接地電阻及跨步電壓的計(jì)算ppt課件

跨步電壓及其計(jì)算,小組成員：宋坤儒李總胡東陽(yáng)韋松吳劍鋒,1,預(yù)備知識(shí)接地技術(shù)是保障人身和設(shè)備的一項(xiàng)電氣安全措施，為電力系統(tǒng)正常工作提供了零電位基準(zhǔn)參考點(diǎn)。計(jì)算接地體的接地電阻是恒定電場(chǎng)計(jì)算的一項(xiàng)重要工作。,接地體：在工程上，為了接地，將金屬導(dǎo)體埋于地內(nèi)，將系統(tǒng)中需要接地的部分與該導(dǎo)體相連接，這種埋入地內(nèi)的導(dǎo)體系統(tǒng)稱(chēng)為接地體。,接地電阻：電流在流經(jīng)大地時(shí)遇到的電阻，包括接地器本身的電阻、接地導(dǎo)線(xiàn)的電阻、接地器和大地之間的接觸電阻，以及兩接地器之間土壤的電阻。,危險(xiǎn)區(qū)：一些大功率電力設(shè)備的接地電流太大，流入大地后還在地面上形成較強(qiáng)的電位分布，也會(huì)造成很大的跨步電壓，當(dāng)其超過(guò)允許值時(shí)仍會(huì)威脅地面操作人員的安全，在實(shí)踐中必需計(jì)算出這一區(qū)域(稱(chēng)為危險(xiǎn)區(qū))，對(duì)其做出標(biāo)記或圍欄，以確保真正的安全。,2,接地體在工程實(shí)際中的作用,考慮到一些電力設(shè)備可能會(huì)遇到很大的工作電流、短路電流或雷擊電流，在安裝時(shí)必須配有接地裝置，以使這些短促而巨大的電流通過(guò)接地線(xiàn)送到接地體，再分流入大地。,例如三相高壓變壓器中性工作接地、配電機(jī)房的防雷接地等,3,接地電阻的計(jì)算,1.接地體深埋地下時(shí)的接地電阻,接地體深埋于地下時(shí)，我們認(rèn)為其離地表面無(wú)窮遠(yuǎn)，基本不受接地電流的影響，該情況下接地電阻的計(jì)算十分簡(jiǎn)單。,如圖，接地體是半徑為a的球形良導(dǎo)體，土壤是電導(dǎo)率為的不良導(dǎo)體。此時(shí)電流可看做球形對(duì)稱(chēng)分布，對(duì)于距球心為r處的任一閉合球面，穿過(guò)它的體電流密度為J,4,由歐姆定律的微分形式,這種情況下因?yàn)榻拥伢w離地面太遠(yuǎn)，對(duì)地表面影響微乎其微，因此不必考慮其危險(xiǎn)區(qū)范圍,5,2.接地體淺埋于地面h深的情況,在生產(chǎn)實(shí)踐中，從施工操作和經(jīng)濟(jì)等方面考慮，不可能每次都將接地體埋得非常深，因此對(duì)危險(xiǎn)隱患必須加以考慮并采取相應(yīng)的防范措施。設(shè)一個(gè)半徑為a的球形接地體埋于地下h深處有較大接地電流時(shí)它對(duì)地面的影響不能忽略，且形成的電場(chǎng)已無(wú)對(duì)稱(chēng)可言(必須考慮邊界條件)。若還用常規(guī)方法去計(jì)算接地電阻與地面上危險(xiǎn)區(qū)，將會(huì)很繁瑣。所以采用電磁場(chǎng)理論的鏡像法進(jìn)行計(jì)算。,6,由深埋時(shí)的計(jì)算情況我們可知，接地體到無(wú)窮遠(yuǎn)處電位為，此時(shí)由于鏡像接地體的作用，接地體的真正電位應(yīng)當(dāng)是接地體到無(wú)窮遠(yuǎn)處電位和鏡像到接地體上電位的相互疊加由第一問(wèn)可知，球形接地體到距其球心為r處的電位為,7,3.緊貼地面埋于大地的半球形接地體的接地電阻。由鏡象法得一個(gè)孤立球：,當(dāng)ra時(shí),由良導(dǎo)體與不良導(dǎo)體邊界面條件，良導(dǎo)體球內(nèi)部場(chǎng)強(qiáng)與外部土壤場(chǎng)強(qiáng)相比很小，所以我們可以把導(dǎo)體球看作等勢(shì)體，當(dāng)ra時(shí)，有,接地電阻為,接地電阻為,8,1.跨步電壓的定義電力系統(tǒng)接地體一旦有電流通過(guò)，由于接地電阻的存在，在地面上存在電位分布。此時(shí)，人體跨步的兩足之間的電壓稱(chēng)為跨步電壓。當(dāng)跨步電壓超過(guò)允許值時(shí)，將威脅人的生命。2.跨步電壓的計(jì)算與危險(xiǎn)區(qū)（以第三種情況為例）,設(shè)U0為人體安全的臨界跨步電壓（通常小于5070V），可以確定危險(xiǎn)區(qū)半徑r0為,9,第二種情況下的跨步電壓與危險(xiǎn)區(qū)計(jì)算,10,11,有跨步電壓存在時(shí)如何避免觸電,12,觸電方式,一、直接接觸觸電1、單相觸電（1）中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的單相觸電（2）中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)中的單相觸電2、兩相觸電二、間接接觸觸電1、接觸電壓觸電2、跨步電壓觸電三、其它類(lèi)型觸電1、剩余電荷觸電2、雷電電擊3、感應(yīng)電壓觸電4、靜電電擊,13,1.剩余電荷觸電電氣設(shè)備的相間絕緣和對(duì)地絕緣都存在電容效應(yīng)。由于電容器具有儲(chǔ)存電荷的性能，因此在剛斷開(kāi)電源的停電設(shè)備上，都會(huì)保留一定量的電荷，稱(chēng)為剩余電荷。如此時(shí)有人觸及停電設(shè)備，就可能遭受剩余電荷電擊。另外，如大容量電力設(shè)備和電力電纜、并聯(lián)電容器等在搖測(cè)絕緣電阻后或耐壓試驗(yàn)后都會(huì)有剩余電荷的存在。設(shè)備容量越大、電纜線(xiàn)路越長(zhǎng)，這種剩余電荷的積累電壓越高。因此，在搖測(cè)絕緣電阻或耐壓試驗(yàn)工作結(jié)束后，必須注意充分放電，以防剩余電荷電擊。,14,2.感應(yīng)電壓觸電由于帶電設(shè)備的電磁感應(yīng)和靜電感應(yīng)作用，能使附近的停電設(shè)備上感應(yīng)出一定的電位，其數(shù)值的大小決定于帶電設(shè)備電壓的高低、停電設(shè)備與帶電設(shè)備兩者接近程度的平行距離、幾何形狀等因素。感應(yīng)電壓往往是在電氣工作者缺乏思想準(zhǔn)備的情況下出現(xiàn)的，因此，具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性。在電力系統(tǒng)中，感應(yīng)電壓觸電事故屢有發(fā)生，甚至造成傷亡事故。3.靜電觸電靜電電位可高達(dá)數(shù)萬(wàn)伏至數(shù)十萬(wàn)伏，可能發(fā)生放電，產(chǎn)生靜電火花，引起爆炸、火災(zāi)，也能造成對(duì)人體的電擊傷害。由于靜電電擊不是電流持續(xù)通過(guò)人體的電擊，而是由于靜電放電造成的瞬間沖擊性電擊，能量較小，通常不會(huì)造成人體心室顫動(dòng)而死亡。但是其往往造成二次傷害，如高處墜落或其他機(jī)械性傷害，因此同樣具有相當(dāng)?shù)奈ｋU(xiǎn)性。,15,電流對(duì)人體的危害,電流對(duì)人體傷害的主要作用機(jī)理心室纖維性顫抖是電擊致死的主要原因。一個(gè)心動(dòng)周期由產(chǎn)生興奮期、興奮擴(kuò)展期和興奮復(fù)原期所組成。在興奮復(fù)原期內(nèi)有一個(gè)相對(duì)較小的部份稱(chēng)為易損期，在易損期內(nèi)，心肌纖維處于興奮的不均勻狀態(tài)，假如受到足夠幅度電流的刺激，心室纖維發(fā)生顫抖和血壓降低，如電流足夠大將導(dǎo)致死亡。,16,當(dāng)電流量進(jìn)入身體達(dá)到1822毫安（mA）時(shí)，會(huì)引起呼吸肌不能隨意收縮，致使呼吸停止，產(chǎn)生嚴(yán)重窒息；如電流量超過(guò)22亳安以上，可使心室發(fā)生纖顫，造成心泵排血困難，幾分鐘內(nèi)即可停止心臟跳動(dòng)。所以心室纖顫是觸電死亡的主要原因。如一次超過(guò)10安培的電流量就會(huì)把皮肉擊穿。大腦和其它神經(jīng)組織通過(guò)大量電流時(shí)，都會(huì)失去所有的正常興奮性，而使傷者很快進(jìn)入觸電后昏迷狀態(tài)。如受到過(guò)大電流的損害，人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)立即產(chǎn)生強(qiáng)烈反應(yīng)，這時(shí)觸電者會(huì)發(fā)生面色蒼白、呼吸急促、心跳加快、血壓下降和神志不清等癥狀；如強(qiáng)大電流繼續(xù)進(jìn)入人體，將會(huì)麻痹其呼吸、心跳中樞，使呼吸、心跳停止，如救治不及時(shí)則會(huì)很快死亡。,17,影響電流對(duì)人體