发电站大型接地网跨步电压的测量及降低方法

李 萍，张泉锋，王婷婷，邱志鸿

（福建省三明市气象局，福建 三明365000）

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。

图1 跨步电压的形成

利用大电流发生器向被测物体输入一个故障电流，利用两个电极替代人体的双脚，在电极之间并联一个等效人体电阻1.5kΩ，利用选频电压表进行测量。按公式Uk＝UImax/I推算跨步电压。跨步电压测量示意如图2所示。

图2 跨步电压测试示意图

4 跨步电压的测量方法

将大电流发生器输出电流设置为2A，代替人体双脚的电极可采用包裹湿布的直径为20cm的金属圆盘，并压上重物。两电极中心距离为1.0m，跨步电压现场测量如图3。

从测量区域接地体开始沿直线方向，每隔2.0m测量一点，直到地网边缘为止，再按公式Uk＝UImax/I推算跨步电压。对于被测试电气设备跨步电压抽查测试点的数值最大短路电流可由甲方提供。对计算的跨步电压进行数据整理并进行校核，并判断所测跨步电压是否超过最大允许跨步电压值。

图3 跨步电压现场测量图

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～2m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。

［1］张蓝丹.浅谈跨步电压触电及预防措施［J］.电力科技，2012（10）：269.

［2］王 妍，孙奎明.跨步电压和接触电压的限制措施［J］.科技创新导报，2011（29）：80～81.

［3］赵德宁，黄国柱.一种消除跨步电压威胁的大楼防雷接地方式［J］.山西建筑，2009，35（24）：179～180.

［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.

［5］任合明，周璧华，杨春山，等.地闪回击电流近区跨步电压研究［J］.高电压技术，2005，31（3）：4～6.

［6］中华人民共和国建设部.GB50057－2010，建筑物防雷设计规范［S］.北京：中国计划出版社，2010.

［7］中华人民共和国能源部.DL/T475－2006，接地装置特性参数测量导则［S］.北京：中国电力出版社，2006.

［8］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T21431－2008，建筑物防雷装置检测技术规范［S］.北京：气象出版社，2008.