接地的基本概念

1、接地的基本概念 將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”?！半姎庋b置”是確定空間中若干相互連接的電氣設(shè)備的組合?！半姎庠O(shè)備”是發(fā)電、變電、輸電、配電或用電的任何設(shè)備，例如電機(jī)、變壓器、電器、測(cè)量?jī)x表、疼惜裝置、布線材料等。電力系統(tǒng)中接地的一點(diǎn)一般是中性點(diǎn)，也可能是相線上某一點(diǎn)。電氣裝置的接地部分則為外露導(dǎo)電部分?！巴饴秾?dǎo)電部分”為電氣裝置中能被觸及的導(dǎo)電部分，它在正常時(shí)不帶電，但在故障狀況下可能帶電，一般指金屬外殼。有時(shí)為了平安疼惜的需要，將裝置外導(dǎo)電部分與接地線相連進(jìn)行接地?！把b置外導(dǎo)電部分”也可稱為外部導(dǎo)電部分，不屬于電氣裝置，一般是水、暖、煤氣、空調(diào)的金屬管道以及建

2、筑物的金屬結(jié)構(gòu)。外部導(dǎo)電部分可能引入電位，一般是地電位。接地線是連接到接地極的導(dǎo)線。接地裝置是接地極與接地線的總稱。 超過額定電流的任何電流稱為過電流。在正常狀況下的不同電位點(diǎn)間，由于阻抗可忽視不計(jì)的故障產(chǎn)生的過電流稱為短路電流，例如相線和中性線間產(chǎn)生金屬性短路所產(chǎn)生的電流稱為單相短路電流。由絕緣損壞而產(chǎn)生的電流稱為故障電流，流入大地的故障電流稱為接地故障電流。當(dāng)電氣設(shè)備的外殼接地，且其絕緣損壞，相線與金屬外殼接觸時(shí)稱為“碰殼”，所產(chǎn)生的電流稱為“碰殼電流”。 1.接觸電壓 在圖19.6中，當(dāng)電氣裝置m絕緣損壞碰殼短路時(shí)，流經(jīng)接地極的短路電流為id。如接地極的接地電阻力rd，則在接地極處產(chǎn)生的

3、對(duì)地電壓ud=idrd，通常稱ud為故障電壓，相應(yīng)的電位分布曲線為圖19.6中的曲線c。一般狀況下，接地線的阻抗可不計(jì)，則m上所呈現(xiàn)的電位即為ud。當(dāng)人在流散區(qū)內(nèi)時(shí)，由曲線c可知人所處的地電位為u。此時(shí)如人接觸m，由接觸所產(chǎn)生的故障電壓uf=ud-u。人站立在地上，而一只腳的鞋、襪和地面電阻為rp，當(dāng)人接觸m時(shí).兩只腳為并聯(lián)，其綜合電阻為rp/2。在ut的作用下，rp/2與人體電阻rb串聯(lián)，則流經(jīng)人體的電流ib=uf/（rb+rp/2），人體所承受的電壓ut=ibrb=ufrb/（rb+rp/2）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí)，觸及電氣裝置的手和觸及地面的雙腳之間所消逝的接觸電壓ut與m和接地極間

4、的距離有關(guān)。由圖19.6可見，當(dāng)m越靠近接地極，u越大，則uf越小，相應(yīng)地ut也越小。當(dāng)人在流散區(qū)范圍以外，則u=0，此時(shí)uf=ud，ut=udrb/（rb+rp/2），ut為最大值。由于在流散區(qū)內(nèi)人所站立的位置與u有關(guān)，通常以站立在離電氣裝置水平方向0.8m和手接觸電氣裝置垂直方向1.8m的條件計(jì)算接觸電壓。如電氣裝置在流散區(qū)以外，計(jì)算接觸電壓ut時(shí)就不必考慮上述水平和垂直距離。 2.跨步電壓 人行走在流散區(qū)內(nèi)，由圖19.6的曲線c可見，一只腳的電位為u1，另一只腳的電位為u2，則由于跨步所產(chǎn)生的故障電壓uk=u1-u2。在uk的作用下，人體電流ib從人體的一只腳的電阻rp，流過人體電阻rb

5、，再流經(jīng)另一只腳的電阻rp，則人體電流ib=uk/（rb十2rp）。此時(shí)人體所承受的電壓ut=ibrb=ukrb/（rb+2p）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí)，在流散區(qū)內(nèi)跨步的條件下，人體所承受的電壓uk為跨步電壓。一般人的步距約為0.8m，因此跨步電壓uk以地面上0.8m水平距離間的電位差為條件來計(jì)算。由圖19.6可見，當(dāng)人越靠近接地極，u1越大。當(dāng)一只腳在接地極上時(shí)u1=ud，此時(shí)跨步所產(chǎn)生的故障電壓uk為最大值，即圖19.6中的ukm，相應(yīng)地跨步電壓值也是最大值。反之，人越遠(yuǎn)離接地極，則跨步電壓越小。當(dāng)人在流散區(qū)以外時(shí)，u1和u2都等于零，則uk=0，不再呈現(xiàn)跨步電壓。 3.流散電阻、接地電

6、阻和沖擊接地電阻 接地極的對(duì)地電壓與經(jīng)接地極流入地中的接地電流之比，稱為流散電阻。 電氣設(shè)備接地部分的對(duì)地電壓與接地電流之比，稱為接地裝置的接地電阻，即等于接地線的電阻與流散電阻之和。一般由于接地線的電阻甚小，可以略去不計(jì)，因此，可認(rèn)為接地電阻等于流散電阻。 為了降低接地電阻，往往用多根的單一接地極以金屬體并聯(lián)連接而組成復(fù)合接地極或接地極組。由于各處單一接地極埋置的距離往往等于單一接地極長(zhǎng)度而遠(yuǎn)小于40m，此時(shí)，電流流入各單一接地極時(shí)，將受到相互的限制，而阻礙電流的流散。換句話說，即等于增加各單一接地極的電阻。這種影響電流流散的現(xiàn)象，稱為屏蔽作用，如圖19.7所示。 由于屏蔽作用，接地極組的流

7、散電阻，并不等于各單一接地極流散電阻的并聯(lián)值。此時(shí)，接地極組的流散電阻 以上所談的接地電阻，系指在低頻、電流密度不大的狀況下測(cè)得的，或用穩(wěn)態(tài)公式計(jì)算得出的電阻值。這與雷擊時(shí)引入雷電流用的接地裝置的工作狀態(tài)是大不相同的。由于雷電流是個(gè)特殊強(qiáng)大的沖擊波，其幅度往往大到幾萬甚至幾十萬安的數(shù)值。這樣，使流過接地裝置的電流密度增大，并受到由于電流沖擊特性而產(chǎn)生電感的影響，此時(shí)接地電阻稱為沖擊接地電阻，也可簡(jiǎn)稱沖擊電阻。由于流過接地裝置電流密度的增大，以致土壤中的氣隙、接地極與土壤間的氣層等處發(fā)生火花放電現(xiàn)象，這就使土壤的電阻率變小和土壤與接地極間的接觸面積增大。結(jié)果，相當(dāng)于加大接地極的尺寸，降低了沖擊電

8、阻值。 長(zhǎng)度較長(zhǎng)的帶形接地裝置，由干電感的作用，當(dāng)超過確定長(zhǎng)度時(shí)，沖擊電阻不再削減，這個(gè)極限長(zhǎng)度稱為有效長(zhǎng)度、土壤電阻率越小，雷電流波頭越短，則有效長(zhǎng)度越短。 由于各種因素的影響，引入雷電流時(shí)接地裝置的沖擊電阻，乃是時(shí)間的函數(shù)。接地裝置中雷電流增長(zhǎng)至幅值im的時(shí)間，是滯后于接地裝置的電位達(dá)到其最大值um的時(shí)間的。但在工程中已知沖擊電流的幅值im和沖擊電阻rds的條件下，計(jì)算沖擊電流通過接地極流散時(shí)的沖擊電壓幅值um=imrds。由于實(shí)際上電位與電流的最大值發(fā)生于不同時(shí)間，所以這樣計(jì)算的幅值經(jīng)常比實(shí)際消逝的幅值大一些，是偏于平安的，因此在實(shí)際中還是適用的。 4.低壓配電系統(tǒng)中的接地類型 (1)工作接地：為保證電力設(shè)備達(dá)到正常工作要求的接地，稱為工作接地。中性點(diǎn)直接接地的電力系統(tǒng)中，變壓器中性點(diǎn)接地，或發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)接地。 (2)疼惜接地：為保障人身平安、防止間接觸電，將設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分進(jìn)行接地，稱為疼惜接地。疼惜接地的形式有兩種：一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)各自的接地疼惜線分別直接接地；另一種是設(shè)備的外露可導(dǎo)電部分經(jīng)公共的疼惜線接地。 (3)重復(fù)接地：在