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,計算人身安全事故的總概率。采用最低合理可行(ALARP)準則風險評價體系對接地網(wǎng)進行安全評價,對落入不同區(qū)域的風險概率進行相應的風險管理,能夠降低接地網(wǎng)的改造費用。為電網(wǎng)運行和設計部門提供了一種新的接地網(wǎng)評價方法。

近年來，由于社會經(jīng)濟的發(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)定運行，電力運行和設計部門更加注重接地系統(tǒng)的安全性。

目前國內(nèi)出臺了接地設計安全標準，用于指導接地裝置的安全設計與評估。1998年1月由電力工業(yè)部公布并實施了 DL/T 621-1997 標準，2011年12月發(fā)布了 GB50065-2011標準。

接地裝置設計技術規(guī)范對我國接地裝置的安全設計與評估具有重要的實際意義。發(fā)變電站接地網(wǎng)的設計目標是保證發(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因素。我國接地網(wǎng)的安全設計是根據(jù)設計規(guī)范手冊中的公式和設計者的經(jīng)驗完成的。

文獻[5，6]根據(jù)我國接地標準的推薦公式，計算得到接地網(wǎng)表面的最大接觸電壓和最大跨步電壓，并將計算結果與規(guī)程允許值對比，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越多。規(guī)范中的公式雖然具有一定的實用價值，但其僅僅考慮了最簡單的接地網(wǎng)周圍環(huán)境，沒有全面地考慮各種影響，適用的范圍比較狹窄，不能滿足對接地網(wǎng)的安全設計要求。

目前國內(nèi)接地網(wǎng)設計主要依據(jù)DL/T 621-1997，其明確要求接地裝置的接地電阻應符合R≤2000/I，與IEEE std80-2000的主要差異在于：DL/T 621-1997更關注設備的安全，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，從技術和經(jīng)濟上均不合理。而實際工程中，通過合理的設計，接地電阻超過允許值時，仍能保障人員與設備的安全。因此評價接地網(wǎng)的安全不僅僅從接地電阻考慮，還需對接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓進行評價。

在傳統(tǒng)的接地網(wǎng)安全評價中，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比，因此接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓閾值的計算十分重要。

但是，地表層土壤電阻率、接地故障電流存在的時間等都是隨機變量，無法準確得到其上、下限。而根據(jù)經(jīng)驗選定的參數(shù)具有一定的隨機性，從經(jīng)濟角度是不合理的。

實際上，接地網(wǎng)的安全本身是一個風險系統(tǒng)，容許其具有一定的安全風險在經(jīng)濟上反而較為合理。因此，從20世紀80年代起，國外就開始研究接地裝置的安全風險評估。

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

文獻[12]對澳大利亞某電站接地裝置進行了安全水平的計算，結果表明接地裝置發(fā)生人身安全事故的概率為0. 002404次/年，但并未對該概率進行分級類別。人們往往認為發(fā)生人身安全事故的風險概率越小越好，但是降低發(fā)生事故的概率是需要付出代價的，因此如何評價該事故概率是安全、可接受的，是目前需要解決的問題。

最低合理可行(As Low As Reasonably Practicable， ALARP)準則作為風險評價的標準框架，已廣泛應用于各種風險管理和決策制定中，成為當前國內(nèi)外普遍采用的一種風險判據(jù)原則。

1949年，英國煤炭局與Edwards發(fā)生了一場法律糾紛，后來直接導致了ALARP的誕生。其后，英國健康安全委員會將該準則用于健康指導等領域，明確表明將ALARP準則作為風險系統(tǒng)管理和評估的重要依據(jù)。

ALARP準則將風險概率分為風險不可接受區(qū)域、最低合理可行區(qū)域和風險可忽略區(qū)域三個區(qū)域。對計算得到的風險概率值落入不同的風險區(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)時間作為隨機變量考慮，通過數(shù)學概率統(tǒng)計原理，推導計算發(fā)生人身安全傷害事故的風險概率，通過ALARP準則對接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故進行安全評估。

圖2 安全概率評估流程

結論

本文基于概率統(tǒng)計原理和最低合理可行準則，提出一種接地網(wǎng)安全風險評估方法。該評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)時間等影響因素的隨機特性對危及人生安全的概率影響; 同時引入風險管理中的最低合理可行準則，對接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故的風險概率進行評估，能給出體現(xiàn)差異和較為客觀的地網(wǎng)安全評估結論，避免不必要的地網(wǎng)投資增加。

實例評估分析表明：在接地網(wǎng)接地電阻大于設計值0. 5Ω的情況下，如果按照傳統(tǒng)的降阻辦法實施，由于現(xiàn)場條件的限制會帶來較大浪費，采用本文所提出的地網(wǎng)安全評估方法所得結論在技術經(jīng)濟方面更合理、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,計算人身安全事故的總概率。采用最低合理可行(ALARP)準則風險評價體系對接地網(wǎng)進行安全評價,對落入不同區(qū)域的風險概率進行相應的風險管理,能夠降低接地網(wǎng)的改造費用。為電網(wǎng)運行和設計部門提供了一種新的接地網(wǎng)評價方法。

近年來，由于社會經(jīng)濟的發(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)定運行，電力運行和設計部門更加注重接地系統(tǒng)的安全性。

目前國內(nèi)出臺了接地設計安全標準，用于指導接地裝置的安全設計與評估。1998年1月由電力工業(yè)部公布并實施了 DL/T 621-1997 標準，2011年12月發(fā)布了 GB50065-2011標準。

接地裝置設計技術規(guī)范對我國接地裝置的安全設計與評估具有重要的實際意義。發(fā)變電站接地網(wǎng)的設計目標是保證發(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因素。我國接地網(wǎng)的安全設計是根據(jù)設計規(guī)范手冊中的公式和設計者的經(jīng)驗完成的。

文獻[5，6]根據(jù)我國接地標準的推薦公式，計算得到接地網(wǎng)表面的最大接觸電壓和最大跨步電壓，并將計算結果與規(guī)程允許值對比，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越多。規(guī)范中的公式雖然具有一定的實用價值，但其僅僅考慮了最簡單的接地網(wǎng)周圍環(huán)境，沒有全面地考慮各種影響，適用的范圍比較狹窄，不能滿足對接地網(wǎng)的安全設計要求。

目前國內(nèi)接地網(wǎng)設計主要依據(jù)DL/T 621-1997，其明確要求接地裝置的接地電阻應符合R≤2000/I，與IEEE std80-2000的主要差異在于：DL/T 621-1997更關注設備的安全，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，從技術和經(jīng)濟上均不合理。而實際工程中，通過合理的設計，接地電阻超過允許值時，仍能保障人員與設備的安全。因此評價接地網(wǎng)的安全不僅僅從接地電阻考慮，還需對接地網(wǎng)的跨步電壓和接觸電壓進行評價。

在傳統(tǒng)的接地網(wǎng)安全評價中，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比，因此接地網(wǎng)接觸電壓和跨步電壓閾值的計算十分重要。

但是，地表層土壤電阻率、接地故障電流存在的時間等都是隨機變量，無法準確得到其上、下限。而根據(jù)經(jīng)驗選定的參數(shù)具有一定的隨機性，從經(jīng)濟角度是不合理的。

實際上，接地網(wǎng)的安全本身是一個風險系統(tǒng)，容許其具有一定的安全風險在經(jīng)濟上反而較為合理。因此，從20世紀80年代起，國外就開始研究接地裝置的安全風險評估。

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

文獻[12]對澳大利亞某電站接地裝置進行了安全水平的計算，結果表明接地裝置發(fā)生人身安全事故的概率為0. 002404次/年，但并未對該概率進行分級類別。人們往往認為發(fā)生人身安全事故的風險概率越小越好，但是降低發(fā)生事故的概率是需要付出代價的，因此如何評價該事故概率是安全、可接受的，是目前需要解決的問題。

最低合理可行(As Low As Reasonably Practicable， ALARP)準則作為風險評價的標準框架，已廣泛應用于各種風險管理和決策制定中，成為當前國內(nèi)外普遍采用的一種風險判據(jù)原則。

1949年，英國煤炭局與Edwards發(fā)生了一場法律糾紛，后來直接導致了ALARP的誕生。其后，英國健康安全委員會將該準則用于健康指導等領域，明確表明將ALARP準則作為風險系統(tǒng)管理和評估的重要依據(jù)。

ALARP準則將風險概率分為風險不可接受區(qū)域、最低合理可行區(qū)域和風險可忽略區(qū)域三個區(qū)域。對計算得到的風險概率值落入不同的風險區(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)時間作為隨機變量考慮，通過數(shù)學概率統(tǒng)計原理，推導計算發(fā)生人身安全傷害事故的風險概率，通過ALARP準則對接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故進行安全評估。

圖2 安全概率評估流程

結論

本文基于概率統(tǒng)計原理和最低合理可行準則，提出一種接地網(wǎng)安全風險評估方法。該評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)時間等影響因素的隨機特性對危及人生安全的概率影響; 同時引入風險管理中的最低合理可行準則，對接地網(wǎng)發(fā)生人身安全事故的風險概率進行評估，能給出體現(xiàn)差異和較為客觀的地網(wǎng)安全評估結論，避免不必要的地網(wǎng)投資增加。

實例評估分析表明：在接地網(wǎng)接地電阻大于設計值0. 5Ω的情況下，如果按照傳統(tǒng)的降阻辦法實施，由于現(xiàn)場條件的限制會帶來較大浪費，采用本文所提出的地網(wǎng)安全評估方法所得結論在技術經(jīng)濟方面更合理、可行。