较丰富，参照导则可以提高设计水平。
2 IEEE导则简介
《IEEE 交流变电站安全接地导则》的目的是要为交流变电站安全接地的实施提供指导和相关信息，其主要涉及室外交流变电站，但基于该导则在适当修正的情况下也可以设计室内变电站或电站的室内部分。该导则不涉及直流电站问题，也不涉及雷电冲击效应。
该版本与以前版本的主要区别是进一步扩展了计算L-形和T-形接地网的跨步电压和接触电压计算公式，增加了用于确定系统电流分布的曲线，修正了大地表面材料的影响系数曲线，修改了接地网和连接线导体截面选取的判据，增加了大地电阻率测量与确定方法，讨论了多层大地模型；在GIS变电站方面也进行了修订和补充。
2.1章节目录
《导则》共分20章和7个附录：1）概述，2）参考文献，3）术语定义，4）接地安全概述，5）人体所能承受电流范围，6）人体允许总电流限定值，7）电击人体电路，8）允许电压判据，9）基本设计考虑，10）GIS电站特殊考虑，11）接地体和连接线选择，12）土壤特性，13）土壤结构和模型选择，14）接地电阻计算，15）注入接地网的最大电流确定，16）接地系统设计，17）其它相关设计问题，18）接地系统建设施工，19）接地系统测量，20）物理模拟试验，附录A）参考书目，附录B）样板设计计算，附录C）注入接地网的最大电流图解近似计算方法，附录D）简化的跨步电压和接触电压系数计算，附录E）不均匀土壤的等效均匀模型，附录F）接地系统的参数分析，附录G）中性点接地的高压变电站接地方法。
2.2主要章节简介
题目为参考文献的第2章给出了与接地有关的11个其它IEEE导则，并指出：该接地导则应与其它11个导则结合使用。11个导则的内容为：(1)大地电阻率、接地阻抗和地表电位测量(Std 81)，(2)大型接地网或互连接地网接地阻抗与安全性测量(Std 81.2)，(3)工业与商业电力系统接地(Std 142)，(4)短路电流所引起的变电站地电位升和感应电压确定(Std 367)，(5)服务于变电站的通信线和设施保护(Std 487)，(6)变电站内电缆系统设计与施工(Std 525)，(7)发电厂接地(Std 665)，(8)用于变电站内的永久性连接(Std 837)，(9)电子设备供电与接地(Std 1100)，(10)GIS变电站(Std C37.122，Std C37.122.1)。
第8章“允许电压判据”以多种示图形式解释了跨步电压和接触电压等概念。针对不同体重的人给出了不同的跨步电压和接触电压限定值。
对于体重为50公斤的人，跨步电压限定值为：
(1)
式中， 为接地短路故障电流的持续时间， 为人脚站立处的地表面土壤电阻率，当地表面没有保护层时 =1，否则对 有一个计算公式。
对于体重为70公斤的人，跨步电压限定值为：
(2)
对于体重为50公斤的人，接触电压限定值为：
(3)
对于体重为70公斤的人，接触电压限定值为：
(4)
而我国电力行业标准DL/T 621规定的跨步电压和接触电压限定值分别为：
(5)
(6)
第11章“接地体和连接线选择”给出了不同材料的特性与腐蚀问题，包括铜、镀铜钢、钢、铝等。不同材料在不同接地网电流情况下的最小面积计算公式为：
(7)
式中各参量的含义本文略。《导则》指出，除用上式确定导体截面外，还应考虑短路电流的直流分量，因直流分量会造成导体较大的发热，并用表格形式给出了具体的分析计算方法。
第13章“土壤结构和模型选择”介绍了大地电阻率测量的Wenner四极法和电极长度变化的三极法，并介绍了通过测量结果确定大地电阻率的方法，主要包括均匀模型和两层模型；对均匀模型和两层及多层模型的接地网特性进行了比较。
第14章“接地电阻计算”介绍了水平接地网和带有竖直接地极的水平接地网的接地电阻计算方法，还介绍了水泥包围的接地极的接地电阻计算方法；介绍了降低接地电阻的措施。
第16章“接地系统设计”以框图形式描述了接地系统设计的9个主要步骤以及各步骤的实施方法。并可参照附录中的样板设计进行分析。
第19章“接地系统测量”介绍了接地阻抗测量的两点法、三点法、比率法、电位降落法和短路电流试验法。还介绍了电位、跨步电压和接触电压分布图的测量方法等相关问题。 3 结束语
《IEEE 交流变电站安全接地导则》涉及内容广泛，从大地电阻率测量和大地模型确定，到接地网设计与施工，直至接地网参数测量和降低接地电阻的方法，各部分内容描述都很详尽，并配有变电站设计与计算实例，非常有利于设计人员参考；若配合其它相关IEEE导则和我国电力行业标准《交流电气装置的接地》，则可以实现较理想的接地系统设计与测量，有利于提高设计水平。
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发表于 2003-9-29 11:40:00
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发表于 2003-10-8 09:39:00