敢问地在何方——高低压电气装置接地之拙见

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引言：接地乱像
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引言
接地乱象
（1）种类繁多，分类混乱 • 电气技术领域中，接地无处不在。 • 按不同的分类法，可有不同的接地种类。 • 按GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》，接地种类 包括：工作接地、保护接地、雷电接地、静电接地. • 按GB/T 17045-2006《电击防护 装置和设备的通用部分》，接地 归纳为两大类：防护接地、功能接地。 • 显然，防静电接地、阴极保护接地等，不属于电气装置接地；防雷接 地也涉及非电设施，如建筑物防雷。因此，GB/T 50065的接地种类 不是科学分类，而是发、输、变电工程中涉及接地种类。 • 接地问题的混乱程度，从下列五花八门的名词可见一斑：交流地、直 流地、安全地、信号地、逻辑地、参考地、技术地、屏蔽地、电磁兼 容性地等，甚至搞出来一个“功率地”（此处power当指电源）！
引言
接地乱象
（2）规范标准，政出多门
高压 * GB/T 50065-2011《交流电气装置的接地设计规范》（重点讨论） * GB/T 50064-2014《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 低压 * GB/T 16895.1-2008 《低压电气装置 第1部分：基本原则、一般特性评估和定义》； * GB 16895.21-2011《低压电气装置 第4-41部分：安全防护 电击防护》 * GB/T 17045-2008《电击防护 装置和设备的通用部分》 * GB 16895.7/.8/.9/.13/.14/.19/.24/.25/.26等《建筑物电气装置 第7部分》(施工场 所、狭窄可导电场所、数据处理设备、浴室、桑拿、游泳池、医疗场所、展览陈列、游 乐场等) * GB 16895.3-2004《建筑物电气装置 第5部分：电气设备的选择和安装 第54章：接 地配置、保护导体和保护联结导体》【接地配置的具体要求】 建筑物防雷和信息技术装置接地 * GB/T 16895.10-2010《低压电气装置 第4-44部分：安全防护 电压骚扰和电磁骚扰 防护》 （重点讨论） * GB 50057-2010 《建筑物防雷设计规范》 * GB 50689-2011 《通信局（站）防雷与接地工程设计规范》 * GB 50343-2012 《建筑物电子信息系统防雷技术规范 》 * 各信息技术系统（弱电系统）设计规范中有关接地的条款
注：电气设备的可导电部分仅在同已变成带电体的外露可导电部分接触时才变成带电 体时，该可导电部分不被认为是外露可导电部分。
（2）故障防护措施采用双重绝缘或加强绝缘时，外露可导电部分不 需要接地。
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低压电气装置的保护接地
1）附设在建筑物上，且位于伸臂范围之外的架空线绝缘子的金属支架； 2）架空线钢筋混凝土电杆内触及不到的钢筋。 3）尺寸很小(约小于50 mmX 50 mm) ，或因其部位不可能被人抓住或不会与人体 部位有大面积的接触，而且难于连接PE导体或即使连接，其连接也不可靠的外露可导 电部分； 注:上述例子有螺栓、铆钉、名牌和电缆夹子。 4）符合双重绝缘或加强绝缘要求的敷设线路的金属管或用于保护设备的金属外护物。
敢问地在何方—— 高低压电气装置接地之拙见
日期：2016年10月19日、21日, 地点：重庆、南宁 电气工程师合作组织 Electrical Engineers Organization
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目录
引言：接地乱象 1. 高压电气装置的接地 2. 低压电气装置的保护接地 3. 从共用接地装置到共用接地系统 4. 关于高、低压共用接地装置问题 5. 防雷/防电击/防电磁骚扰共用接地系统 6. 信息技术装置的接地要则 结束语：地在脚下
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高压电气装置的接地
1.3 发电厂和变电所接地电阻要求 （1）直接接地系统和低电阻接地系统： 1）接地网的接地电阻宜符合下式要求： R≤2000/IG （1.3-1） 2）在符合本条（3）的规定（略）时，接地网地电位升高可提高至 5kV。必要时，经专门计算且采取的措施可确保人身和设备安全可靠 时，接地网地电位升高还可进一步提高。 （2）不接地、谐振接地、高电阻接地系统： 接地网的接地电阻应符合下式要求，但不应大于4Ω： R≤120/Ig （1.3-2） 【点评】 • 接地电阻并非“神圣不可侵犯”，5000V比2000V高2.5倍，还可提 高！ • 新规范取消了250/I的条款，但120V仍超过安全电压。 • 显然，靠接地电阻的要求，不能保证人身安全。
【提示】楷体字为规范原文，下同。
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高压电气装置的接地
11）装有地线（架空地线，又称避雷线）的架空线路杆塔； 12）除沥青地面的居民区外，其他居民区内，不接地、谐振接地和高电阻接地系统中 无地线架空线路的金属杆塔和钢筋混凝土杆塔； 13）装在配电线路杆塔上的开关设备、电容器等电气装置； 14）高压电气装置传动装置； 15）互感器的二次绕组和铠装控制电缆的外皮。
引言
接地乱象
（4）常用接地，分块处理 • 我们既不必拘泥学院派的种种分类，更不要理会供货商似是而非的要 求。 • 在设计和施工中，常用的接地可归为三大类:电气装置接地、雷电保护 接地、信息技术装置接地。 • 鉴于高、低压电气装置的接地理念、适用标准、习惯做法等方面存在 很大差异，可进一步分为高压和低压两部分。
引言
接地乱象
（3）国际接轨，渐行渐远 • 接地在电气技术上具有很高的重要性、普遍性和复杂性。各种接地要求 与所在系统紧密联系，是其不可分割的组成部分。脱离所在系统论述接 地，既无意义、也不现实。因此，接地问题不可能全部纳入一个标准。 • 无论是国际标准（IEC）还是先进国家标准（如美国电气法规NEC），接 地要求均列入所在系统的相关标准中。接地标准或章节中，仅包括接地 的具体配置。 • 按国际惯例，供电部门(发电、输电、变配电)和用电部门(工业与民用供 配电或建筑物电气装置)遵循各自的标准。 • GB/T 50065反其道而行之，试图把接地一网打尽，但功亏一篑。例如， 高压系统中性点接地方式、建筑物防雷接地、信息技术装置接地等，还 是要见相应的标准，连GB/T 50064-2014 中的接地要求也未能收全。 • 今后，我国的接地规范标准应向国际标准和国际惯例靠拢：接地要求与 接地配置分开；供电部门与用电部门分开；宣贯IEC标准，参照IEEE标准， 做到各接地系统兼容。
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高压电气装置的接地
【点评】 A. 保证人身安全的实际措施 • * 敷设以水平接地极为主的人工接地网，降低接触电位差和跨步电位 差； • * 配备安全工具，如绝缘毯、绝缘手套、绝缘靴； • * 室内实际上存在可靠的总等电位联结。 • 这些措施不能用于变电所之外。因此，低压系统的保护接地应遵循 IEC标准。 B. 接地电阻4Ω数据的出处和应用 • 接地电阻4Ω源于R≤120/Ⅰ，其中计算用接地电流I取30 A（原小接 地电流系统的上限值）。长期以来，4Ω被广泛采用，但其原始条件 已改：30 A已改为10 A；而120 V无法解释。 • 某些人已把4Ω当做“万能”数据，凡是提不出接地电阻要求时，就 把它抛出来。例如，好多弱电系统设计规范均要求接地电阻4Ω，可 是那里既无120V电压，也无30A的接地故障电流。
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高压电气装置的接地
（2）附属于高压电气装置和电力生产设施的二次设备等的下列金属部 分可不接地： 1）在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流标称电压380V 及以下、直流标称电压220V及以下的电气装置外壳，但当维护人员 可能同时触及电气装置外壳和接地物件时除外。 2）安装在配电屏、控制屏和配电装置上的电测量仪表、继电器和其 他低压电器等的外壳，以及当发生绝缘损坏时在支持物上不会引起 危险电压的绝缘子金属底座等； 3）安装在已接地的金属架构上的设备（应保证电气接触良好），如 套管等； 4）直流标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架。 【点评】蓝色文字从前苏联《电气装置安装规程》ПУЭ传承至今。按 IEC标准，干燥场所的安全电压应为交流≤ 50V、直流≤ 120V；而前 苏联至晚在四十年前就已改为交流≤ 42V、直流≤ 110V，某些条文 也向IEC 靠拢了（参见1986年П УЭ 第六版）。我们为什么还爱不释 手呢。
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高压电气装置的接地
1.2 高压装置保护接地的范围 （1）下列部分（给定点）均应接地：
1）系统接地的中性点或中性点接地设备的接地端子 2）电机、变压器和高压电器等的底座和外壳； 3）高压并联电抗器中性点接地电器的接地端子； 4）发电机中性点柜外壳、发电机出线柜、封闭母线的外壳和变压器、开关柜配套的 金属母线槽等； 5）气体绝缘金属封闭开关设备的接地端子； 6）配电、控制和保护用的屏（柜、箱）及操作台等的金属框架； 7）箱式变电站和环网柜的金属箱体； 8）电缆沟及电缆隧道内以及地上各种电缆金属支架； 9）屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金 属门； 10）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；
考虑线路接大地故障点接触电阻RE的不确定性，宜尽量降低变电所的保护接 地电阻值。
2.低压电气装置的保护接地
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低压电气装置的保护接地
【提示】在IEC标准中，低压装置的保护接地是防电击要求的一部分。以 下摘录采用与高压装置保护接地类似的表达方式，以便对比。 2.1 通则 （1）外露可导电部分应按各种系统接地型式的具体条件，与PE导体 连接。 （2）可同时触及的外露可导电部分应单独地、成组地或共同地连接 到同一个接地系统。 2.2 保护接地的范围 （1）故障防护措施采用自动切断电源时，外露可导电部分应接PE。 外露可导电部分是设备上能触及到的可导电部分，它在正常情况下 不带电，但在基本绝缘损坏时带电。
• 我们应分别厘清上述四个板块的要求； 在不同板块交界处，充分利用 现行标准予以整合，使之兼容。
1.高压电气装置的接地
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高压电气装置的接地
1.1 高压装置接地的核心内容 • 核心内容是保护接地，包括： • 保护接地的范围（重点讨论） • 接地电阻要求（重点讨论） • 发电厂和变电站的接地网 • 接触电位差和跨步电位差的允许值 • 入地接地故障电流和接地网电位升高的计算 • 接触电位差和跨步电位差的计算 • 接地导体的规格要求和热稳定校验 • 接地电阻计算 【提示】我国接地规范脱胎于前苏联电站部制定的《电气装置安装规 程》。本来主要针对发电厂和变电站的保护接地和工作接地（中性点 接地），其它内容是后来逐步增加的。这种痕迹至今清晰可辨。
（3）下列部分可以不采用故障防护(间接接触防护)措施，即可不接地：
（4）采用下列保护措施时，外露可导电部分不应接地： 1）电气分隔； 2）特低电压SELV； 3）非导电场所； 4）不接地的局部等电位联结。
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低压电气装置的保护接地
2.3 保护接地的要求 • 保护接地和保护等电位联接是电击防护中故障保护措施的重要组成部分。 • GB/T 50065未能全面、准确地列入IEC标准的要求。 • IEC标准的要点如下： （1）TN系统： 1）电气装置的外露可导电部分应通过PE导体接至装置的总接地端子，该总 接地端子应连接至供电系统的接地点。 2）故障回路的阻抗应满足下列要求： ZsIa≤U0 （2.3-1） 为减小故障回路的总阻抗Zs，PE导体应尽量靠近相线。 3）当线导体通过不连接到 RB PE导体的外界可导电部分发生接地故障时，应满 50 足下列要求： RE U 0 50 （2.3-2）
【点评】相关的接地形成三种处理方式： A. 1、3、4项是系统接地，不是保护接地。 B.雷电保护接地这里全不列。 C.架空线路接地被拆开两处，且要求不一致！（红字、绿字分别对比） D.架空线路中插入冲击电阻换算，而条文规定的均为工频接地电阻。 （注：高压架空线路的接地部分规定：
1）6kV及以上无地线线路钢筋混凝土杆宜接地，金属杆塔应接地，接地电阻不宜大于 30 Ω。 2）除多雷区外，沥青路面上的架空线路的钢筋混凝土杆塔和金属杆塔，以及有运行 经验的地区，可不另设人工接地装置。）