电位分布、跨步电压和接触电压试验方法

当发生接地故障时，若出现过高的接触电压或跨步电压，可能发生危及人身安全的事故。所以对电压在1000V以上的电气设备，应测量其接触电压和跨步电压。在发电厂和变电所附近地区还应测量地面的电位分布。

一般将距接地设备水平距离为0.8m处，及沿该设备外壳(或构架)垂直于地面的距离为1.8m的两点间的电压，称为接触电压，人体接触该两点时就要承受接触电压。测量接触电压，即测量这两点之间的电压如图15-11所示。

人的跨步约为0.8m,所以在接地体径向地面上水平距离为0.8m两点间的电压，称为跨步电压。人体两脚接触该两点时，就要承受跨步电压。
测量电压分布和跨步电压，应该选择经常有人出入的地区进行。距接地体最近处，其测量间距约为0.8m，测量点数可选5～7点，以后的间距可增大到5～10m,一般测到25～50m远处即可。

测量用的接地极，可用直径8～10mm,长约300mm的圆钢，埋入地中50～80mm,若在混凝土或砖块地面测量时，可用26cm×26cm的铜板或钢板作接地体。为使铜板或钢板与地接触良好，铜板或钢板上可压重物，板下的地也可用水浇湿。

一、用电流、电压表法测量

1.测量接触电压

测量设备接触电压的试验接线如图1-1所示。

加上电压后读取电流和电压表的指示值，它表示当接地体流过电流为I时的接触电压。然后按下式推算出当流过大电流I_max时的实际接触电压

       U_e＝U(I_max／I)＝KU

式中 U_e——接地体流过电流为I_max时的设备接触电压；

        U——接地体流过电流I时实测的接触电压，V；

        K——系数，其值为I_max／I；

        I_max——发生接地时通过接地体的最大电流；

        I——测量时的实际电流。

图1-1 测量设备接触电压的试验接线
1－接地体； 2－电压极；3－电流极； 4－电气设备

2.测量电位分布和跨步电压

测量电位分布和跨步电压的接线，如图1-2所示。

图1-2 测量电位分布和跨步电压接线之一
(a)试验接线； (b)电位分布
1-接地体； 2-电压极；3-电流极；0-表示零电位处

按图1-2(a)加电压使流入接地体的电流为I时，将电压极为2’插入零电位0处，即在该点对接地体1’往外延伸时，其电位差不再增加，此时，如沿直线方向朝接地体1’移动，并取等距离逐点测得电压U_n,U_n-1,…,U₃,U₂,U₁。然后，以U_g分别减去各点测得的电压值，即得出各点(对零电位点0)的电位分布，如图1-2(b)所示。接地体流过大电流Imax时的实际电位，应乘以系数K确定。

得出各点的电位，相距0.8m两点间的跨步电压为

       U_a＝K(U_n-U_n-1)

式中  U_a——任意相距0.8m两点间的实际跨步电压，V；

          U_n-U_n-1——任意相距0.8m两点间测量的电位差，V；

          K——系数，接地体流过的大电流I_max与测量时通入的电流之比。

二、用接地电阻测量仪测量

用接地电阻测试仪测量电位分布和跨步电压的接线，如图1-3所示。

图1-3 测量电位分布和跨步电压接线之二

按测量接地电阻的方法，测得接地体的电阻R_g,然后将电压极2’移至1，2，…，n各点，依次得r₁,r₂…，r_n，由此得

       U_e＝r₁(U_max／R_g)

       U_n＝U_max(1－r_n／R_g)

       U_k＝(r_n－r_n－1)(U_max／R_g)

式中 U_e——接触电压，V；

       U_n——任意点n的电位，V；

       U_k——跨步电压，V；

       U_max——流经接地体的实际大电流为I_max时的对地电压，其值等于大电流与接体电阻R_g的乘积，V；

       R_g——接地电阻，Ω；

       R_n、r_n-1——电压极置于距接地体0.8m的位置的1时，所测得的接地电阻。

       r₁——电压极置于距接地体的0.8m的位置1时，所测得的接地电阻。

在大接地短路电流系统发生单相接地或同点两相接地时，发电厂、变电所，电气设备接地置的电压和跨步电压不应超过下列数值

       U_e＝(174＋0.17ρƒ)／√t

       U_k＝(174＋0.17ρƒ)／√t

式中 U_e——接触电压，V；

       U_k——跨步电压，V；

       ρƒ——人脚站立处面的土壤电阻率，Ω•cm；

       t——接地短路(故障)电流的特续时间，S0。

在3～66kV不接地，经消弧线圈接地和高电阻接地系统，发生单相地故障后，当不迅速切除故障时，此时发电厂、变电所接地的装置的接触电压和跨步电压不应超过下列数值。

       U_e＝50＋0.5ρƒ

       U_k＝50＋0.2ρƒ

在条件特别恶劣的场所，例如水田中，接触电压和跨步电压的允许值宜适当降低。