接地的基本原理

接地的基本原理第一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日第二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.4.1接觸電勢(shì)與接觸電壓在地表面離設(shè)備水平距離為0.8米處與沿設(shè)備外殼（可觸及的主動(dòng)導(dǎo)電部件）離地面高度為1.8米處兩點(diǎn)的電位差，稱為接觸電勢(shì)人體接觸這兩點(diǎn)時(shí)所承受的電壓叫接觸電壓如圖：rA為人腳站立點(diǎn)離半球形接地極球心的距離r0為半球形接地極球心的半徑或者I0為流過(guò)人體的電流，Rb為一只腳與地面的接觸電阻第三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日由接地電流引起大地電位上升

當(dāng)接地電流流入接地電極，其附近的大地的電位分布亦改變。在安全上重要的是地表面的電位。如x點(diǎn)的電位為Vx：(以無(wú)限遠(yuǎn)方為基準(zhǔn))在Vx式中如取x＝r，便得出半球狀電極自身的電位v，即第四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.4.2跨步電勢(shì)與跨步電壓由圖1．24知道，大地電位以與離接地電極的距離成反比例下降。中央的平坦部分是存在接地電極的部分。如人在地面以跨步ΔΧ（0.8m）立著，兩足之間便可能有電壓ΔV，把ΔV這個(gè)值稱為跨步電壓。rc和rd是兩腳離半球中心的距離或者第五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日電位梯度在接地電極中，可因各種各樣的原因有接地電流流人，如室外的輸配電線可能有雷擊電流流入，如是在室內(nèi)電氣設(shè)備接著的接地電極上，在發(fā)生接地事故時(shí)便有故障電流流入。偶然在接地電極上有接地電流流入之際，擔(dān)心在接地電極附近立著的人會(huì)因跨步電壓觸電。這里，比電位更重要的是電位梯度，它可把電位微分求得：

由上式知道，電位梯度與離電極的距離x的平方成反比，即電位梯度在靠近電極的地方最大，隨離電極距離增大而急速降低。安全的區(qū)域每0.8m跨步電壓不應(yīng)大于50V。第六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日跨步電壓觸電示意圖第七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.4.4人身觸電事故分析一、人身觸電的危害

1.電流對(duì)人體的傷害電流的熱效應(yīng)能使觸電者燒傷甚至造成局部機(jī)體炭化；電流的化學(xué)效應(yīng)能引起人體內(nèi)部組織發(fā)生電解作用，嚴(yán)重的會(huì)造成人體機(jī)能失常；電流對(duì)人體生理性質(zhì)的傷害。由于電流的強(qiáng)烈刺激使人體內(nèi)部組織機(jī)能受到破壞．引起心室顫動(dòng)或呼吸停止．使觸電者因大腦缺氧迅速死亡。第八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.人體對(duì)電流的反應(yīng)

(1)感知電流使人體有感覺(jué)的最小電流男性約為1.1mA，女性約為0.7mA；

(2)擺脫電流工頻擺脫電流，成年男性約為16mA以下，女性約為10mA以下（3)致命電流(室顫電流)

致命電流又稱之為心室顫動(dòng)最小電流，工頻電流為30mA第九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3．電流對(duì)人體傷害程度的幾個(gè)因素觸電時(shí)對(duì)人體的傷害程度與電流的大小、觸電持續(xù)時(shí)間、電源的頻率、電壓的高低、電流通過(guò)人體的途徑以及人體的健康狀況有關(guān)第十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(1)電流大小的影響通過(guò)人體的電流越大，人體的生理反應(yīng)越明顯．引起心室顫動(dòng)的所需時(shí)間越短，致命危險(xiǎn)就越大。當(dāng)通過(guò)人體電流超過(guò)50mA時(shí)就有致命危險(xiǎn)，當(dāng)工頻100mA的電流通過(guò)人體時(shí)，可很快使人致命。第十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

(2)觸電持續(xù)時(shí)間的影響

觸電持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)危險(xiǎn)性越大．其原因是：

1)電流通過(guò)人體時(shí)間越長(zhǎng)，由于電流對(duì)人體的發(fā)熱和電解作用。使人體電阻逐漸減小，在電源電壓一定的情況廠，會(huì)使電流增人。對(duì)人體組織的破壞越加厲害。

2)人體心臟每收縮和擴(kuò)張一次．中間約有0.1s的間隙．在這0.1s特定時(shí)間內(nèi)心臟對(duì)電流最為敏感，在這特定時(shí)間內(nèi)電流通過(guò)心臟即使較小的電流也可能引起心室顫動(dòng)因此當(dāng)觸電時(shí)間超過(guò)1s，則必然與心臟的敏感期重合。心室顫動(dòng)電流與電流的持續(xù)時(shí)間的關(guān)系可用下式表示：當(dāng)t≥1s時(shí)，I＝50mA；當(dāng)t<1s時(shí)，I·t=50mAs(該式所允許的時(shí)間范圍是0.1-5s）以能量為允許限度的心室顫動(dòng)電流與電流的持續(xù)時(shí)間的關(guān)系：

I2t=0.0135第十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(3)電流頻率對(duì)人體的影響電流的頻率對(duì)觸電的傷害程度有直接影響．25--300Hz的交流電對(duì)人體的傷害程度最大、當(dāng)?shù)陀诨蚋哂谝陨项l率范圍時(shí)它的傷害程度就會(huì)顯著減輕。對(duì)于直流電來(lái)講．它的傷害程度要遠(yuǎn)比工頻交流電小。人體對(duì)直流電的極限忍耐電流值約為100mA。第十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(4)電壓高、低對(duì)人體的影響人體觸電電壓越高．通過(guò)人體的電流越大．危險(xiǎn)就越大。由于通過(guò)人體電流與作用于人體上的電壓并非線性關(guān)系。隨著作用于人體上電壓得升高．人體電阻急劇下降，致使電流迅速增加，從而對(duì)人體的傷害更為嚴(yán)重。1000V以上的高電壓觸電還能伴隨弧光燒傷、擊穿甚至引起心肌纖維斷裂，因此后果更為嚴(yán)重。IEC規(guī)定安全電壓為50V。25V以上考慮采取防電擊措施。第十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日（5)電流途徑的影響電流通過(guò)心臟、呼吸系統(tǒng)和中樞神經(jīng)時(shí)危害性最大。實(shí)踐證明。人身觸電從左手到腳是最危險(xiǎn)的電流途徑．因?yàn)樵谶@種情況下電流通過(guò)心臟、肺部、脊椎等重要器官．會(huì)造成心室顫動(dòng)、呼吸停止和截癱等。另外電流通過(guò)頭部也是較危險(xiǎn)的途徑．因?yàn)殡娏魍ㄟ^(guò)頭部會(huì)號(hào)致昏迷并有可能造成腦損傷，使人不醒而死亡、第十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日接地裝置的接觸電位差和跨步電位差不應(yīng)超過(guò)下列數(shù)值第十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(6)人體電阻、健康狀況的影響人體電阻因人而異，一般為幾百到一千多歐姆人體的健康狀況和精神狀態(tài)正常與否對(duì)于觸電后果有一定的影響．如果有心臟病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、結(jié)核病、或醉酒的人因觸電傷害的程度要比正常人嚴(yán)重。另外性別和年齡的不同對(duì)觸電后果也有不同的程度．女性較男性敏感．小孩遭受電擊較成人危險(xiǎn)。第十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日防接觸電壓和跨步電壓觸電措施①降低接地電阻②改善地面電位分布第十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日③提高地表層電阻率（例如：《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范》第條：防直擊雷的人工接地體距建筑物出入口或人行道不應(yīng)小于3m。當(dāng)小于3m時(shí)應(yīng)采取下列措施之一：水平接地體局部深埋不應(yīng)小于1m;水平接地體局部應(yīng)包絕緣物,可采用50～80mm厚的瀝青層;采用瀝青碎石地面或在接地體上面敷設(shè)50～80mm厚的瀝青層,其寬度應(yīng)超過(guò)接地體2m。）第十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.5接地參數(shù)的數(shù)值計(jì)算方法

（簡(jiǎn)介）1.5.1綜述接地參數(shù)的計(jì)算為設(shè)計(jì)地網(wǎng)提供理論依據(jù)，減小設(shè)計(jì)的盲目性，在保證人員和設(shè)備安全的條件下，做到投資小、效率高。1.接地參數(shù)的近似計(jì)算主要近似處理方法：①將接地極幾何形狀做某些改變以便于進(jìn)行數(shù)學(xué)分析②假設(shè)電流在接地極上均勻分布（1）工頻接地電阻的計(jì)算1）考慮到屏蔽效應(yīng)的各種水平接地極的接地電阻

不適用于大型接地網(wǎng)第二十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2）圓板公式的變形和環(huán)狀地線接地公式（D為等值直徑d為埋深）由圓板電極接地公式近似得：地網(wǎng)接地公式為r為等值半徑，L為買地導(dǎo)體的總長(zhǎng)度，略去了埋深的影響，偏大。第二十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日3）我國(guó)現(xiàn)行接地規(guī)程接地電阻計(jì)算公式利用圓板和圓環(huán)電極的接地電阻公式用線性內(nèi)插法求得式中：S—接地網(wǎng)總面積

L---接地體總長(zhǎng)度，包括垂直接地體在內(nèi)

d---水平接地體的直徑或等值直徑

h---水平接地體埋設(shè)深度第二十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(2)跨步電勢(shì)Ｅstep;接觸電勢(shì)Etouch或網(wǎng)孔電勢(shì)Emesh的計(jì)算(IEEE方法)存在問(wèn)題:第二十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日2.接地參數(shù)的數(shù)值計(jì)算略第二十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日1.6接地和接零保護(hù)一、基本概念1)工作接地根據(jù)電力系統(tǒng)遠(yuǎn)行的需要而進(jìn)行的接地(例如變壓器中性點(diǎn)接地)稱為工作接地。

2)保護(hù)接地將電氣設(shè)備正常運(yùn)行情況下不帶電的金屬外殼和架構(gòu)，通過(guò)接地裝置與土壤連接，它是用來(lái)防護(hù)間接觸電的。因此，稱作保護(hù)接地。

3)保護(hù)接零將電氣設(shè)備正常遠(yuǎn)行情況不不帶電的金屬外殼和架構(gòu)與配電系統(tǒng)的零線直接進(jìn)行電氣連接。也是用來(lái)防護(hù)間接觸電的，因此，稱作保護(hù)接零。實(shí)驗(yàn)證明，在離開(kāi)短路接地故障點(diǎn)20m以外的地方，電位趨近于零、我們把這零電位的地方稱為電氣上的‘地”。第二十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日二、配電系統(tǒng)的保護(hù)接地形式根據(jù)GB9089．2的規(guī)定,配電系統(tǒng)接地型式共有TN、TT及IT三種

電源變壓器的中性點(diǎn)直接接地·可觸及的導(dǎo)電部件與普通PEN導(dǎo)體相連接·在全系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是合一的

圖2.TN-C系統(tǒng)

圖14.5TN-C

系統(tǒng)

第二十六頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日TN-S系統(tǒng)

中性點(diǎn)直接接地，可觸及的導(dǎo)電部件與PE導(dǎo)體相連接，在全系統(tǒng)內(nèi)N線和PE線是分開(kāi)的

第二十七頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日TN-C-S系統(tǒng)

電源變壓器的中性點(diǎn)直接接地·可觸及的導(dǎo)電部件與PEN導(dǎo)體相連接，并且部分與保護(hù)PE導(dǎo)體相連接·在全系統(tǒng)內(nèi)，僅在電氣裝置電源進(jìn)線點(diǎn)前N線和PE線是合一的，電源進(jìn)線點(diǎn)后即分開(kāi)為兩根線第二十八頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日

TT系統(tǒng)

·電源變壓器的中性點(diǎn)直接接地·可觸及的導(dǎo)電部件與單設(shè)的裝置接地系統(tǒng)（與電源系統(tǒng)接地不相關(guān)）相連接第二十九頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日IT系統(tǒng)·電源變壓器的中性點(diǎn)不接地或電源的一點(diǎn)經(jīng)高阻抗接地（例如1000Ω）。·可觸及的導(dǎo)電部件接地第三十頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日三、保護(hù)接地1．保護(hù)接地的應(yīng)用范圍高、低壓不接地電網(wǎng)（三相三線制）和部分低壓中性點(diǎn)接地電網(wǎng)的金屬外殼、架構(gòu)、支架、框架等金屬部分2.保護(hù)接地的作用只要保護(hù)接地電阻（規(guī)定不大于4歐）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于人體電阻就能保證接觸電壓低于安全電壓第三十一頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日四、保護(hù)接零1.保護(hù)接零的應(yīng)用范圍中性點(diǎn)直接接地的三相四線制(TN—C)和三相五線制(TN—S)低壓配電系統(tǒng)。2.保護(hù)接零的作用發(fā)生故障時(shí)短路電流很大。促使線路上的保護(hù)裝置迅速動(dòng)作切斷故障設(shè)備的電源。!中性線應(yīng)在規(guī)定地點(diǎn)采用重復(fù)接地。交流工作接地電阻不應(yīng)大于4歐，重復(fù)接地電阻不應(yīng)大于10歐第三十二頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日重復(fù)接地低壓供電系統(tǒng)采用接零保護(hù)時(shí)，陳電源變壓器的中性點(diǎn)必須進(jìn)行工作接地外，還必須做重復(fù)接地。所謂重復(fù)接地系指在中性線(應(yīng)為PEN線)上的一處或多處通過(guò)接地體再次與大地做良好的金屬聯(lián)結(jié)。重復(fù)接地的接地電阻值不應(yīng)大于10歐姆。重復(fù)接地作用：

(1)降低漏電設(shè)備外殼的對(duì)地電壓沒(méi)有重復(fù)接地和有重復(fù)接地時(shí)，中性線斷線時(shí)的情況如圖8—8所示。第三十三頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日沒(méi)有重復(fù)接地時(shí)，漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓等于單相短路電流Ik在中性線部分產(chǎn)生的電壓降，它近似等于相電壓。有重復(fù)接地后，漏電設(shè)備外殼對(duì)地電壓僅為相電壓的一部分。

第三十四頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日(2)減輕中性線斷線時(shí)的觸電危險(xiǎn)中性線上有重復(fù)接地后．一旦出現(xiàn)中性線斷線時(shí)、接在斷線點(diǎn)后面的所有電氣設(shè)備的金屬外殼的對(duì)地電壓，僅為相電壓的一部分。當(dāng)有人觸及電氣設(shè)備外殼時(shí)，雖然還有危險(xiǎn)，但是危險(xiǎn)程度已大大降低。(3)減輕或消除三相負(fù)荷嚴(yán)重不平衡時(shí)．中性線上可能出現(xiàn)的對(duì)地電壓，原規(guī)程規(guī)定，由于三相負(fù)荷不平衡造成的中性線電流一般不允許超過(guò)線電流的25％。但是．當(dāng)中性線斷線時(shí)引起的中性點(diǎn)位移，將導(dǎo)致三相電壓不平衡，造成三相電流的不平衡，從而使得中性線電位升高．即呈現(xiàn)出危險(xiǎn)的對(duì)地電壓。如果有了重復(fù)接地，將給三相不平衡電流提供一條通路。因此，可以減輕或消除中性線斷線時(shí)，在中性線上可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)電壓。第三十五頁(yè)，共三十六頁(yè)，2022年，8月28日作業(yè)：1.什么是“地”?什么是對(duì)地電壓?2.