DL/T 5091-1999 水力发电厂接地设计技术导则

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中华人民共和国电力行业标准�

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水力发电厂接地设计技术导则�

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����������主编部门：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院$�

����������批准部门：中华人民共和国国家经济贸易委员会$�

����������批准文号：国经贸电力［��］��号�

1999-08-02发布1999-10-01实施

中华人民共和国国家经济贸易委员会发布

前言

本标准是根据原能源部、水利部批复的《水利水电勘测设计技术标准体系》编写的，属于水利水电工程

建设标准。

为了适应水利水电工程的特点和实际需要，使水力发电厂的接地设计有章可循，做好设计工作，原电力

工业部、水利部水利水电规划设计总院组织长江水利委员会长江勘测规划设计研究院编写了本标准，并与

电力行业有关标准协调一致。实施本标准，有利于推广应用科学技术新成果，提高工程设计质量，提高工

程建设效益。

本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院提出。

本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院归口。

本标准起草单位：长江水利委员会长江勘测规划设计研究院。

参加单位：成都水利水电勘测设计院。

本标准主要起草人：舒廉甫、覃利明、李定中。

本标准由国家电力公司水电水利规划设计总院负责解释。

1范围

1.0.1本导则规定了水力发电厂接地设计的一般原则、步骤、方法，以及接地装置工频参数的测量。

1.0.2本导则适用于新建水力发电厂交流电气设备的接地和交流电网中用于安全自动装置的220V及以下直

流电气设备的接地。改建、扩建的水力发电厂亦可参照使用。

2引用标准

下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有

效。所有标准都会被修订，使用本导则的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。

DL548—94电力系统通信站防雷运行管理规程

DL/T578—95水电厂计算机监控系统基本技术条件

3定义

本导则采用下列定义：

3.0.1接地体、自然接地体：埋入地中并直接与大地接触的金属导体，�称为接地体。兼作接地体用的直接

与大地接触的各种金属构件、金属井管、钢筋混凝土建筑物的基础、金属管道和设备等，称为自然接地

体。

3.0.2接地线：电力设备或杆塔的接地螺栓与接地体或中性线连接用的金属导体，称为接地线。

3.0.3接地装置(接地网)：接地体和接地线的总和，称为接地装置(接地网)。

3.0.4接地系统：多个接地装置构成的总接地装置，称为接地系统。

3.0.5接地：�电力设备、杆塔或过电压保护装置用接地线与接地体连接，称为接地。

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3.0.6工作接地：�在电力系统中，运行需要的接地(如中性点接地等)，称为工作接地。

3.0.7保护接地：�电力设备的金属外壳、钢筋混凝土杆和金属杆塔，由于绝缘损坏有可能带电，为防止这

种电压危及人身安全而设的接地，称为保护接地。

3.0.8防雷接地：�防雷保护装置为了泄放雷电荷而设的接地，称为防雷接地。

3.0.9集中接地装置：�为加强对雷电流的散流作用，降低对地电压而敷设的附加接地体。

3.0.10接地电阻：�接地体或自然接地体的对地电阻和接地线电阻的总和，称为接地装置的接地电阻。接

地电阻的数值等于接地装置对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。按通过接地体流入地中冲击电流

求得的接地电阻，称为冲击接地电阻；�按通过接地体流入地中工频电流求得的电阻，称为工频接地电

阻。

凡本导则未标明为冲击接地电阻的，都是指工频接地电阻。

3.0.11接地装置对地电位：�电力设备发生接地故障时，其接地部分与大地零电位点之间的电位差，称为

接地装置对地电位。

3.0.12接触电位差：�当接地短路电流流过接地装置时，大地表面形成分布电位，在地面上离设备水平距

离为0.8m处与沿设备外壳、架构或墙壁离地面的垂直距离1.8m处两点间的电位差，称为接触电位差；接地

网网孔中心对接地网接地体的最大电位差，称为最大接触电位差。

3.0.13跨步电位差：�当接地短路电流流过接地装置时，地面上水平距离为0.8m的两点间的电位差，称为

跨步电位差。接地网外的地面上水平距离0.8m处对接地网边缘接地体的电位差，称为最大跨步电位差。

3.0.14转移电位：�当接地短路电流流过接地装置时，由一端与接地装置连接的金属导体传递的接地装置

对地电位称为转移电位。

3.0.15低压、高压：标称电压低于1kV的称为低压。标称电压为1kV及以上的称为高压。

3.0.16大接地短路电流系统、小接地短路电流系统：高压系统中，单相接地电流或同点两相接地时入地电

流大于500A的，称为大接地短路电流系统，500A及以下的称为小接地短路电流系统。

3.0.17有效接地的中性点：变压器和发电机的中性点直接或经过小阻抗与接地装置连接的，称为有效接地

的中性点。

3.0.18不接地的中性点：中性点不与接地装置连接(即中性点不接地)，或经过消弧线圈、电压互感器以及

高电阻与接地装置连接的，�称为不接地的中性点。

3.0.19中性线：与低压系统电源中性点连接用来传输电能的导线。

3.0.20保护线：低压系统中为防触电用来与设备金属外壳作电气连接的导线。

3.0.21接中性线保护、接保护线保护、接地保护：中性点直接接地的低压电力网中，电力设备外壳与中性

线连接，称为接中性线保护；电力设备外壳与保护线连接，称为接保护线保护；电力设备外壳不与中性

线、保护线连接，而与独立的接地装置连接，称为接地保护。

4接地设计一般程序和规定

4.1接地设计一般程序

4.1.1调查电厂所在地的土壤特性及地质构造，实测接地装置区域的土壤电阻率和河水电阻率。也可由电

测部门提供地层土壤电阻率分布资料。

4.1.2了解水工建筑物的布置、结构、钢筋配置情况，确定可利用作为接地装置的各种自然接地体。

4.1.3按设计水平年确定电网在非对称故障情况下最大入地电流值。对分期开发的电厂，确定初、终期地

网的最大入地电流值。

4.1.4确定接地装置的接地电阻值以及允许的接触电位差和跨步电位差值。

4.1.5进行接地装置设计并绘制接地系统布置图(包括利用的自然接地体)。

4.1.6计算接地电阻。当接地装置不能符合规定电阻值时，应采用扩大接地网面积或引外接地、深埋接地

等措施以降低接地电阻。�如仍不能满足要求时，应研究转移电位的隔离措施和校验反击电压。

4.1.7设计配电装置均压网并计算接触电位差和跨步电位差。当不满足允许值，增加均压带又有困难时，

可采用加强分流或限制人身电流等措施。

4.1.8选择接地装置导体截面。

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4.1.9绘制施工图纸。

4.1.10检查接地装置是否按设计要求施工。接地线不得遗漏，连接应完好。

4.1.11拟订接地装置接地电阻、接触电位差和跨步电位差测量方案，参加接地电阻、接触电位差和跨步电

位差的测量。

4.1.12根据实测结果校验设计。当不满足时，应补充和完善接地装置或增加有关防护措施。

4.2接地设计一般规定

4.2.1为保证交流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，并做到

因地制宜，安全可靠，经济合理。

4.2.2不同用途和不同电压的电气设备，除另有规定者外，应使用一个总的接地系统，接地电阻应符合其

中最小值的要求。

4.2.3接地装置应充分利用直接埋入水下和土壤中的各种自然接地体接地，并校验其热稳定。

4.2.4电站接地电阻当难以满足运行要求时，可根据技术经济比较，因地制宜地采用水下接地、引外接

地、深埋接地等接地方式，并加以分流、均压和隔离等措施。对小面积接地网和集中接地装置可采用人工

降阻的方式降低接地电阻。

4.2.5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本导则的要求。

防雷装置的接地电阻，可只考虑在雷季中土壤干燥状态的影响。

4.2.6初期发电时，应根据电网实际的短路电流和所形成的接地系统，校核初期发电时的接触电位差、跨

步电位差和转移电位。当上述参数不满足安全要求时，应采取临时措施，保证初期发电时期电站安全运

行。

4.2.7工作接地及要求：

1有效接地系统中，自耦变压器和需要接地的电力变压器中性点、线路并联电抗器中性点、电压互感

器、接地开关等设备应按照系统需要进行接地。

2不接地系统中，消弧线圈接地端、接地变压器接地端和绝缘监视电压互感器一次侧中性点需直接接

地。

3中性点有效接地的系统，应装设能迅速自动切除接地短路故障的保护装置。

中性点不接地的系统，应装设能迅速反应接地故障的信号装置，也可装设延时自动切除故障的装置。

4.2.8保护接地及要求：

1电力设备下列金属部件，除另有规定者外，均应接地或接中性线(保护线)。

1)电机、变压器、电抗器、电器、携带式及移动式用电器具等底座和外壳。

2)SF全封闭组合电器（GIS）与大电流封闭母线外壳以及电气设备箱、柜的金属外壳。

6

3)电力设备传动装置。

4)互感器的二次绕阻。

5)配电、控制保护屏(柜、箱)及操作台等的金属框架。

6)屋内外配电装置的金属架构和钢筋混凝土架构，以及靠近带电部分的金属围栏和金属门、窗。

7)交、直流电力电缆桥架、接线盒、终端盒的外壳、电缆的屏蔽铠装外皮、穿线的钢管等。

8)装有避雷线的电力线路杆塔。

9)在非沥青地面的居民区内，无避雷线非直接接地系统架空电力线路的金属杆塔和钢筋混凝土的杆塔。

10)铠装控制电缆的外皮、非铠装或非金属护套电缆的1~2根屏蔽芯线。

2电力设备的下列金属部分，除另有规定者外，可不接地或不接中性线(保护线)。

1)在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，交流额定电压380V及以下、直流额定电压220V及以下

的电力设备外壳。但当维护人员可能同时触及设备外壳和接地物体时除外。

2)在干燥场所，交流额定电压127V及以下、直流额定电压110V及以下的电力设备外壳，但爆炸危险场

所除外。

3)安装在配电屏、�控制屏和配电装置上的电气测量仪表、继电器和其他低压电器等的外壳，以及当发

生绝缘损坏时，在支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等。

4)安装在已接地的金属架构上的设备(应保证电气接触良好)，如套管等。

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5)标称电压220V及以下的蓄电池室内的支架。

6)已与接地的底座之间有可靠电气接触的电动机和电器的外壳。

3在中性点直接接地的低压电力系统中，电力设备的外壳和机座宜采用接地或接中性线(或保护线)保

护。

对于用电设备较少、分散，且又无接地线的地方，宜采用接中性线保护。而接中性线保护确有困难，而

土壤电阻率较低时，可采用直接埋设接地体进行接地保护。

当低压电力设备的机座或金属外壳与接地网可靠连接后，允许不按接中性线保护的要求作短路验算。

由同一台发电机、变压器或同一段母线供电的低压线路，不宜采用接中性线、接地两种保护方式。

在低压电力系统中，全部采用接地保护时，应装设能自动切除接地故障的继电保护装置。

4.2.9防雷接地及要求：

1所有设有避雷针、避雷线的构架，微波塔均应设置集中接地装置。

2避雷器宜设置集中接地，其接地线应以最短的距离与地网相连。

3独立避雷针(线)应设独立的集中接地装置，接地电阻不宜超过10Ù。在高土壤电阻率地区，当要求作到

规定的10Ù确有困难时，允许采用较高的数值，�并应将该装置与主接地网连接，但从避雷针与主接地网的

地下连接点到35kV及以下电气设备与主接地网的地下连接点，沿接地体的长度不得小于15m。避雷针(线)

到被保护设施的空气中距离和地中距离还应符合防止避雷针(线)对被保护设备反击的要求。

4独立避雷针(线)不应设在人经常通行的地方。�避雷针(线)及其接地装置与道路或入口等的距离不宜小

于3m，否则应采取均压措施，铺设砾石或沥青地面。

5接地电阻

5.1大接地短路电流系统的接地电阻

5.1.1大接地短路电流系统的水电厂接地装置的接地电阻宜符合(5.1.1)式要求：

2000

R£

(5.1.1)

I

式中：R——考虑到季节变化的最大接地电阻(Ù)；

I——计算用的流经接地装置的入地短路电流(A)。

5.1.2(5.1.1)式中计算用流经接地装置的入地短路电流，采用在接地装置内、外短路时，经接地装置流入地

中的最大周期分量起始值。该电流应按电厂全部投产后5～10年发展后的系统最大运行方式确定，并应考

虑电网中各接地中性点间的短路电流分配，以及接地避雷线中分走的接地短路电流。

5.1.3在高土壤电阻率地区，当接地装置要求作到规定的接地电阻值在技术、经济上极不合理时，接地电

阻值可以放宽(R≤5Ù)，但应符合以下规定：

1验算接地网的接触电位差和跨步电位差。施工完毕，一般应进行现场实测并绘制电位分布曲线。

2考虑短路电流非周期分量的影响，当接地装置内电位升高时，发电厂内的6kV~10kV阀型避雷器不应

动作。

3对可能将接地装置的高电位引向厂外，或将低电位引向厂内的设施，应采取隔离措施。

5.2小接地短路电流系统的接地电阻

5.2.1中性点非直接接地系统的水电厂接地装置的接地电阻应符合以下要求。

1高压与低压电力设备共用的接地装置：

120

R£

I(5.2.1-1)

式中：R——考虑到季节变化的最大接地电阻(Ù)；

I——计算用的接地故障电流(A)。

接地电阻R不宜超过4Ù。

2仅用于高压电力设备的接地装置：

250

R£

I(5.2.1-2)

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接地电阻R不宜超过10Ù。

5.2.2在高土壤电阻率地区，允许放宽接地电阻的限制，但不宜超过15Ù。对于地网外的高压电力设备接地

电阻不宜超过30Ù。并应校验接触电位差和跨步电位差，以满足安全要求。

5.2.3在中性点经消弧线圈接地的电力网中，接地装置的接地电阻按(5.2.1-1)式、(5.2.1-2)式计算时，计算

用的接地故障电流应采用下列数值。

1对装有消弧线圈的发电厂或电力设备的接地装置，计算电流等于接在同一接地装置中同一电力网各消

弧线圈额定电流总和的1.25倍。

2对不装消弧线圈的发电厂或电力设备的接地装置，计算电流等于电力网中断开最大一台消弧线圈时的

最大残余电流值，但不得小于30A。

5.2.4计算用的接地故障电流，应按电厂全部投产后5~10年发展后的系统最大运行方式确定。

5.2.5在小接地短路电流系统中，为保证迅速切除接地故障，应根据发电厂接地装置的接地电阻，验算继

电保护装置的两相异点接地短路动作电流或熔断器熔体的熔断电流。

接地短路电流不应小于继电保护装置换算到一次侧的动作电流的1.5倍，或熔断器熔体额定电流的4倍。

当不符合要求时，可降低接地电阻或采取其他措施。

5.3低压系统的接地电阻

5.3.1低压电力设备接地装置的接地电阻不宜超过4Ù。

5.3.2在中性点直接接地的低压电力网中，中性线应在电源处接地，以免负荷切除时，造成不接地运行而

危及人身和设备安全。

5.3.3架空线路的干线和分支线的终端及沿线每公里处，中性线应重复接地。电缆和架空线在引入建筑物

处，中性线应重复接地，或在屋内将中性线与配电屏、控制屏的接地装置相连。

中性线的重复接地，应充分利用自然接地体。

5.3.4配电线路中性线每处重复接地装置的接地电阻不应超过10Ù。

在电力设备接地装置的接地电阻允许达到10Ù的电力网中，每一重复接地装置的接地电阻不应超过30

Ù，但重复接地不应少于3处。

5.3.5为了防止触电危险，在低压电力网中，严禁利用大地作相线或中性线。

5.4杆塔的接地电阻

5.4.1厂内架空线路段每基杆塔的接地装置，在雷季干燥时，不连避雷线的工频接地电阻，不宜超过表

5.4.1所列的数值。

表�5.4.1架空线路段杆塔的工频接地电阻

土壤电阻率ñ1000以上～

100及以下100以上～500500以上～10002000以上

Ùm2000

工频接地电阻

10152025301)*

Ù

1)当土壤电阻率很高，接地电阻很难降低到30Ù时，可采用两根水平接地体与最近的电站地网相连。

5.4.2高压架空电力线路的接地装置宜采用放射形接地，放射形接地体每根的最大长度，应根据土壤电阻

率确定如下：

土壤电阻率(Ùm)≤500≤2000≤5000

最大长度(m)4080100

5.4.3小接地短路电流系统中，无避雷线的高压电力线路在居民区的钢筋混凝土杆宜接地，金属杆塔应接

地，其接地电阻不宜超过30Ù。

中性点直接接地低压电力系统中以及高低压共杆的电力系统中，钢筋混凝土杆的铁横担和金属杆，以及

中性线应接地，其接地电阻不宜超过50Ù。钢筋混凝土杆中的钢筋不宜作接地引线使用。

沥青路面上的高、低压线路的钢筋混凝土杆和金属杆塔，以及已有运行经验的地区，可不另设人工接地

装置。钢筋混凝土杆的铁横担和金属杆塔，也可不与中性线连接。

5.4.4为防止雷电波从低压架空线路侵入建筑物，接户线的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30Ù。土

壤电阻率在200Ùm及以下地区的铁横担钢筋混凝土杆线路，由于连续多杆自然接地作用，可不另设人工接

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地装置。屋内有电力设备接地装置的建筑物，在入户处宜将绝缘子铁脚与该接地装置相连，而不另设接地

装置。

年平均雷暴日数不超过30的地区，低压线被建筑物等屏蔽的地区，以及接户线距低压线路接地点不超过

50m的地方，绝缘子的铁脚可不接地。

6降低接地电阻的措施

6.1水下接地

6.1.1水力发电厂可在水下敷设人工接地体来降低接地电阻，通常水下接地网可敷设在水库、上游围堰、

施工导流隧洞、尾水渠、下游河道或附近的低电阻率的水源中，应注意布置在水库蓄水及引水系统最低水

位以下区域。

6.1.2水下接地网不宜设在水流湍急处，以及含有腐蚀性物质的水域。当必须在水流湍急处敷设水下接地

网时，可采用打插筋锚固焊接或浇入混凝土表层内约50mm~100mm的方法固定。静水中的水下接地网可用

大石压住。

6.1.3水下接地网应与原接地网保持足够的距离，以减少相互间的屏蔽影响，充分地利用其各自的散流作

用。水下接地网与原接地网之间宜采用多根接地线连接。

6.1.4水下接地网可采用截面不小于40mm×4mm的扁钢或ö14的圆钢，焊接成外缘闭合的矩形网，网孔数

目不宜多于16个。�

6.2引外接地

6.2.1在高土壤电阻率地区，当接地装置接地电阻难以满足要求，且附近有可设置人工接地装置的低土壤

电阻率地区或水源，可采取引外接地措施降低接地电阻。

6.2.2为了减小接地引线的阻抗压降，提高引外接地体的利用效果，通过技术经济比较，可采用增大引外

导体截面，增加导体根数，或采用铜导体引线和电缆引线等措施。

6.3深井接地

6.3.1当水电厂及其附近地区，地下深处土壤电阻率较低或有地下水，而地表层土壤电阻率很高时，采用

深井接地对减少接地装置接地电阻的效果较为显著，可采用深井接地。

6.3.2深井接地体宜延伸至地下水位以下和地层中电阻率较低处，同时，其水平间距宜大于埋设深度，以

减少相互屏蔽影响，提高各接地体的利用率。

6.3.3对冻土地区，深埋接地体可选择在融冰区。

6.3.4深埋接地体宜设置在地网以外地区或地网的边缘，不宜设置在边坡上。

6.4人工降阻

6.4.1在不可能采用深井接地和引外接地的地方，当地网面积不太大时，可根据现场情况和技术经济比

较，因地制宜地采用人工降阻措施来降低接地电阻。

人工降阻措施包括使用降阻剂和低电阻率材料置换。

6.4.2在接地体周围加入降阻剂，以扩大接地体尺寸和降低接地体与土壤的接触电阻，改善其传导性能。

降阻剂一般有化学降阻剂和膨润土。

人工降阻对于减小单个或集中接地体的工频接地电阻具有显著效果，对小面积地网也有一定效果。但对

减小接地体冲击接地电阻的效果不如工频电阻显著。冲击电流越大