关于B类电气装置接地电阻值的讨论[1]

1关于 B 类电气装置接地电阻值的讨论信息产业电子第十一设计研究院有限公司 杨天义摘要：依据等同采用 IEC 相关标准的新的国家标准，对原电力行业标准中的 B 类电气装置（建筑物电气装置）的保护接地电阻值，按照不同的高、低压系统接地形式下的安全性要求，提出了新的建议，并就其确定原则作出了说明。 关键词：B 类电气装置 保护接地电阻 故障接触电压 工频应力电压 电气装置的接地技术是关系到电气装置能否实现其功能性和安全性的基本技术之一，它包括电气装置的接地系统的设置，接地电阻值的确定、接地装置的安装、敷设、运行、检测和维护等诸多方面的技术。原国家标准 GBJ65-83《工业与民用电力装置的接地设计规范》颁布至今已逾二十多年，许多内容已落后于二十多年来接地技术的发展，现今供电力部门和设计单位遵循的电力行业标准 DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》 虽然既包括了对电力部门管理的发电、变电、送电和配电电气装置（简称为 A类电气装置）的接地要求，也包括了由用户管理的“建筑物电气装置” （简称为 B 类电气装置）的接地要求，但仍有部分内容落后于当今科技的飞速发展，国内的一些资深电气专家已对此规范提出了许多很好的建议和意见[1] ，中国电工技术学会的“工业与建筑应用专委会”还专门为之举办了专题研讨会 [2] 。这反映出了电工技术学界对这本基础性的国家标准技术规范的热切期盼， 对此， 笔者也不揣冒昧，借参与审定修编“工业与民用配电设计手册”之第十四章“接地”的机会，仅就有关建筑物电气装置（B 类电气装置）的接地电阻值的问题提出一点不成熟的个人看法来参与讨论，目的旨在对将于 2006 年修订出版的新的国家标准“交流电气装置的接地”规范能有所裨益。 关于建筑物电气装置的接地问题，当前业界最为关注的是关于接地系统的设置，即是否采用“联合接地系统” （或者称为“共用接地系统” ） ，另一个就是接地电阻的取值问题，对前一个问题，已有许多专家发表了许多很好的意见，本文不拟讨论，仅就后者，即建筑物电气装置的接地电阻值，对不同的高、低压系统接地形式，究竟取多少较为合适，发表一点个人的浅见。 IEC60364-4-442： 1993 标准 《低压电气装置对暂时过电压和高压系统与地之间的故障的防护》已等同采用为国家标准 GB16895.11-2001，此标准规定了当变电所的高压侧系统发生相线与地之间的故障时，引起的低压侧系统中性点电位的升高从而在低压系统的绝缘上产生的工频应力电压以及电气装置外露可导电部分对地电位的升高所形成的故障接触电压时，对设备绝缘可能遭受的损害和对人员可能遭受间接电击所提供的保护措施。因此，此标准是我们讨论建筑物电气装置的接地电阻值所依据的主要基础性标准之一。在该标准的引言中，一开始就指出“本标准的规定不适用于全部或部分由公用电力公司管辖的系统” ，因此，我们在讨论变电所的接地电阻时，就有必要将由电力公司管辖的高压变配电系统与由用户管理的建筑物电气装置（用户端的中、低压配电系统）分开讨论，即如 DL/T621-1997 标准那样，将适用范围的电气装置分为 A 类电气装置和 B 类电气装置分别加以讨论是有必要的， 鉴于此，笔者在“配电手册”新版中，配合修编者提出了关于“电气装置保护接地的接地电阻”的确定原则，参见表一。 2表一 电气装置保护接地的接地电阻高压系统 接地方式 供电公司管理的发电、变电、配电电气装置（A 类电气装置） ①用户管理的建筑物电气装置 ① ③（B 类电气装置） 有效接地 ( 直接接地、低电阻接地 ) 发电厂、变电所电气装置保护接地的接地电阻值应符合： R≤ 2000/I k但不应大于 5Ω。 ②当配电变压器位于所供电建筑物外且建筑物电气装置未作总等电位连接时，如变电所保护接地与低压系统中性点接地相连接，则应符合： ④R≤ 1200/I k但对于 TN系统及低压用电设备外露导电部分与变电所保护接地相连的 IT 系统，故障电压 I kR应在规定时间内（见图 14-2）切断；对于 TT系统及中性点阻抗接地且用电设备外露可导电部分单独接地的 IT 系统， 在低压用户系统绝缘上产生的工频应力电压 (I rrup t ) 应在 5s 内切断。 当配电变压器设于由其供电的建筑物内并已作总等电位联结时 , 则不存在上述电击和绝缘击穿危险。 此时变压器低压侧宜采用 TN-S系统 , 高压电气装置保护接地应与低压系统中性点接地共用接地装置。 不接地、 消弧线圈接地、 高电阻接地 （ 1） 高压电气装置保护接地与电力生产用低压电气装置共用接地装置时，接地电阻为：R≤ 120/I k但不应大于 4Ω。 （ 2） 仅用于高压电气装置的接地装置时，接地电阻为： R≤ 250/I k但不宜大于 10Ω。 （ 1） 变电所保护接地与低压系统中性点接地共用接地装置时，变电所保护接地装置的接地电阻应符合： a ．配电变压器设于由其供电的建筑外 , 且所供电 建筑物内未作总等电位联结时，对于 TN系统，其接地电阻为 : R ≤ 50/I k ⑤但建议以不大于 2Ω为宜。 b ．配电变压器设于由其供电的建筑物内 , 且已作总等电位联结时 : a) 低压侧应采用 TN－S 系统 此时不存在电击和绝缘击穿危险 , 就此而言， 对接地电阻值可无要求。但宜尽可能采用低的自然接地电阻值（例如 4Ω）以抑制地电位升高并满足联合接地系统的其他要求。 b) 当低压侧为中性点不接地的 IT 系统， 但低压用电设备外露导电部分与变电所保护接地相连接时，接地电阻应符合： R≤ 250/I k且在低压系统绝缘上产生的工频应力电压(I kR+Uph) 应在设备绝缘水平允许的时间内被切断。（ 2） 变电所保护接地不与低压系统中性点接地共用接地装置时， 变电所保护接地装置的接地电阻应符合： ⑥R≤ 250/I k且在低压系统绝缘上产生的工频应力电压 (I kR+Uph) 应在设备绝缘水平允许的时间内被切断。 注：① 表中 R为接地电阻（Ω） ，I k 为计算用的高压系统中流经变电所保护接地装置的接地故障电流（ A），U ph为相电压 （ V） , 对 220/380V 系统 Uph=220V, 低压系统的接地形式见本章第三节。 表中计算用的接地故障电流采用在3接地装置内、外短路时，经接地装置流入地中的最大短路电流对称分量最大值，该电流应按 5~10 年发展后的系统最大运行方式确定， 并应考虑系统中各接地中性点间的短路电流分配， 以及避雷线中分走的接地短路电流。对消弧线圈接地系统，计算用的接地故障电流应采用下列数值：对于装有消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一系统各消弧线圈额定电流总和的 1.25 倍；对于不装消弧线圈的发电厂、变电所电气装置的接地装置，计算电流等于系统中断开最大一台消弧线圈或系统中最长线路被切除时的最大可能残余电流值。② 此时还应符合以下要求： a）为防止变电所高压侧发生接地故障时转移电位引起的危害，应采取隔离措施（如对外通信设备加隔离变压器；向外供电的低压线路采用架空线， 使其电源中性点接地装置与所内接地装置相距 20m以上； 通向所外的金属管道采用绝缘段等） 。 b）考虑短路电流非周期分量的影响，当接地网电位升高时，发电厂、变电所内的 3-10kV 阀式避雷器不应动作或动作后应能承受被赋与的能量。 c）设计接地网时，应验算接触电位差和跨步电位差。当人工接地网局部地带的接触电位差、跨步电位差超过规定值，可采取局部增设水平均压带或垂直接地极，铺设砾石地面或沥青地面的措施。③ 当与变电所接地装置相连的已接地的合适的有金属护层的高、 低压电缆总长度超过 1km, 或变电所接地装置的接地电阻小于 1Ω时 , 可认为已满足了表内所列条件。 (注： IEC60364-4-442新草案中已取消了此条款 ) ④ 当不能满足表列条件时，应将变电所低压系统中性导体及 TT 或 IT 系统低压用电设备外露可导电部分通过一个电气上独立于变电所保护接地的接地装置接地，此时变电所低压侧绝缘上的工频应力电压（I kR+Uph）仍应在其绝缘水平相对应的时间内被切断； TT或 IT 系统低压用电设备外露可导电部分单独接地的接地电阻应满足其接地故障时的防间接接触电击要求，参见第十五章 [7] 。 ⑤ 还应考虑低压系统相线直接接大地故障在低压系统中性点接地装置上产生的故障电压的危害：对于 TN 系统， R应满足 R≤ 50RE/（ U ph-50） (Ω ),即当 Uph =220V 时， R≤ 0.29RE， RE为故障点的电阻 (Ω )；对于 TT 系统，为避免爬电引起的电气危险，则应 R≤ 0.31RE；在这两种情况下，都考虑到 RE值的不确定性， R 值宜尽量小，例如不大于 2Ω。⑥ 对于另行单独接地的低压系统中性导体及低压用电设备外露可导电部分 , 其接地电阻值要求同注④及注⑤。表中将供电公司管理的发电、变电、配电电气装置（即 A 类电气装置）与用户管理的建筑物电气装置（即 B 类电气装置）分别加以对照列出，A 类电气装置的保护接地电阻的确定原则，按照现行 DL/T621-1997 标准规定，本文不对此讨论，只对用户管理的 B 类电气装置的接地电阻如何确定加以讨论。 用户管理的 B类电气装置，其“高压”侧的电压一般系指超过交流电压区段Ⅱ上限即相间电压 U>1000V的电压，在我国通常是指 3~35KV“中压”配电电压，其低压侧电压为 1000V4以下的低压配电电压。而个别用户管理的 66kV， 110kV，甚至 220kV 的用户总降压变电所，因其主变压器二次侧电压一般不为 1000V 以下的低压配电电压，而多为 6~35kV 的“中压”配电电压，因此不适用于标准 IEC60364-4-442： 1993/GB16895.11-2001 所适用的范围，因此 66kV 及以上的用户总降压变电所，其保护接地电阻值可按 A 类电气装置的规定确定。 B 类电气装置的“高压侧（ HV） ”系统的接地方式，与 A 类电气装置一样仍分为有效接地（直接接地或低电阻接地）及非有效接地（不接地、消弧线圈接地、高电阻接地）两类。我国的 10~35kV 配电系统，其系统接地方式一般均为低电阻接地或不接地 / 消弧线圈接地方式。高压有效接地（低电阻接地）系统其接地故障电流较大（数百安至 1000 安左右） ，发生接地故障后要求保护装置迅速切除故障；而非有效接地系统（不接地、消弧线圈接地）的接地故障电流较小，仅表现为不接地系统的电容电流或消弧线圈补偿后的故障残余电流，一般不超过 10~30 安 [3] ，发生接地故障后可不立即跳闸，允许带故障运行约两小时，在此期间可寻找故障点并将其切除。因此，两种高压系统接地方式其接地故障时所引起的地电位升高及故障切除时间是大不一样的，因此 IEC60364-4-442 标准中将这两种高压接地系统之接地要求分开来规定。 与两种高压系统接地方式相对应，B 类电气装置的低压系统接地形式又分为 TN、 TT 及IT 系统三大类 [4] ； 而 TN系统又按照中性线 （ N） 和保护线 （ PE） 是否分开或合用而分为 TN-C、TN-S、 TN-C-S 系统； IT 系统则按照中性点是否经阻抗接地以及是否与变电所外露可导电部分（保护接地）相连接或是否引出 PE 线与低压用电设备的外露可导电部分相连接等各种不同的形式，当变电所高压侧对地故障时，对于上述各种类型的低压系统接地形式，在变电所低压侧的故障接触电压及出现在低压系统变电所端和 / 或用电设备端相线对地绝缘上的工频应力电压及持续时间的表现是不一样的，并且上述故障接触电压是否会引起间接电击事故又与变电所及建筑物内是否实施了总等电位联结有关。此外，变电所的保护接地是否与低压侧系统中性点接地共用接地装置，也会影响高压侧对地故障电压向低压侧的传导。还要考虑到配电变压器是否位于所供电的建筑物内，会对低压系统的接地形式的选择有所影响，比如当配电变压器（以下简称“配变” ）位于所供电的建筑物内且实施了总等电位联结时， TT 系统就不适用，此时就只能采用 TN或 IT 系统 [1] （在我国绝大多数场合下是采用 TN系统，特别是用电安全性相对较高的 TN-S 系统） 。因此，面对两类不同的高压系统接地方式，B 类电气装置的低压侧系统接地及其与变电所或用电设备的保护接地之间的关系，就要考虑上述各种不同情况下对接地装置及接地电阻的不同要求，按照上述各种不同接地形式及不同条件分类排列组合起来的形式就十分复杂。 笔者在制定表一的 B类电气装置的保护接地电阻值的要求时，就反复研讨 IEC60364-4-442 标准以及相关的建筑物电气装置电击防护的有关标准（如IEC60364-4-41/GB14821.1 ， IEC60364-4-41/GB16895.21 ， IEC60364-5-54/GB16895.3 等） ，深感 IEC60364-4-442 等基础性标准言简意赅，标准背后所包含的内容十分丰富，要想在表一中简明扼要的归纳综合出来以便于设计人员运用是有相当的难度的，在王厚余老先生及任元会主编、卞铠生副主编等资深电气专家的大力支持和协助下，笔者数易其稿，才算基本制定出了表一，但仍感未能全面准确地表达标准的内容，其中 B 类电气装置的保护接地电阻值的确定除了依据上述 IEC 及 GB标准外，还参照了 DL/T621-1997 [4] 等国家电力行业标准的有关内容，由于新修订的“交流电气装置的接地”国家标准还没有颁布，因此表一的内容不一定会符合将来的 GB标准，接地技术也会随着电气科学技术的发展而“与时俱进” ；这次修编的“设计手册”中的表一的内容就权当是抛砖引玉吧，如与现行或将来的 GB/IEC 新标准有不相符合之处则应以新的 GB/IEC 标准为准，并留待下一版“配电设计手册”再加以修正。 为便于表一的理解和应用，笔者在此对表一所列内容作如下简要说明： 一． 高压侧系统为低电阻接地的 B类电气装置 1. 当配电变压器位于所供电的建筑物外，且建筑物内电气装置未做总等电位联结时， 5（ 1） . 低压侧为 TN系统 比如对一个小区供电的独立式变电所，或室外露天箱式变电所或杆架式变压器，这种情况下如变电所保护接地与低压系统中性点接地相连接（大多数情况下均是如此）此时低压侧大多采用 TN系统（ TN-S 或 TN-C-S 系统） ；当配变发生高压接地故障时，流过变电所保护接地装置 R上的接地故障电流 I m（即表一中的 I k， 下同） 在变压器外壳上形成了故障电压 I mR，此故障电压将因低压系统中性点接地与变电所保护接地相连接而通过 PEN线或 PE 线传导至所有用户低压设备的外露可导电部分（外壳）上，见图一。 从而可能引起在用户端人员遭受原因难查的间接电击伤害事故，由于变压器高压侧系统为小电阻接地时，其接地故障电流较大，多为数百至 1000 安，此时除应尽量降低变电所之 接 地 电 阻 R， 使 RxI m≤ 1200V( 按 满 足 系 统 绝 缘 要 求 ， 见 后 述 ) 外 ， 还 应 按GB16895.11/IEC60364-4-442 标准（以下简称“标准” ）的要求应在图二所示的极短的时间内（约为 10~40ms内）被切断才能保证人员不致发生人身电击事故。 但实际上此接地故障持续时间为变电所高压侧断路器和继电保护装置动作时间之和，约为数百毫秒，远大于图二所要求的切断时间，因此，为保证安全，需采取以下措施：一是在所供电的建筑物内采取总等电位联结措施。由于总等电位联结的作用，使故障电压 Uf 所产6生的接触电位差被消除，按 GB16895.11 标准的说法是此时“接触电压实际为 0V”（严格说，接触电压不可能为 0V 而是下降为配电箱至用电设备的一小段 PE支线上的电压降， 其值很小，一般均大大低于安全电压限值 [1] ）对于户外电气装置（如路灯）等不便实施总等电位联结的场合，则可采用局部 TT系统，用电设备外壳不接 PE线而是单独打接地极接地，同时再辅以漏电保护器，则可有效地保证安全。二是将低压系统的中性导体通过一个电气上独立于变电所保护接地的接地装置接地。 （见表一注④）如图三所示： 此时故障电压虽不导入低压配电系统不会导致人身电击，但在变电所低压侧设备的绝缘上将产生工频应力电压 RxI m+U0， 按标准要求此应力电压应在与变电所低压设备的绝缘水平相对应的时间（ 5s）内被切断。 （ GB16895.11 标准注：变电所低压设备的绝缘水平可高于上述用户电气设备的绝缘水平标准 ） 。 应当注意到，上述高压接地故障因保护装置动作而很快被切除，此接地故障导致的低压系统间接电击危险及绝缘击穿危险的或然率相对较低。 （ 2） . 低压为 TT 系统 当低压侧为 TT 系统时，如发生高压侧接地故障，因 TT 系统低压用户设备外壳单独接地，从而故障电压不会传导至用电设备外壳上，但此时变电所电气设备外壳将呈现对地故障电压 I mxR，与 TN 系统一样，可通过总等电位联结消除，但仍将在用户侧低压设备绝缘上产生工频应力电压 RxI m+U0，如图四所示： 此时为保证用户低压设备绝缘不被击穿，与前述 TN系统一样，按标准要求其工频应力电压 RxIm+U0应在 5s 内被切断。 与前述 TN系统一样（见图三） ，如将 TT 系统中性点引出变电所外单独接地，虽然可使7变电所接地电阻 R上产生的故障电压 RxI m不会传导至用户低压设备绝缘上， 但变电所的低压设备对地电压将升高至 U1= RxI m+U0，因此，此工频应力电压仍应按标准的要求：应在 5s 内被切断才能保证变电所低压侧绝缘不致被击穿。 （ 3） . 低压为 IT 系统 对 IT 系统来说，低压系统接地与变电所保护接地相连接时，只能是低压系统中性点经过高阻抗 Z 与保护接地相连。如图五所示： 显然，此种情况下与 TT 系统相似，在变电所电气设备外壳上将产生高压接地故障电压RxI m，在用户低压设备上将产生应力电压 RxIm+U0；前者仍通过等电位联结消除，而后者仍要求在 5s 内被切断。 当上述 IT 系统将低压用电设备外露可导电部分与变电所保护接地相连时，则与 TN 系统类似，故障电压将经 PE线传至所有用电设备外壳上，如图六所示： 要避免此故障电压 Uf 引起的人身电击， 最好的办法仍然是在所供电的建筑物内采取总等电位联结措施，或者将中性点阻抗 Z 引出变电所外单独接地并将低压用电设备外露可导电部分另行单独接地或从单独接地的阻抗 Z 的接地端引出 PE 线接地（此时故障电压虽不会传导至低压用户设备， 但在变电所低压侧绝缘上将会出现工频应力电压 RxI m+U0， 此工频应力电压仍须在 5s 内被切断。见表一注④） 。 2. 当配电变压器设于由其供电的建筑物内并已实施总等电位联结时 在此情况下，低压侧多采用 TN系统而不能采用 TT 系统（因在已做了总等电位联结的建8筑物内要将低压用电设备外露可导电部分做电气上的独立接地是很困难的） ，而低压侧 TN系统则宜采用 TN-S 系统，如前 1. （ 1）款所述那样采取总等电位联结措施，则此时因总等电位联结的作用，故障接触电压及低压系统内的工频应力电压均不存在。高压电气装置的保护接地宜与低压系统中性点接地相连并共用接地装置，此时如将低压系统中性点引出室外单独接地反而会导致变电所低压侧产生工频应力电压（如图三所示） 。 二 . 高压侧为不接地或消弧线圈接地的 B类电气装置 1. 变电所保护接地与低压系统中性点接地共用接地装置 由于高压侧为不接地或消弧线圈接地的“小接地电流系统” ，当变电所高压侧发生对地故障时， 其接地故障电流仅为不超过 10~30A的电容电流 [3] ， 此时高压侧保护装置可只发接地信号而不立即跳闸，如为非稳定性的短路故障，则当故障因素自动消除后可恢复正常而提高了供电的可靠性，这是其优点，但同时因这种高压接地故障可能会较长时间存在，而引起共用接地的低压系统用户人员遭受间接电击的危险大大增加。说明如下： （ 1） . 当配电变压器设于由其供电的建筑物外， 且所供电的建筑物内未做总等电位联结时，对于 TN系统， 为防止高压侧接地故障电压 RxI m经 PE线或 PEN线侵入到各低压用户设备导电外壳上引起电击事故（同图一） ，则必须限制故障电压 Uf 不超过安全电压限值。 即为 Uf =RxI m≤ 50V，从而得出 R≤ 50/I m如上所述，由于 I m一般均不超过 10~30A，所以建议 R不大于 2Ω为宜。 同时，还应考虑到低压系统相线直接接大地故障时，其接地故障电流在低压系统中性点接地装置上产生的故障电压的危害，如图七所示。 此时，呈现在用户低压设备外露可导电部分（外壳）上的故障接触电压将为： Uf =I dxR= [U 0/ （ R+RE） ]R 为不致发生电击事故，U f 应不大于 50V，即 [U 0/(R+R E)]R ≤ 50V 故 R ≤ 50R E/(U 0-50 ) （Ω） 式中 RE为故障点的接触电阻；U 0为标称相电压，如 U0=220V，则 R≤ 0.29R E。因 RE是一个难于确定的随机值，故希望 R 值尽量小，以便满足上式的要求，在可能的情况下例如 1~2Ω通常是容易作到的，因此表一的注⑤建议不大于 2Ω。 （ 2） . 当配电变压器设于由其供电的建筑物内且已做总等电位联结时 与前述一 .2 款一样，此时低压系统接地形式只能采用 TN系统（一般均采用 TN-S 系统）和 IT 系统， TT 系统不适用。 （ a） . 低压侧采用 TN-S 系统： 与前述一 .2. 款一样，因作了总等电位联结，当高压侧发生接地故障时，在低压系统9设备外壳上所呈现的故障接触电位差被排除在外，同时，与图一所示一样，在 TN 系统内，变电所及用户设备处相线对地绝缘上亦不出现工频应力电压，因此不存在电击和绝缘击穿危险，就此而言，对变电所的保护接地之电阻值可不作要求。然而，如前所述，不作要求并不是越高越好，多高都可以；从泄放短路电流或其他各类电涌的角度看，仍宜尽可能采用低的自然接地电阻值，注意此处是说它是利用各种自然接地体如建筑物基础内钢筋、各种埋地金属管道（易燃易爆管道除外）等，而不要求另外敷设人工接地体；在很多情况下，只要利用建筑物基础钢筋及埋地管道等自然接地体就可以容易地把接地电阻值降到 4Ω以下。同时，尽量低的自然接地电阻，也有利于抑制地电位过度升高所引起的其他不利后果并满足联合接地系统的其他要求，比如防雷接地系统泄放雷击电涌及防止反击的要求等。 （ b） . 低压侧为 IT 系统 在上述前提条件下，此 IT 系统中性点应不接地，但当低压用电设备外壳采用 PE线与变电所保护接地相连时，见图八所示： 此时在低压系统内 （变电所端及用户低压设备端） 绝缘上均呈现工频应力电压 RxI m+U0，按标准要求此工频应力电压应不超过 250V+U0 才能与低压设备绝缘相配合。因此，高压接地故障电流在 I m变电所接地装置上呈现的故障电压 RxI m应不超过 250V，即变电所保护接地的接地电阻应符合： R≤ 250/I m从图八可看出，由于低压用电设备外露可导电部分与变电所保护接地相连，此时用户低压设备外壳上将导入故障电压 Uf =RxI m, 但本条前提条件是在建筑物内已做了总等电位联结，故此故障接触电压亦被排除在外，不会发生电击危险。 2. 变电所保护接地不与低压系统中性点共用接地装置 即类似于前述一 .1 款中所说的将低压系统中性点单独接地（如图三） ，此时对 TN 及TT 系统，变电所高压侧接地故障电压（ RxI m）均不会传导至用户低压设备外壳上，引起电击危险，对于低压用户设备单独接地的 IT 系统也不会将高压接地故障电压传导至用户低压设备外壳上，只有前面所说的用户低压设备外壳经由 PE线与 IT 系统之变电所保护接地相连时才会在用户低压设备外壳上导入故障接触电压 Uf =I dxR，如图九所示： 10此时可采用在建筑物内实施总等电位联结来消除低压用户设备外壳上的故障接触电压 Uf，或者将低压用户设备改为单独接地来防止故障电压导入。 但是在低压系统绝缘上产生的工频应力电压 （如图三、 图九所示） RxI m+U0仍应按标准要求不超过 250V+U0 并应在设备绝缘水平允许的时间内被切断。应当说明的是，标准中对工频应力电压 250V+U0 的切断时间为 >5s，但上限时间未作说明，只在将低压系统中性点通过一个电气上独立于变电所保护接地时，对出现在变电所低压设备绝缘上的应力电压，要求在与其“绝缘水平相对应的时间内被切断” ，因此编者也只能表述为：工频应力电压 I mR+U0“应在设备绝缘水平允许的时间内被切断” ，与标准中的表述意思是相同的。 三 . 关于满足上述接地要求及限定条件的替代条件 需要指出的是，上面所述各类高、低压不同的接地形式下关于接地的要求及变电所发生高压接地故障时对出现在低压系统及用户设备处的接触电压及工频应力电压的限定条件，在标准 [5] 中还提出了一个替代条件， 即如表一中的注③所述： 如果变电所接地系统所连接的 “已接地的合适的有金属护层的高压电缆或低压电缆或高、低压混合电缆”且“上述电缆总长度超过 1km” ，或“变电所外露可导电部分的接地电阻不超过 1Ω”即认为满足了表内所列接触电压及工频应力电压的限定条件。 笔者认为上述替代的条件的第一条中，与变电所接地系统相连的高、低压电缆前面有3 个定语，即“已接地的” 、 “合适的” 、 “有金属护层的” ；笔者理解，这三个定语是要求电缆必须带金属护层，且应是外护层，并且应是直接埋地敷设才是“合适的” ；而且其两端的芯线应通过电涌保护器与其金属外护层一起接地；而且其总长度应至少为 1km以上才能满足要求。其目的是为了更好的分流和导泄接地故障电流。笔者认为这个替代限制条件似乎不够现实和充分，因为在实践中，在大多数情况下，电缆选择金属外护层的目的是防止机械损伤，而不是为了接地的需要，相反，为了防止直接埋地敷设时对金属外护层的腐蚀，大多数情况下金属护层的外面还要加一层 PVC外护层，这种外护层的电缆对于此处的接地分流目的来说就是“不合适的” ，而且这种电缆即使在两端都按要求做了接地也只是在一点接地，这种电缆即使长度超过了 1km（如变电所的高压电源电缆）与长度只有数十或数百米又有什么区别呢？ 可能是考虑到上述两个替代条件均不够充分和严密， 在 IEC60364-4-442 于 2003-10-17发出的新修订草案中已没有了上述两个替代条件，故在表一的注③后面加注了说明。 四 . 对于将低压系统中性点或低压用电设备外露可导电部分单独接地时对接地电阻的要求 当将 TT 系统或 IT 系统用户低压设备（或称低压用电设备）外露可导电部分（外壳）单11独接地时，其接地电阻（见前述图中的 RA）的要求，应按满足其发生接地故障时的防间接接触 电 击 要 求 ， 此 要 求 已 在 GB/T14821.1/IEC60364-4-41 及 其 替 代 标 准GB16895.21/IEC60364-4-41 标准中已有规定。 简言之就是在其外壳上所呈现的接地故障电压不应超过安全电压限值 50V，即 I dxR≤ 50V,（或保护电器动作并在规定的时间内切除故障） 故应满足： R ≤ 50/I d 关于变电所低压系统中性导体单独接地的接地电阻 RB的确定：对于 TN系统，则与前述图七所示相线直接接大地故障时在低压系统中性点上呈现的故障电压的限制条件相似。（即 RB≤ 0.29R E） 。对于 TT 系统，则当发生相线直接接大地故障时，流经中性点接地电阻 RB上的故障电压导致中性点偏移，非故障相对地电压升高，且此种接地故障因不影响供电而可能维持较长时间而得不到排除，容易导致用户设备的相对地绝缘表面产生爬电引起事故，因此需限制其过电压值不超过 250V， 而此过电压值与低压中性点接地电阻 RB 与故障点接触电阻RE的比值有关，按文献 [1] 的分析，必须使 RB≤ 0.3R E时才能避免爬电引起的危险。此处又与上述 TN系统相线直接接大地故障的情况类似，都涉及到一个难于确定的 RE值，因此应同样地尽量降低 RE值，例如不大于 2Ω。为此，在表一中增加了一个注⑥的说明。 五 . 结束语 上述对表一中 B 类电气装置的保护接地电阻值的确定原则的说明表明，不仅变电所高压侧发生接地故障时，在变电所保护接地装置上呈现的故障电压会在低压侧系统电气装置可导电外壳上引起危险的接触电压和作用于相对地绝缘上的工频应力电压，同时当低压侧系统中发生相线直接接大地故障时也会在 TN或 TT 系统中性点接地装置上出现故障电压，此故障电压的大小同样与变电所保护接地装置的接地电阻值的大小有关，因此，变电所的接地装置之电阻值应综合考虑高压侧和低压侧两方面的接地故障电压的限制要求而定，但总的原则是充分利用建筑物各种自然接地体，且宜小不宜大，过去电力行业所普遍应用的 4Ω阻值已不能满足某些情况下建筑物电气装置的安全要求。但与此相反，一些地方供电部门要求 B 类电气装置的接地电阻值必须降到 0.5 Ω甚至 0.2 Ω以下，似乎也缺乏规范上及理论上的依据，徒然增加用户的投资并白白埋入地下而已。 参考文献 [1] 对 B类电气装置接地问题的商榷 王厚余 《电气工程应用》 2002 年第 1 期 [2] 中国电工技术学会“工业与建筑应用专委会”关于中压系统接地问题的专题讨论会论文集 2001 年 10 月 [3] DL/T620-1997 《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》 [4] DL/T621-1997 《交流电气装置的接地》 [5] GB16895.11-2001/idt IEC60364-4-442 ： 1993 建筑物电气装置第 4 部分 安全防护，第 44 章 过电压保护，第 442 节 低压电气装置对暂时过电压和高压系统与地之间的故障的防护 [6] GB/T14821.1-1993 建筑物电气装置电击防护 [7] GB16895.21-2004/IEC60364-4-41 ： 2001 建筑物电气装置 第 4 部分 安全防护 第 41 章 电击防护 [8] GB14050-93 系统接地的形式及安全技术要求 [9] 低电阻接地 10KV变电所高压侧接地短路导致的电气危险及其防范措施 王厚余 《电气工程应用》 2001 年第 3 期 [10] IEC60664 低压系统的绝缘配合，包括设备的电气间隙和爬电距离 [11] IEC60364-4-442 ， A2， +1， Ed.1(2003-10-17)