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跨步电压范文1
1引言
跨步电压即是人的两脚站在电位不同的地面上的两脚之间的电位差，这种电压所造成的触电事故就叫跨步电压触电[1]。而在发电站变压器区域，电压有的高达上百千伏，故障电流非常大，对工作人员构成了生命威胁，因此跨步电压的安全测量方法是非常必要的。本文主要根据DL/T475-2006《接地装置特性参数测量导则》测量跨步电压的方法，通过大电流发生器模拟一个故障电流给被测物体，再用内置等效人体电阻的电压表对模拟人体双脚的电极进行跨步电压的测量，并由此实验找出其改进措施，为以后跨步电压的测量提供参考。
2跨步电压的形成
造成地面上各处电位不同的原因主要有：一是相线断线，带电一端触地，即以触地点为中心形成许多同心圆，在不同的同心圆上其电位也不相等，中心点的电位最高，相反远离中心点的电位也越低（图1）。二是接地设备漏电时，接地线带电或电线电缆绝缘破坏、接头处包扎不严导致漏电等，也会以接地点或漏电点为中心，形成电位不同的同心圆。当人的双脚站在不同的同心圆上，跨步电压加于双脚时，就会有电流流过人体。设前脚的电位为U1，后脚的电位为U2，则跨步电压U=U1-U2。显然距离电流入地点越近，跨步电压越高，其危险性亦越大。人体受到跨步电压作用时，电流将从一只脚经跨步到另一只脚与大地形成回路[2～8]。
当跨步电压达到40～50V时，人就有触电的危险。触电者的症状是脚发麻、抽筋、跌倒在地[2]。人若能蹦出同心圆，就可脱离危险，如果不能蹦出同心圆甚至被击倒，会加大人体的触电电压，危险性就会更大。这是因为当人站立时，电流途径是流过双腿，而倒地后，电流则通过大脑和心脏，可能会使人发生触电死亡。
3跨步电压的测量原理
雷电流入地点周围电位分布区行走的人，两脚间（80cm）的电压离落地点越远，电流越分散，地面的电势也越低，为了降低跨步电压而需要人与雷电流入地点之间保持一定的安全距离，即防跨步电压安全距离。
跨步电压是电气设备碰壳或电力系统一相接地短路时，电流从接地极四散流出，在地面上形成不同的电位分布，人在走近短路地点时，两脚之间的电位差。
5降低跨步电压的方法
如果所测跨步电压大于允许值，可以在发电站经常维护的通道、保护网附近局部增设l～2 m网孔的水平均压带，可直接降低大地表面电位梯度，此方法比较可靠，但需要增加钢材消耗。
可以铺设砾石地面或沥青地面，用以提高地表面电阻率，以降低人身承受的电压。而此时地面的电位梯度并没有改变。可通过①采用碎石、砾石或卵石的高电阻率路面结构层时，其厚度不小于15cm。②采用沥青混凝土结构层时，其厚度为不小于4cm。采用电阻率高的路面措施，在使用年限较久时若地面的砾石层充满水泥或沥青地面破裂时，则不安全，因此，要定期维护。
可以增设垂直接地极来降低跨步电压，增加垂直接地体具有非常显著的作用，一是垂直极的引入，降低了地电位升，而跨步电压均与地电位有着直接的关系。二是因为增设垂直极后，大部分故障电流通过垂直极流入大地，相应减少了水平导体的散流量，因此地表面的水平方向电流密度大大减少，造成水平方向电场强度大大降低。
6结语
通过大电流发生器模拟了一个故障电流给被测物体，再用内置等效人体电阻的电压表对模拟人体双脚的电极进行跨步电压的测量，并提出了降低跨步电压的一些方法，为今后跨步电压的测量及降低方法提供参考。跨步电压可能引起触电危险的现象可能无法完全避免，但若设法降低加在人体上的电压（电势差），并及时采取必要措施，则会有效降低触电危险。
参考文献：
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[4] 张晓，尹晗，何金良，等.以降低跨步电压为目标的直流多环接地极电流配比的优化[J].高电压技术，2012，38（5）：1217～1223.
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跨步电压范文2
【关键词】电击；方式；事故措施
电对人体的伤害，主要来自电流。电流流过人体时，电流的热效应会引起肌体烧伤、炭化或在某些器官上产生损坏其正常功能的高温；肌体内的体液或其他组织会发生分解作用，从而使各种组织的结构和成分遭到严重破坏；肌体的神经组织或其他组织因受到损伤，会产生不同程度的刺麻、酸疼、打击感，并伴随不自主的肌肉收缩、心慌、惊恐等症状，伤害严重时会出现心律不齐、昏迷，心跳呼吸停止直至死亡的严重后果。
一、电击方式
电击方式有直接接触电击和间接接触电击。
1.人体与带电体的直接接触电击
人体与带电体的直接接触电击可分为单相电击和两相电击。
（1）单相电击
当人体直接碰触带电其中一相时，电流通过人体流入大地，这种触电现象称为单相触电。对于高压带电体，人体虽未直接接触，但由于超过了安全距离，高电压对人体放电，造成单相接地而引起的触电，也属于单相触电。低压电网通常采用变压器低压侧中性点不直接基地的接线方式。在中性点直接接地的电网中，通过人体的电流为
Ir=U/Rr+Ro
式中U-电气设备的相电压；Rr-中性点接地电阻；Ro-人体电阻。
因为Rr和Ro相比较，Ro甚小，可以略去不计，因此Ir=U/Rr
从上式可以看出，若人体电阻按1000计算，则在220v中性点接地的电网中单相触电时，流过人体的电流讲过220mA，已大大超过人体的承受能力；即使在110v系统中触电，通过人体的电流也达110mA，人可能危及生命。
（2）两相电击。是指人体两处同时触及两相带电体的电击事故。危害性较大，通过的电流大小与系统中性点运行方式无关，多发生在带电作业时。
2.人体与带电体间接接触电击
间接接触电击是由于电气设备绝缘损坏发生接地故障，设备金属外壳及接地点周围出现对地电压引起的，包括跨步电压电击和接触电压电击。
（1）跨步电压电击
当带电体有接地故障时，有故障电流流入大地，电流在接地点周围土壤中产生电压降。人在接地点周围，两脚之间出现的电压即为跨步电压。由跨步电压引起的电击事故为跨步电压电击。
高压故障接地处或有大电流流过的接地装置附近，都可能出现较高的跨步电压。由图1可见，在距离接地故障点8—10m以内，电位分布的变化率较大，人在此区域内行走，跨步电压高，就有电击的危险；在离接地故障点8—10m以外，电位分布的变化率较小，人的一步之间的电位差较小，跨步电压电击的危险性明显降低，人在受到跨步电压的作用时，电流将从一只脚经另一只脚与大地构成回路，虽然电流没有通过人体，但当跨步电压较高时，电击者脚发麻、抽筋，跌倒在地，跌倒后，电流可能会改变路径（如从手至脚）而流经人体的重要器官，使人致命。如果耍进入此范围内工作，为防止跨步电压电击，进入人员应穿绝缘鞋。
（2）接触电压电击
在正常情况下，电气设备的金属外壳是不带电的，由于绝缘损坏，设备漏电.使设备的金属外壳带电。接触电压是指人触及漏电设备的外壳，加于人手与脚之间的电位差（脚距漏电设备0.8m，手触及设备处距地面垂直距离1.8m），由接触电压引起的电击叫接触电压电击。若设备的外壳不接地，在此接触电压下的电志情况与单相电击情况相同；若设备外壳接地，则接触电压为设备外壳对地电位与人站立点的对地电位之差。如图1所示。
二、防止电击事故措施
1.绝缘和屏护措施
将带电体进行绝缘，为保证人身安全，一方面要选用合格的电器设备或导线，另一方面要加强设备检查，掌握设备绝缘性能，发现问题及时处理，防止发生电击事故。
屏护是遮栏、护罩、护盖等将带电体隔离，防止人员无意识地触及或过分接近带电体，在屏护上还要有醒目的带电标识。
2.正确使用电气安全用具
在电力生产中，工作人员经常使用各种安全电气工具，这些工具不仅对完成工作任务起一定的作用，而且对保护人身安全起重要作用。如防止人身电击、电弧灼伤、高空摔跃等。电气安全用具就其基本作用可分为绝缘安全用具和一般防护安全用具两大类。
（1）绝缘安全用具。绝缘安全用具是用来防止工作人员直接电击的安全用具。分为基本安全用具和辅助安全用具两种：①基本安全用具是指那些绝缘强度能长期承受设备的工作电压，并且在该电压等级产生内部过电压时能保证工作人员安全的工具。例如绝缘杆、绝缘夹钳、验电器等；②辅助安全用具是指那些主要用来进一步加强基本安全用具绝缘强度的工具。例如：绝缘手套、绝缘靴、绝缘垫等。
（2）一般防护安全用具。一般性防护安全用具没有绝缘性能，主要用于防止停电捡修的设备突然来电工作人员走错间隔、误登带电设备、电弧灼伤、高空坠落等事故的发生。这种安全用具虽不具备绝缘性能，但对保证电气工作的安全是必不可少的。
3.采用安全电压
安全电压是指不会使人发生电击危险的电压。通过人体的电流决定于加于人体的电压和人体电阻，安全电压就是根据人体允许通过的电流与人体电阻的乘积为依据确定的。我国规定的安全电压是交流42V、36V、12V、6V，直流安全电压上限是72V。
4.接地保护
接地保护包括电气设备保护接地、工作接地。安全接地是防止电击的基本保护措施。
5.采用剩余电流动作保护器作附加防护
在低压配电系统中，直接接触电击防护采用额定动作电流不超过30mA、无延时动作的剩余电流动作保护器，作为直接接触电击保护的补充防护措施，以便在直接接触电击的基本防护措施失效时，作后各防护。在规定条件下，当剩余电流保护器的动作电流值达到或超过给定的电流值时，能自动切断电源，通常用于故障情况下自动切断电源的防护。
跨步电压范文3
关键词：变电站接地网；设计；研究
中图分类号： S611 文献标识码： A
1 概述
变电站接地设计关系到电网安全运行，有效、可靠的接地是变电站安全运行的基本保证，对确保人身、设备安全至关重要。
随着城市规模的不断扩大，土地资源的日益紧张要求市内变电站站址面积小型化，同时还要考虑城市规划等方面的因素，这对变电站接地设计提出了更高要求。一般在变电站接地网的设计过程中，对接地网设计提出了基本要求：
1.1 为保证电网正常运行和故障时的人身及设备安全，电气设备及设施宜接地或接中性线；
1.2变电站的电气设备，应设置同一个接地系统，接地电阻应满足设计的要求；
1.3.接地装置应充分利用各种自然接地体接地，并校验其热稳定；
1.4 当电站接地电阻难以满足运行要求时，可根据技术经济比较，采用有效的降阻措施；
1.5 接地设计应考虑土壤干燥或冻结等季节变化的影响，接地电阻在四季中均应符合设计值的要求。
2 接地体材料对比分析
接地网材料不仅影响着接地体的热稳定和截面大小，而且还会影响到接地网的接地电阻、使用寿命、经济效益等，是接地网设计的重要部分。
在变电站接地网材料选择中，站址土壤腐蚀性是一个非常重要的因素，它不仅影响接地体的使用场合，而且关系到接地网设计的合理性。除此之外，接地材料的性能特点、使用寿命、经济效益等也是选择接地网材料的重要因素，因此接地网材料的合理选择对变电站接地网是非常必要的。
2.1接地体材料对比分析
根据接地网材料特性及其使用场合，结合目前常用的三种接地体材料（传统钢、铜覆钢和铜排），对其进行对比分析：
（1）传统钢材料一般作为最常用的接地网材料，其适用于土壤腐蚀性弱，站址面积较大且易更换的变电站。钢材料接地网一次性投资小，便于生产、加工、安装。其缺点抗腐蚀性弱、导电性差、机械强度不高、使用寿命短等。尤其是在中等腐蚀以上的土壤中，其以大于0.065mm/年的速度被腐蚀，其一般寿命为10-15年，腐蚀严重区域需开挖检修或重新敷设。
（2）除传统钢材料外，铜覆钢是使用较多的材料。铜覆钢是指作为芯体的钢表面被铜连续包覆所形成的金属复合材料。其技术性能指标较传统钢更加可靠、稳定，其特点如下：
a）接地体截面相同时，铜覆钢热稳定性较好。同等热稳定校验条件下，钢接地体所需的截面积为铜材的2倍。
b）导电性能好：铜覆钢材料的导电率为20%-40% IACS，在疏导电流相当的情况下，铜覆钢的截面积理论上可比镀锌钢材减小。
c）抗腐蚀性强：实验表明铜是一种耐土壤腐蚀材料，仅在土壤中含有高量的有机硫化物和高酸性时，铜才产生点蚀。铜层达到一定厚度时使用寿命可达到60年。
d）机械强度高：传统镀锌钢导体在打入地下时，镀锌层易剥落。铜覆钢导体由于铜层厚度大，铜层结合度高，因此在与土壤的摩擦中不会影响其防腐性能。
e）电阻率小：在一定程度上可降低接地电阻。
其缺点：铜覆钢接地网一次性投资较大，工艺要求高，同时不宜适用于含有高量的有机硫化物和高酸性土壤中。
（3）相较以上两种接地材料，变电站接地网采用铜排相对较少，仅用于土壤腐蚀性极强的变电站。铜排具有耐腐蚀性强，导电性和热稳定性好，机械强度高，使用寿命长等特点。但我国铜矿资源比较匮乏，铜价格比较昂贵，因此采用铜排作接地网，其一次性投资大，焊接工艺要求高，不适用于含有高量的有机硫化物和高酸性土壤中。
上述主要对三种材料性能特点进行对比分析，以下从全寿命周期及经济效益角度，对上述三种材料进行技术经济效益分析。
变电站接地网的全寿命周期按60年考虑。在同等的一般碱性地区（pH>7.0，土壤电阻率>20Ω・m），对铜覆钢与热镀锌钢、铜的全寿命周期经济性对比分析。其中热镀锌钢一次性寿命按照15年计算（根据文献统计，一般腐蚀性区域镀锌钢使用10~15年后，腐蚀严重需开挖检修或重新铺设，故技术经济分析选取15年计算）、铜覆钢和铜按60年计算，见下表。
全寿命周期对比表
比较项目 热镀锌钢接地材料 铜覆钢接地材料 铜接地材料
直接经济价格/元/t 7500 30000 60000
设计截面 1 0.52 0.29
一次性材料投资比值 1 2.13 2.64
全寿命比（个体/60） 0.25 1 1
全寿命投资比（材料费） 4 2.13 2.65
说明：
（a） 设计截面
A ，I 为短路电流，t为短路电流等效持续时间；按25%，700℃导电率计算，铜覆钢C=136，镀锌钢C=70，则铜覆钢设计截面积：镀锌钢设计截面积=70：136=0.52；
（b）按 GB50065 中铜的热稳定系数，C=245，镀锌钢 C=70，则铜设计截面积：镀锌钢设计截面积=70：245=0.29
（c）以镀锌钢为 1 进行对比计算，则铜覆钢的材料投资比为：
铜的材料投资比为：
（d）相同土壤条件下（未考虑腐蚀极强的区域），铜及铜覆钢设计寿命60年，热镀锌钢设计寿命15年。
（e）全寿命投资比=一次性材料投资比值/全寿命比。
由上表可知，使用铜覆钢全寿命周期的材料费，与镀锌钢相比可节省47%以上，相同的设计寿命下与铜相比可节省20%左右。与热镀锌比，使用铜覆钢接地网，不仅设计寿命提高、全寿命周期材料费降低，而且大幅减少了接地网开挖维修的次数和维修费用，隐形的全寿命周期经济性更大；与铜相比，使用铜覆钢不仅全寿命周期经济性好，而且节约了战略性铜材。 铜覆钢是变电站接地网理想的资源节约型材料。
2.2接地体截面计算
根据洛阳市区110千伏含嘉仓变电站短路电流计算结果，110kV含嘉仓变电站110kV母线单相接地短路电流为10.04kA。根据《GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范》中避雷线-杆塔系统，分流系数取值为0.6，短路持续时间为0.5秒，则计算入地短路电流为
传统钢接地体截面
当采用钢地网方案时，除了考虑热稳定校验的因素外，还应当考虑钢材的年平均腐蚀厚度 0.065mm/年。故当采用60mm× 6mm的扁钢作为接地引下线，水平接地体应当采用60mm×6mm的扁钢。
铜覆钢接地体截面
当采用镀铜地网时，应当采用40mm×4 mm的镀铜带作为接地引下线，水平接地体截面取截面积为160mm2的-40mm×4mm镀铜扁钢。
纯铜接地体截面
当采用纯铜地网时，应当采用30mm×4mm的纯铜排作为接地引下线，即水平接地体截面取截面积为70mm2的裸铜绞线。
根据上述三种材料和热稳定截面计算的对比分析和洛阳市区110千伏含嘉仓变站址腐蚀性程度，结合含嘉仓变电站为使用寿命60年的全户内变电站，接地网检修维护比较困难，故本工程采用水平接地体采用-40×4的铜覆扁钢，满足接地体截面的要求。
3 本工程接地方案分析
变电站接地网设计思路是在变电站区域设计网格状接地网，经过热稳定计算选择接地扁钢的截面，然后经过理论计算，计算出接地电阻值、接触电势和跨步电压，将计算值与允许值进行比较。若其不满足允许值要求，则采取相应的措施来降低接地电阻值和提高接触电势、跨步电压允许值。
3.1接地电阻计算
接地电阻值是变电站接地系统的重要指标，是衡量有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的重要参数。
根据洛阳市区110千伏含嘉仓变电站站址规划图，合理布置变电站接地网（参考图纸B0157 1 C-D11），最终确定接地网东西长50m，南北宽30m。根据接地网布置情况和变电站土壤电阻率（），对变电站接地电阻进行粗略估算:
根据《GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范》规定，变电站接地电阻值应≤0.5Ω，因此变电站接地电阻计算值不满足规范要求。针对此问题，在变电站接地网面积50×30=1500m2不能增大基础上，必须采用相应措施降低接地电阻，使之满足规程规范要求。
3.2接地网设计方案
对于本站接地网接地电阻不满足规程要求，结合常用降阻措施，提出以下接地设计方案：方案一为采用降阻模块，实现全站接地电阻降低；方案二为垂直接地体采用Φ14铜覆圆钢,并在建筑物外侧打辅助接地深井方案。
1、降阻模块方案
降阻模块方案指在水平接地体交叉处设置降阻模块，通过降阻模块并联降低接地网整体电阻。
根据本站接地网最大布置面积，可采用最大降阻模块数量为77个。由此对全站进行接地电阻进行计算。
（1）水平网电阻计算：根据上述资料，水平接地体接地电阻计算如下：
单个接地模块接地电阻：R=k*ρ=34.22Ω （k=0.158）
并联后总接地电阻：Rn =R/(n*h)
Rn = 0.635
式中：
n模块数量n=77
h 数量调整系数h=0.7
并联工频接地电阻计算公式：
R =1/(1/R水平+1/Rn)
计算结果：R=0.518Ω
经计算，该方案仍然不满足接地电阻小于0.5Ω的要求。
2、打辅助接地深井方案
由地址勘察报告可知，站址地深5m处主要为黄土粉层，其土壤电阻率为，站址地深12.43-13.30m处主要为稳定地下水层，其壤电阻率约为。基于此资料，提出了降低接地电阻方案：普通垂直接地体采用Φ14铜覆圆钢,并在建筑物外侧打辅助接地深井方案，深井接地体采用15m长的Φ150热镀锌钢管。
本站接地网按照60年来设计，依全寿命周期和经济效益角度，深井接地体采用15m长的Φ150热镀锌钢管更为合理。
根据电气总平面布置和接地网布置情况，接地体主要布置在水平接地体交叉点，同时应考虑到深井接地体之间的间距，尽量减少接地体之间的互相屏蔽作用。
含嘉仓变电站接地网布置图
根据接地网布置图，对本站接地电阻进行计算：
（1）垂直接地电阻验算：根据DL/T 621-1997，长15m单根垂直接地体接地电阻计算公式如下：
说明：l为深井接地体长 15m，d为接地体直径0.15m。水平接地网对垂直接地体的平均屏蔽深度为1.5m-2m。保守计算，2.5m长垂直接地体降阻效果忽略不计。每个长15m的垂直接地体电阻为R单垂＝2.54 Ω。
（2）本站垂直接地体降阻主要受深井接地体影响，而深井接地体间距不满足最小两倍接地体长度，故深井接地体并联电阻需考虑屏蔽影响，根据英国接地标准 BS7430:1991：
R垂并= R单垂(1+ρ15(1/2+1/3+…+1/n)/R单垂πD)/n＝0.508Ω
n 为深井接地体根数7，D为垂直接地极间距20m。
（3）接地网接地电阻：因垂直接地极上部2m左右处于水平网的散流通道内，水平网与垂直地网并联时，应除以两者之间的屏蔽系数0.9，故接地网的接地电阻为：
由上式计算结果知，接地网在建筑物外侧设置7根15m长深井接地体，接地电阻计算值就可以满足规程小于0.5Ω的要求。
4 接触电势、跨步电压的计算
接触电势和跨步电压是变电站接地系统的重要指标，对人身安全至关重要。一般在变电站接地电阻满足要求的情况下，必须确保接触电势和跨步电压的计算值均在允许值范围内，否则仍不满足工程要求，必须采取相应措施满足计算值在允许值范围内。
根据《GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范》中接触电势、跨步电压的允许值计算方法，对其进行计算如下：
计算本工程的接触电势及跨步电压允许值
接触电势允许值
跨步电压允许值
4.1最大接触电势计算
根据方案二的接地网设计方案和《GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范》中计算方法，对最大接触电势进行计算。
衰减系数
Df=
接地网的最大入地电流
IG= Df×I=1.05×4518=4738.5A
埋深系数
接地网网格数
式中： Lc――水平接地网导体的总长度(m) ； Lp――接地网的周边长度（m）；
网孔电压影响校正加权系数为
网孔电压几何校正系数为
式中：
ρ――土壤电阻率（Ω∙m）； km――网孔电压几何校正系数；
D――接地网平行导体间距；h――接地网埋深 0.8m；
d――接地网导体直径。Kh ――接地网埋深系数;
h0――参考深度，取 1m；
Kii――因内部导体对角网孔电压影响的校正加权系数。
接地网不规则校正系数为
有效埋设长度为
最大接触电势为
4.2跨步电压最大值计算
根据方案二的接地网设计方案和《GB50065-2011交流电气装置的接地设计规范》中计算方法，对最大跨步电压进行计算。
埋入地中的接地系统导体有效长度为
系数
最大跨步电压计算值为
经上述计算可知，最大接触电势不在允许值范围内，不满足工程需要。为此将接地网的边缘经常有人出入的走道处铺设碎石、砾石(厚度为15～20cm，其土壤电阻率约2500Ω・m)、沥青路面或“帽檐式”均压带，采用硬化路面等措施后，接触电压允许值为847.1V,跨步电压允许值为2721V。可见在在采取措施后最大接触电势即可满足要求。
5 结论
本专题从全寿命周期角度和经济效益考虑，本工程接地网选用铜覆钢材料，水平接网按照等距网格布置，辅以角钢垂直接地极和深井接地体的混合接地网。水平接地网采用-40×4铜覆扁钢作为水平接地主网，以2.5m长Φ14铜覆圆钢作为垂直接地极，深井接地体采用15m长的Φ150热镀锌钢管，这样设计降低了本站接地电阻，使之满足规程规范的要求。
在上述降阻措施下，通过在地网的边缘经常有人出入的走道处铺设碎石、砾石、沥青路面或“帽檐式”均压带，并采用硬化路面等措施后，大幅度提高了接触电势、跨步电压的允许值，使之计算值均在允许值范围内。
在本工程设计中，不仅优化了接地网设计方案，而且从全寿命周期方面实现了全站接地最优，经济效益最佳，同时也考虑到本站扩建、运行维护简单方便的要求。因此本方案在本工程中是值得应用并推广的。
参考文献：
【1】DL/T6201997，交流电气装置的过电压保护和绝缘配合【S】
跨步电压范文4
摘 要：本文简单介绍了目前各种降阻方法及限制条件，对高土壤电阻率地区的接地电阻值的合理性进行了探讨，并结合实际工程，提出了高土壤电阻率地区牵引变电所接地设计的综合降阻方案，并校验了接触电势和跨步电压，旨在保证设计的科学性。
关键词：牵引变电所；高土壤电阻率；接地电阻
引言
由于我国的西北地区普遍存在干旱少雨的地理特征，所以在此范围内的高土壤电路率地区较为普遍，又因为目前客运专线在城镇地区征地较为困难，牵引变电所需要做到占地面积小且接地设计达标，所以在有限的接地网面积内降低接地电阻的问题随着客运专线的建设越来越突出。
牵引变电所接地设计对铁路牵引供电系统的安全性、可靠性都有着至关重要的作用。接地系统不仅为各种电气设备提供了一个公共的接地点，而且在故障时具有排泄短路电流，保证所内地电位在安全范围之内。因此，探讨高土壤电阻率条件下牵引变电所接地设计是一件很有意义的事情。
1 各种降阻方法及限制条件
1.1 扩大接地网面积
目前工程中普遍采用的复合接地体接地电阻计算见式（1）：
（1）
式中Rw为复合接地体的接地电阻，？赘；Re为等值方形接地网的接地电阻，？赘；S为接地网的总面积，m2；L0为接地网的外缘边线总长度，m；L为水平接地极的总长度，m；d为水平接地体的等效直径，m；h为水平接地体的埋深，m。
由式（1）可见，增大接地网面积对于降低接地电阻具有明显作用。可是，面对城镇区域内征地困难的地区或山区，并不能实现接地网的扩大或外引。
1.2 接地体局部换土
根据式（1），接地电阻均与土壤电阻率成正比。因此，更换电阻率低的土壤是一种最直接有效的方法。但是，对于工地周边无低电阻率的土壤的地区，要花费长距离运费显然不经济。
1.3 降阻剂降阻
降阻剂应用原理是通过扩散和渗透作用到土壤之中降低土壤的电阻率。渗透性较强的降阻剂，降阻效果好，但是稳定性较差，如遇到雨水冲刷就会降低降阻效果。离子类的降阻剂会在缺水的情况下产生离析变成颗粒状的晶体，这时离子类的降阻剂就会失去导电性。
1.4 深井接地降阻
这种方法适用于深层土壤电阻率较低，或是深层具有地下水的地区，可将接地体穿透水层。但是对于深层土壤电阻率依然很高的区域，效果不明显。
1.5 离子接地极降阻
离子接地极释放活性电解离子是因为其陶瓷合金化合物之中含有电解离子化合物，通过潮解作用就能不断的释放电解离子增强土壤中的导电性，从而降低土壤中的电阻率。可是，离子接地极比较依赖土壤中的水分才能实现电离，如果在长期缺水的环境下，效果不好且不经济。
2 选择合理的接地电阻值
由于牵引变电所属于有效接地系统，其接地装置的接地电阻应符合式（2）：
（2）
式中Rj为采用季节变化的最大接地电阻，？赘；Ij为计算用的经接地网入地的最大接地故障不对称电流有效值，A。
目前，普遍认为牵引变电所的接地电阻值不应大于0.5？赘，其实，这种思路是陈旧的。根据式（2），假如某些牵引变电所短路电流小于1000A时，接地电阻可提高到2？赘，假如对于西北地区330kV电压等级的大容量客专牵引变电所短路电流普遍超过4000A，如果只追求接地降阻而不验算接触电势和跨步电压就脱离了接地的实质。
《铁路电力牵引供电设计规范》（TB10009-2016）这本新规范相对于2005年的旧规范对于高土壤电阻率地区的接地电阻值取消了不应超过5？赘的规定，可见，现在更应关注接地的安全性而不是一味地单纯降阻。因此，对于高土壤电阻率地区在保证安全性的条件下可以适当提高接地电阻值。
3 某工程的综合降阻方案
本文以某客运专线高土壤电阻率地区AT所为例。通过土壤电阻率分层拟合，得到该AT所所在地等值土壤电阻率为1500？赘・m。本次设计不推荐采用降阻剂和离子接地极，因为这二者在长期恶劣的环境条件下易失效。因此，通过延围墙敷设复合接地体，适当扩大地网面积加上局部换土和深井接地的方式降阻。根据资料，该AT所的短路电流取3kA。因此，接地电阻应做到0.67？赘以下。
4 校验接触电势和跨步电压
当牵引所亭电源侧短路时，其接地装置的接触电位差和跨步电位差不应大于式（3）[1]和式（4）[1]：
式中Ej为接触电位差，V；Ek为跨步电位差，V；？籽b为人脚站立处地表面的土壤电阻率，？赘・m；Cb为表层衰减系数；t为接地短路电流的持续时间，s。
经计算，采用以上降阻措施后，得到Ejm最大接触电势502V小于Ej最大允许接触电势625V，Ekm最大跨步电压1580V小于Ek最大允许跨步电压1750V。因此，当接地电阻应等于0.67？赘时，其最大接触电势和最大跨步压是满足要求的。
结束语
本文通过分析目前各种降阻方法及限制条件，指出一味地追求降低接地电阻值并不是接地设计的实质，并结合工程实例，校验了接触电势和跨步电压，以保证接地设计的安全性和可靠性。牵引变电所的接地设计应因地制宜，结合实际情况，综合各种环境因素，采用综合的降阻措施，以便降低工程造价，达到科学设计。
参考文献
[1]国家铁路局.铁路电力牵引供电设计规范[S]（TB10009-2016）.北京：中国铁道出版社，2016.05.
跨步电压范文5
【关键词】建筑物；间距；跨步电压；埋地深度；接地电阻
0.前言
由于设计质量管理规定：对于一般工程的电气设计允许可以不要计算书，因此许多设计人员对三级防雷建筑物的防雷设计，不再进行设计计算，仅凭经验而设计。对于防雷设施的是否设置及防雷设施的各种安全间距未进行计算、验算，因此造成大量的三级防雷的建筑物的防雷设计、施工存在较大的的盲目性，使有些工程提高了防雷级别，增加了工程造价，而有些工程却未按规范设计、施工，造成漏错，带来很大隐患和不应有的损失。
1.三种建筑物防雷规范的概述及比较
总所周知，建筑物防雷标准有1993年8月1日起实施的《民用建筑电气设计规范JGJ/T16－92推荐性行业标准，1994年11月1日起实施的《建筑物防雷设计规范》GB50057－94强制性国家标准。GB50057－94使建筑物的防雷设计、施工逐步与国际电工委员会IEC防雷标准接轨，设计施工更加规范化、标准化。
而GB50057－94将民用建筑分为两类，而JCJ/T16－92将民用建筑防雷设计分为三级，分得更加具体、细致、避免造成使某些民用建筑物失去应有的安全，而有些建筑物可能出现不必要的浪费。为更好的掌握IEC、GB50057－94、JCJ/T16－92三者的实质，特择其主要条款列于表1。且后面的分析、计算均引自JCJ/T16－92中的规定。
2.设置防雷设施
除少量的一、二级防雷建筑物外，数量众多的还是三级防雷及等级以外的建筑物防雷，而对此类建筑物大多设计人员不计算年预计雷击次数N，使许多不需设计防雷的建筑物而设计了防雷措施，设计保守，浪费了人、材、物。有的建筑物在20m的高度，却不需设置防雷措施，而有的建筑物高度在7m，就必须设置三级防雷措施。关键因素在于建筑所处的地理位置、环境、土质和雷电活动情况所决定。同时在峻工的工程中，我们也看到，有许多类似的工程不该设置防雷却按三级防雷设计施工了，施工后的防雷接地装置效果并不是设计的那么有成效，增加了工程造价。因此，设计人员对民用建筑物的防雷设计必须对建筑物年预计雷击次数进行计算，根据计算结果，结合具体条件，确定是否设置防雷设施。
3.工频接地电阻与冲击接地电阻的区别
接地电阻是指在工频或直流电流流过时的电阻，通常叫做工频（或直流）接地电阻；而对于防雷接地雷电冲击电流流过时的电阻叫做冲击接地电阻。
从物理过程来看，防雷接地与工频接地有两点区别，一是雷电流的幅值大，二是雷电流的等值频率高。 雷电流的幅值大，会使地中电流密度增大，因而提高地中电场强度，在接地体表面附近尤为显著。地电场强度超过土壤击穿场强时会发生局部火花放电，使土壤电导增大。试验表明，当土壤电阻率为500Ω・m，预放电时间为3―5μs时，土壤的击穿场强为6―12kV/cm。因此，同一接地装置在幅值很高的雷电冲击电流作用下，其接地电阻要小于工频电流下的数值。这一过程称为火花效应。
雷电流的等值频率很高，会使接地体本身呈现很明显的电感作用，阻碍电流向接地体的远端流通。对于长度较大的接地体这种影响更显著。结果使接地体得不到充分利用，接地电阻值大于工频接地电阻。这一现象称为电感影响。
由于上述原因，同一接地装置具有不同的冲击接地电阻值和工频接地电阻值，两者之间的比称为冲击系数α；α＝R～/Ri 其中R～为工频接地电阻；Ri为冲击接地电阻，是指接地体上的冲击电压幅值与冲击电流幅值之比，实际上应是接地阻抗，但习惯上仍称为冲击接地电阻。 冲击系数α与接地体的几何尺寸、雷电流的幅值和波形以及土壤电阻率等因素有关，多数靠实验确定。一般情况下由于火花效应大于电感影响，故α＜1；但对于电感影响明显的情况，则可能α≥1，冲击接地电阻值一般要求小于10Ω。
4.引下线间距与防雷设施
关于引下线的间距问题，当避雷网敷设在建筑物上时，雷电流通过引下线入地。若引下线数量较多或者间距较小时，雷电流分布较为均匀，由于分流，引下线上的电压相对减小，避免了跳闪的危险。因此，引下线的最大距离是以限制引下线上的最大雷电流为依据的。《工业建筑和民用建筑电力设计导则》中规定“引下线间距，一般以20-30m为标准”。我国过去对民用建筑物的引下线的间距，一般是按着上述规定设计的，运行多年情况良好，没有由于引下线的间距发生过问题。根据查阅的大量资料，发现国外的规定也是不一致的。例如：原东德规定为10m，原苏联规定为25m，日本则规定为50m。因为各国规定相差较大，所以，虽然我国已有几十年的运行实践经验，但为了可靠起见，我们在现实中必须按实验算。
综上所述，在实行一栋建筑一个总带电位联结、一个共用接地体的措施后，在楼顶部应将避雷带针与伸出屋面的金属管道金属物体连接起来，在每层内的建筑物内应实行辅助等电位联结，即引下线在经过各个楼层时，将它与该楼层内的钢筋、金属构架全部联结起来，于是不论引下线的电位升到多高，同楼层建筑物内的所有金属物包括地面内钢筋、金属管道、电气设备的安全接地都同时升到相同电位，方可消除雷电压反击。
5.跨步电压与接地装置埋地深度
跨步电压是指人的两脚接触地面间两点的电位差，一般取人的跨距0.8m内的电位差。跨步电压的大小与接地体埋地深度、土壤电阻率、雷电位幅值等诸多因素。
垂直埋设的接地体，宜采用圆钢、钢管、角钢等，水平埋设的接地体，宜采用扁钢、圆钢等。人工接地体的尺寸不应小于下列数值：圆钢直径为10mm；扁钢截面为100mm2；扁钢厚度为4mm；角钢厚度为4mm；钢管壁厚为3.5mm。为降低跨步电压，防直击雷的人工接地装置距建筑物人口处及人行道不应小于3m，当小于3m时应采取下列措施之一：（1）水平接地体局部深埋不应小于1m。（2）水平接地体局部包以绝缘物（例如50～80mm厚的沥青层）。（3）采用沥青碎石地面或在接地装置上面敷设50～80mm厚的沥青层，其宽度超过接地装置2m。
若采用基础和圈梁内钢筋作为环形接地体，但由于三级防雷的建筑物大多为毛石基础，毛石基础上的圈梁埋地一般为0.3m左右，较浅根本达不到防止危险的跨步电压需将接地装置埋深1m的要求，因此不宜采用圈梁做为环形接地体指三级防雷建筑物。
6.结语
综上所述，随着我国建筑业速度加快,建筑物的高度也在不断增高,致使施工现场机械设备随之增高。为了确保建筑设施、施工设备和人员的安全,做好建筑工程施工现场防雷保护工作是安全生产不可缺省的重要环节。
【参考文献】
［1］尹星,杨勇伟,季敏海.浅谈水泥厂防雷接地设计及施工[J].河南建材,2011(06).
［2］赵丽,段晨东,姚明．建筑物防雷保护[J].安防科技,2003(05).
跨步电压范文6
【关键词】接地装置；安全技术；探讨
所谓接地，是指设备与大地作电气连接或金属性连接。电气设备的接地，通常的方法是将金属导体埋入地中，并通过导体与与设备作电气连接。这种埋入地中直接与地接触的金属物体称为接地体，而连接设备与接地体的金属导体称为接地线，接地体与接地线的连接组合就称为接地装置。
1.接地装置的接触电压和跨步电压
确定10kv接地装置的型式和布置时，考虑保护接地的要求应降低接触电位差和跨步电位差，并应符合下列要求。
1.1 10kv低电阻接地系统发生单相接地或两相短路接地时接地装置的接触电位差和跨步电位差应不超过下列数值：
式中 Ut——接触电位差，V；
Us——跨步电位差，V；
Ρf——人脚站地处地表面土壤电阻率，Ω·m；
t——接地故障电流持续时间，s。
1.2 3—66kv不接地、经消弧线圈接地线高电阻接地系统，发生单相接地故障后，当不能迅速切除故障时，此时接地装置的接触电压和跨步电压应不超过下列数值：
Ut=50+0.05ρf
Us=50+0.2ρf
2.接地参数的数值计算方法
2.1 近似计算阶段
对于较复杂的电极，由于边界条件在用数值计算之前很难得到它的精确解。因此，长期以来，许多文献在分析、计算接地电阻、跨步电势、接触电势这些接地参数时，都做了相应的一些近似，主要有如下两种近似处理方法：（1）将接地体几何形状做某些改变使之便于进行数学分析；（2）假设电流在接地体上均匀分布。
2.2 工频接地电阻的计算
20世纪50年代以前，发电厂和变电所接地装置主要是由垂直接地导体所构成。但实际运行结果表明。垂直接地体的作用远没有过去所估计的那么大，因此，20世纪50年代初期，首先在美国，后来在欧洲一些国家中开始使用以水平接地体为主的接地装置。于是，这种电极的接地电阻的各种近似计算公式也相继产生。常用几个近似算法如下：
（1）利用屏蔽系数A计算接地电阻R：
（1）
式中：L——水平接地体总长度，m；
h——水平接地体埋设深度，m；
d——水平接地体直径或等值直径，m；
A——水平接地体屏蔽系数。
（1）式是通过假定电流在接地体上均匀分布而得到的。经在工程中使用，尚负荷实际，但仅限于几种接地体的形状，才能查得系数A的值，因此，使用受到限制，且不适用于大型接地网。
（2）我国现行接地规程中所采用的的地网接地电阻的计算公式：
（2）
式中：S——接地网总面积，m2；
L——接地体的总长度，包括垂直接地体在内，m；
d——水平接地体的直径或等值直径，m；
h——水平接地体埋设深度，m。
（2）式是根据圆环接地电阻理论公式和回盘接地电阻理论公式，用线性内插法求得。采用的回盘公式考虑了埋深的影响，并将圆环公式的对数项改用面积表达，得到的接地电阻表达式较（2）式精确些，但接地电阻随均压导体的增加而呈下降的趋势，使计算结果偏高。
2.3 跨步电势Estep、接触电势Etouch或网孔电势Emesh的计算
随着电力系统容量的增加，地网面积愈来愈大。流经地网的大地短路电流大大增加，即使将接地电阻降到0.5Ω以下，地网电位压有时也高达5000v以上，而且在高电阻率地区，发电厂、变电所耗用了大量钢材也难达到0.5Ω的要求。为确保人身安全，必须将接触电势、跨步电势控制在人体所允许的安全值以内。对于按等间距布置的接地网，地网外跨步电势达到最大。因此，常常用网孔电势来代替接触电势。网孔电势是指接地导体与地表面网孔中心之间的电位差，是地网网孔内可能出现的最大接触电势。目前，网孔电势，是接地导体与地表面网孔中心之间的电位差，是地网网孔内可能出现的最大的接触电势，因此常常用网孔电势来代替接触电势。
3.接地计算研究的第二阶段——数值计算、计算机辅助法
3.1 恒定电流场理论
没有一恒定电流流入埋在电阻率为ρ的均匀土壤中的电极，若以无穷远处为参考点，根据恒定电流场理论，应用格林函数的原理，可以得到电极泄漏电流在求解空间中任一点P产生的电位为：
式中，J（Q）表示电极表面S上Q点的泄露电流密度，G（P，Q）是相应于电极几何形状的格林函数，代表单位电流通过电极表面Q点在P点产生的点位。接地极对于土壤而言，可看成良导体，因此在土壤中通常假设为等电位电极。该条件作为数值计算的边界条件。
3.2 计算方法及程序流程图
（1）地网均压导体的不等间距自动布置。由于发变电站的站址的限制，并不是所有的接地网都是规则矩形，而是可能出现一些凹凸多边形的情况。自动布置导体时，必须满足在各种地网形状的情况下，既能按要求布置，而且能使布置的导体超出限定的范围。一般来说，只要能够确定水平地网的边框，其内部的均压导体布置是可以通过复杂的算法按要求实现的。布置的要求可以以外部文件的形式存放，布置导体时加以读取，所以一些过去按等间距布置设计的接地网，可用等间距布置的要求文件更换按不等间距布置要求的文件，实现对等间距布置下的自动布置。输入水平接地网边框值，以水平接地网的某一直角边建立坐标系，输入地网水平地网边框交点的坐标，即可确定水平接地网的范围。
（2）一次分段的形成。在分段过程中，必须满足各一次分段中无分段相交情况。
（3）微分段的划分。将微分段长取为定值，将每一次分段长度除以微分段长就是其二次分段数值。不能整除时，余段长超过微分段长的一半，算作一个微分段，否则忽略不计。由于各微分段大小相等，因此不用对每一次分段计算其各微分段的自电阻与互电阻，只需计算最长一次分段中各微分段的互电阻，其他一次分段上的微分段可根据各微分段之间的相隔的微分段数情况通过直接赋值得到。
参考文献