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接地的基本概念将电力系统或电气装置的某一部分经接地线连接到接地极称为“接地〃“电气装置〃是一定空间中若干相互连接的电气设备的组合电气设备〃是发电、变电、输电、配电或用电的任何设备,例如电机、变压器、电器、测量仪表、保护装置、布线材料等电力系统中接地的一点一般是中性点,也可能是相线上某一点电气装置的接地部分则为外露导电部分〃外露导电部分〃为电气装置中能被触及的导电部分,它在正常时不带电,但在故障情况下可能带电,一般指金属外壳有时为了安全保护的需要,将装置外导电部分与接地线相连进行接地“装置外导电部分〃也可称为外部导电部分,不属于电气装置,一般是水、暖、煤气、空调的金属管道以及建筑物的金属结构外部导电部分可能引入电位,一般是地电位接地线是连接到接地极的导线接地装置是接地极与接地线的总称超过额定电流的任何电流称为过电流在正常情况下的不同电位点间,由于阻抗可忽略不计的故障产生的过电流称为短路电流,例如相线和中性线间产生金属性短路所产生的电流称为单相短路电流由绝缘损坏而产生的电流称为故障电流,流入大地的故障电流称为接地故障电流当电气设备的外壳接地,且其绝缘损坏,相线与金属外壳接触时称为碰壳〃,所产生的电流称为“碰壳电流〃.接触电压1在图中,当电气装置绝缘损坏碰壳短路时,流经接地极的短路
19.6M电流为如接地极的接地电阻力则在接地极处产生的对地电压Ido Rd,Ud=ld・Rd,通常称Ud为故障电压,相应的电位分布曲线为图
19.6中的曲线Co一般情况下,接地线的阻抗可不计,则上所呈现的电位即为当人在M Ud流散区内时,由曲线可知人所处的地电位为此时如人接触由接C U6M,触所产生的故障电压人站立在地上,而一只脚的鞋、袜和地Uf=Ud-U4面电阻为当人接触时.两只脚为并联,其综合电阻为在Rp,M Rp/2o Ut的作用下,与人体电阻串联,则流经人体的电流Rp/2RB IB=Uf/RB+Rp/2,人体所承受的电压Ut=IB・RB=Uf・RB/RB+Rp/2这种当电气装置绝缘损坏O时,触及电气装置的手和触及地面的双脚之间所出现的接触电压与Ut M和接地极间的距离有关由图可见,当越靠近接地极,越大,
19.6M U*则越小,相应地也越小当人在流散区范围以外,则此时Uf UtU6=0,Uf=Ud,Ut=Ud・RB/RB+Rp/2,Ut为最大值由于在流散区内人所站立的位置与有关,通常以站立在离电气装置水平方向和手接触电气装置垂直U*
0.8m方向的条件计算接触电压如电气装置在流散区以外,计算接触电
1.8m压时就不必考虑上述水平和垂直距离Ut.跨步电压2人行走在流散区内,由图的曲线可见,一只脚的电位为另
19.6C U4l,一只脚的电位为则由于跨步所产生的故障电压在U42,Uk=U4l-Ut2Uk的作用下,人体电流从人体的一只脚的电阻流过人体电阻再流IB Rp,RB,经另一只脚的电阻则人体电流十即此时人体所承受的Rp,IB=Uk/RB2电压Ut=IB・RB=Uk・RB/RB+2p这种当电气装置绝缘损坏时,在流散区内跨步的条件下,人体所承受的电压为跨步电压一般人的步距约为Uk因此跨步电压以地面上水平距离间的电位差为条件来计算
0.8m,Uk
0.8m由图可见,当人越靠近接地极,越大当一只脚在接地极上时
19.6U4l此时跨步所产生的故障电压为最大值,即图中的U4l=Ud,Uk
19.6Ukm,相应地跨步电压值也是最大值反之,人越远离接地极,则跨步电压越小当人在流散区以外时,和都等于零,则不再呈现跨步电压1162Uk=0,.流散电阻、接地电阻和冲击接地电阻3接地极的对地电压与经接地极流入地中的接地电流之比,称为流散电阻电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比,称为接地装置的接地电阻,即等于接地线的电阻与流散电阻之和一般因为接地线的电阻甚小,可以略去不计,因此,可认为接地电阻等于流散电阻为了降低接地电阻,往往用多根的单一接地极以金属体并联连接而组成复合接地极或接地极组由于各处单一接地极埋置的距离往往等于单一接地极长度而远小于此时,电流流入各单一接地极时,将受到相互的限40m,制,而妨碍电流的流散换句话说,即等于增加各单一接地极的电阻这种影响电流流散的现象,称为屏蔽作用,如图所示
19.7由于屏蔽作用,接地极组的流散电阻,并不等于各单一接地极流散电阻的并联值此时,接地极组的流散电阻以上所谈的接地电阻,系指在低频、电流密度不大的情况下测得的,或用稳态公式计算得出的电阻值这与雷击时引入雷电流用的接地装置的工作状态是大不相同的由于雷电流是个非常强大的冲击波,其幅度往往大到几万甚至几十万安的数值这样,使流过接地装置的电流密度增大,并受到由于电流冲击特性而产生电感的影响,此时接地电阻称为冲击接地电阻,也可简称冲击电阻由于流过接地装置电流密度的增大,以致土壤中的气隙、接地极与土壤间的气层等处发生火花放电现象,这就使土壤的电阻率变小和土壤与接地极间的接触面积增大结果,相当于加大接地极的尺寸,降低了冲击电阻值长度较长的带形接地装置,由干电感的作用,当超过一定长度时,冲击电阻不再减少,这个极限长度称为有效长度、土壤电阻率越小,雷电流波头越短,则有效长度越短由于各种因素的影响,引入雷电流时接地装置的冲击电阻,乃是时间的函数接地装置中雷电流增长至幅值的时间,是滞后于接地装置的电IM位达到其最大值的时间的但在工程中已知冲击电流的幅值和冲UM IM击电阻的条件下,计算冲击电流通过接地极流散时的冲击电压幅值Rds由于实际上电位与电流的最大值发生于不同时间,所以这样UM=IM-RdSo计算的幅值常常比实际出现的幅值大一些,是偏于安全的,因此在实际中还是适用的.低压配电系统中的接地类型4工作接地为保证电力设备达到正常工作要求的接地,称为工作接1地中性点直接接地的电力系统中,变压器中性点接地,或发电机中性点接地⑵保护接地为保障人身安全、防止间接触电,将设备的外露可导电部分进行接地,称为保护接地保护接地的形式有两种一种是设备的外露可导电部分经各自的接地保护线分别直接接地;另一种是设备的外露可导电部分经公共的保护线接地重复接地在中性线直接接地系统中,为确保保护安全可靠,除在3变压器或发电机中性点处进行工作接地外,还在保护线其他地方进行必要的接地,称为重复接地保护接中性线在低压系统中,由于中性点是直接接地的,4380/220V通常又将电气设备的外壳与中性线相连,称为低压保护接中性线。