該文綜合考慮接地網(wǎng)所處的環(huán)境、人員出現(xiàn)的概率等,計(jì)算人身安全事故的總概率。采用最低合理可行(ALARP)準(zhǔn)則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià),對(duì)落入不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理,能夠降低接地網(wǎng)的改造費(fèi)用。為電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)計(jì)部門提供了一種新的接地網(wǎng)評(píng)價(jià)方法。

近年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的增加，電力系統(tǒng)容量得到了很大的提高，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的短路電流增大。考慮電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，電力運(yùn)行和設(shè)計(jì)部門更加注重接地系統(tǒng)的安全性。

目前國(guó)內(nèi)出臺(tái)了接地設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)接地裝置的安全設(shè)計(jì)與評(píng)估。1998年1月由電力工業(yè)部公布并實(shí)施了 DL/T 621-1997 標(biāo)準(zhǔn)，2011年12月發(fā)布了 GB50065-2011標(biāo)準(zhǔn)。

接地裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范對(duì)我國(guó)接地裝置的安全設(shè)計(jì)與評(píng)估具有重要的實(shí)際意義。發(fā)變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保證發(fā)變電站內(nèi)的人員免遭受跨步和接觸電壓的危害，要求發(fā)變電站接地網(wǎng)的安全需要全方面地考慮各個(gè)因素。我國(guó)接地網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范手冊(cè)中的公式和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)完成的。

文獻(xiàn)[5，6]根據(jù)我國(guó)接地標(biāo)準(zhǔn)的推薦公式，計(jì)算得到接地網(wǎng)表面的最大接觸電壓和最大跨步電壓，并將計(jì)算結(jié)果與規(guī)程允許值對(duì)比，判斷該接地網(wǎng)是否符合安全性要求。

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，影響變電站接地網(wǎng)安全性能的因素越來(lái)越多。規(guī)范中的公式雖然具有一定的實(shí)用價(jià)值，但其僅僅考慮了最簡(jiǎn)單的接地網(wǎng)周圍環(huán)境，沒(méi)有全面地考慮各種影響，適用的范圍比較狹窄，不能滿足對(duì)接地網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)要求。

目前國(guó)內(nèi)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)主要依據(jù)DL/T 621-1997，其明確要求接地裝置的接地電阻應(yīng)符合R≤2000/I，與IEEE std80-2000的主要差異在于：DL/T 621-1997更關(guān)注設(shè)備的安全，主要考慮接地電阻; IEEE std80-2000更注重人身安全，因此對(duì)接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓都提出了要求。

目前隨著系統(tǒng)短路電流不斷增大，在地質(zhì)條件較差、接地網(wǎng)面積受限的情況下，將接地電阻降低到2000/I以下，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均不合理。而實(shí)際工程中，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，接地電阻超過(guò)允許值時(shí)，仍能保障人員與設(shè)備的安全。因此評(píng)價(jià)接地網(wǎng)的安全不僅僅從接地電阻考慮，還需對(duì)接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在傳統(tǒng)的接地網(wǎng)安全評(píng)價(jià)中，都是以接地網(wǎng)容許的接觸電壓和跨步電壓與地網(wǎng)出現(xiàn)的最大接觸電壓和跨步電壓對(duì)比，因此接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓閾值的計(jì)算十分重要。

但是，地表層土壤電阻率、接地故障電流存在的時(shí)間等都是隨機(jī)變量，無(wú)法準(zhǔn)確得到其上、下限。而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定的參數(shù)具有一定的隨機(jī)性，從經(jīng)濟(jì)角度是不合理的。

實(shí)際上，接地網(wǎng)的安全本身是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，容許其具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)在經(jīng)濟(jì)上反而較為合理。因此，從20世紀(jì)80年代起，國(guó)外就開始研究接地裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1983年，M.A. El-Kady等率先將概率統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用于高壓輸電線路桿塔接地裝置的安全概率計(jì)算中，并得到Ontario Hydrogen變電站230kV和500kV的跨步電壓和接觸電勢(shì)的概率分布。Wang Wen等于1986年利用概率統(tǒng)計(jì)法計(jì)算得到了高壓直流接地極的安全概率風(fēng)險(xiǎn)值，并對(duì)影響安全概率的因素進(jìn)行了靈敏度分析。

文獻(xiàn)[12]對(duì)澳大利亞某電站接地裝置進(jìn)行了安全水平的計(jì)算，結(jié)果表明接地裝置發(fā)生人身安全事故的概率為0. 002404次/年，但并未對(duì)該概率進(jìn)行分級(jí)類別。人們往往認(rèn)為發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)概率越小越好，但是降低發(fā)生事故的概率是需要付出代價(jià)的，因此如何評(píng)價(jià)該事故概率是安全、可接受的，是目前需要解決的問(wèn)題。

最低合理可行(As Low As Reasonably Practicable， ALARP)準(zhǔn)則作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)框架，已廣泛應(yīng)用于各種風(fēng)險(xiǎn)管理和決策制定中，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)原則。

1949年，英國(guó)煤炭局與Edwards發(fā)生了一場(chǎng)法律糾紛，后來(lái)直接導(dǎo)致了ALARP的誕生。其后，英國(guó)健康安全委員會(huì)將該準(zhǔn)則用于健康指導(dǎo)等領(lǐng)域，明確表明將ALARP準(zhǔn)則作為風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)管理和評(píng)估的重要依據(jù)。

ALARP準(zhǔn)則將風(fēng)險(xiǎn)概率分為風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)域、最低合理可行區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)可忽略區(qū)域三個(gè)區(qū)域。對(duì)計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)概率值落入不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域提出不同的處理措施。

本文將人體電阻、土壤表層電阻率、短路電流持續(xù)時(shí)間作為隨機(jī)變量考慮，通過(guò)數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)原理，推導(dǎo)計(jì)算發(fā)生人身安全傷害事故的風(fēng)險(xiǎn)概率，通過(guò)ALARP準(zhǔn)則對(duì)接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故進(jìn)行安全評(píng)估。

圖2 安全概率評(píng)估流程

結(jié)論

本文基于概率統(tǒng)計(jì)原理和最低合理可行準(zhǔn)則，提出一種接地網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。該評(píng)估方法考慮了人體電阻、地表層土壤電阻率和短路電流持續(xù)時(shí)間等影響因素的隨機(jī)特性對(duì)危及人生安全的概率影響; 同時(shí)引入風(fēng)險(xiǎn)管理中的最低合理可行準(zhǔn)則，對(duì)接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評(píng)估，能給出體現(xiàn)差異和較為客觀的地網(wǎng)安全評(píng)估結(jié)論，避免不必要的地網(wǎng)投資增加。

實(shí)例評(píng)估分析表明：在接地網(wǎng)接地電阻大于設(shè)計(jì)值0. 5Ω的情況下，如果按照傳統(tǒng)的降阻辦法實(shí)施，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制會(huì)帶來(lái)較大浪費(fèi)，采用本文所提出的地網(wǎng)安全評(píng)估方法所得結(jié)論在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面更合理、可行。

該文綜合考慮接地網(wǎng)所處的環(huán)境、人員出現(xiàn)的概率等,計(jì)算人身安全事故的總概率。采用最低合理可行(ALARP)準(zhǔn)則風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系對(duì)接地網(wǎng)進(jìn)行安全評(píng)價(jià),對(duì)落入不同區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)管理,能夠降低接地網(wǎng)的改造費(fèi)用。為電網(wǎng)運(yùn)行和設(shè)計(jì)部門提供了一種新的接地網(wǎng)評(píng)價(jià)方法。

近年來(lái)，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，電力需求的增加，電力系統(tǒng)容量得到了很大的提高，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)的短路電流增大。考慮電力系統(tǒng)的安全、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行，電力運(yùn)行和設(shè)計(jì)部門更加注重接地系統(tǒng)的安全性。

目前國(guó)內(nèi)出臺(tái)了接地設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)，用于指導(dǎo)接地裝置的安全設(shè)計(jì)與評(píng)估。1998年1月由電力工業(yè)部公布并實(shí)施了 DL/T 621-1997 標(biāo)準(zhǔn)，2011年12月發(fā)布了 GB50065-2011標(biāo)準(zhǔn)。

接地裝置設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范對(duì)我國(guó)接地裝置的安全設(shè)計(jì)與評(píng)估具有重要的實(shí)際意義。發(fā)變電站接地網(wǎng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)是保證發(fā)變電站內(nèi)的人員免遭受跨步和接觸電壓的危害，要求發(fā)變電站接地網(wǎng)的安全需要全方面地考慮各個(gè)因素。我國(guó)接地網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)是根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范手冊(cè)中的公式和設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)完成的。

文獻(xiàn)[5，6]根據(jù)我國(guó)接地標(biāo)準(zhǔn)的推薦公式，計(jì)算得到接地網(wǎng)表面的最大接觸電壓和最大跨步電壓，并將計(jì)算結(jié)果與規(guī)程允許值對(duì)比，判斷該接地網(wǎng)是否符合安全性要求。

隨著電力工業(yè)的發(fā)展，影響變電站接地網(wǎng)安全性能的因素越來(lái)越多。規(guī)范中的公式雖然具有一定的實(shí)用價(jià)值，但其僅僅考慮了最簡(jiǎn)單的接地網(wǎng)周圍環(huán)境，沒(méi)有全面地考慮各種影響，適用的范圍比較狹窄，不能滿足對(duì)接地網(wǎng)的安全設(shè)計(jì)要求。

目前國(guó)內(nèi)接地網(wǎng)設(shè)計(jì)主要依據(jù)DL/T 621-1997，其明確要求接地裝置的接地電阻應(yīng)符合R≤2000/I，與IEEE std80-2000的主要差異在于：DL/T 621-1997更關(guān)注設(shè)備的安全，主要考慮接地電阻; IEEE std80-2000更注重人身安全，因此對(duì)接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓都提出了要求。

目前隨著系統(tǒng)短路電流不斷增大，在地質(zhì)條件較差、接地網(wǎng)面積受限的情況下，將接地電阻降低到2000/I以下，從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上均不合理。而實(shí)際工程中，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)，接地電阻超過(guò)允許值時(shí)，仍能保障人員與設(shè)備的安全。因此評(píng)價(jià)接地網(wǎng)的安全不僅僅從接地電阻考慮，還需對(duì)接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓進(jìn)行評(píng)價(jià)。

在傳統(tǒng)的接地網(wǎng)安全評(píng)價(jià)中，都是以接地網(wǎng)容許的接觸電壓和跨步電壓與地網(wǎng)出現(xiàn)的最大接觸電壓和跨步電壓對(duì)比，因此接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓閾值的計(jì)算十分重要。

但是，地表層土壤電阻率、接地故障電流存在的時(shí)間等都是隨機(jī)變量，無(wú)法準(zhǔn)確得到其上、下限。而根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定的參數(shù)具有一定的隨機(jī)性，從經(jīng)濟(jì)角度是不合理的。

實(shí)際上，接地網(wǎng)的安全本身是一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)，容許其具有一定的安全風(fēng)險(xiǎn)在經(jīng)濟(jì)上反而較為合理。因此，從20世紀(jì)80年代起，國(guó)外就開始研究接地裝置的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1983年，M.A. El-Kady等率先將概率統(tǒng)計(jì)法應(yīng)用于高壓輸電線路桿塔接地裝置的安全概率計(jì)算中，并得到Ontario Hydrogen變電站230kV和500kV的跨步電壓和接觸電勢(shì)的概率分布。Wang Wen等于1986年利用概率統(tǒng)計(jì)法計(jì)算得到了高壓直流接地極的安全概率風(fēng)險(xiǎn)值，并對(duì)影響安全概率的因素進(jìn)行了靈敏度分析。

文獻(xiàn)[12]對(duì)澳大利亞某電站接地裝置進(jìn)行了安全水平的計(jì)算，結(jié)果表明接地裝置發(fā)生人身安全事故的概率為0. 002404次/年，但并未對(duì)該概率進(jìn)行分級(jí)類別。人們往往認(rèn)為發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)概率越小越好，但是降低發(fā)生事故的概率是需要付出代價(jià)的，因此如何評(píng)價(jià)該事故概率是安全、可接受的，是目前需要解決的問(wèn)題。

最低合理可行(As Low As Reasonably Practicable， ALARP)準(zhǔn)則作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)框架，已廣泛應(yīng)用于各種風(fēng)險(xiǎn)管理和決策制定中，成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外普遍采用的一種風(fēng)險(xiǎn)判據(jù)原則。

1949年，英國(guó)煤炭局與Edwards發(fā)生了一場(chǎng)法律糾紛，后來(lái)直接導(dǎo)致了ALARP的誕生。其后，英國(guó)健康安全委員會(huì)將該準(zhǔn)則用于健康指導(dǎo)等領(lǐng)域，明確表明將ALARP準(zhǔn)則作為風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)管理和評(píng)估的重要依據(jù)。

ALARP準(zhǔn)則將風(fēng)險(xiǎn)概率分為風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)域、最低合理可行區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)可忽略區(qū)域三個(gè)區(qū)域。對(duì)計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)概率值落入不同的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域提出不同的處理措施。

本文將人體電阻、土壤表層電阻率、短路電流持續(xù)時(shí)間作為隨機(jī)變量考慮，通過(guò)數(shù)學(xué)概率統(tǒng)計(jì)原理，推導(dǎo)計(jì)算發(fā)生人身安全傷害事故的風(fēng)險(xiǎn)概率，通過(guò)ALARP準(zhǔn)則對(duì)接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故進(jìn)行安全評(píng)估。

圖2 安全概率評(píng)估流程

結(jié)論

本文基于概率統(tǒng)計(jì)原理和最低合理可行準(zhǔn)則，提出一種接地網(wǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。該評(píng)估方法考慮了人體電阻、地表層土壤電阻率和短路電流持續(xù)時(shí)間等影響因素的隨機(jī)特性對(duì)危及人生安全的概率影響; 同時(shí)引入風(fēng)險(xiǎn)管理中的最低合理可行準(zhǔn)則，對(duì)接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故的風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評(píng)估，能給出體現(xiàn)差異和較為客觀的地網(wǎng)安全評(píng)估結(jié)論，避免不必要的地網(wǎng)投資增加。

實(shí)例評(píng)估分析表明：在接地網(wǎng)接地電阻大于設(shè)計(jì)值0. 5Ω的情況下，如果按照傳統(tǒng)的降阻辦法實(shí)施，由于現(xiàn)場(chǎng)條件的限制會(huì)帶來(lái)較大浪費(fèi)，采用本文所提出的地網(wǎng)安全評(píng)估方法所得結(jié)論在技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面更合理、可行。