接地電阻及跨步電壓的計算演示文稿

接地電阻及跨步電壓的計算演示文稿當前第1頁\共有17頁\編于星期一\1點優(yōu)選接地電阻及跨步電壓的計算當前第2頁\共有17頁\編于星期一\1點預(yù)備知識

接地技術(shù)是保障人身和設(shè)備的一項電氣安全措施，為電力系統(tǒng)正常工作提供了零電位基準參考點。計算接地體的接地電阻是恒定電場計算的一項重要工作。

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)稱為接地體。

接地電阻：電流在流經(jīng)大地時遇到的電阻，包括接地器本身的電阻、接地導(dǎo)線的電阻、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的電位分布，也會造成很大的跨步電壓，當其超過允許值時仍會威脅地面操作人員的安全，在實踐中必需計算出這一區(qū)域(稱為危險區(qū))，對其做出標記或圍欄，以確保真正的安全。當前第3頁\共有17頁\編于星期一\1點接地體在工程實際中的作用考慮到一些電力設(shè)備可能會遇到很大的工作電流、短路電流或雷擊電流，在安裝時必須配有接地裝置，以使這些短促而巨大的電流通過接地線送到接地體，再分流入大地。例如三相高壓變壓器中性工作接地、配電機房的防雷接地等當前第4頁\共有17頁\編于星期一\1點接地電阻的計算1.接地體深埋地下時的接地電阻接地體深埋于地下時，我們認為其離地表面無窮遠，基本不受接地電流的影響，該情況下接地電阻的計算十分簡單。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γ的不良導(dǎo)體。此時電流可看做球形對稱分布，對于距球心為r處的任一閉合球面，穿過它的體電流密度為J當前第5頁\共有17頁\編于星期一\1點由歐姆定律的微分形式這種情況下因為接地體離地面太遠，對地表面影響微乎其微，因此不必考慮其危險區(qū)范圍當前第6頁\共有17頁\編于星期一\1點2.接地體淺埋于地面h深的情況在生產(chǎn)實踐中，從施工操作和經(jīng)濟等方面考慮，不可能每次都將接地體埋得非常深，因此對危險隱患必須加以考慮并采取相應(yīng)的防范措施。設(shè)一個半徑為a的球形接地體埋于地下h深處有較大接地電流時它對地面的影響不能忽略，且形成的電場已無對稱可言(必須考慮邊界條件)。若還用常規(guī)方法去計算接地電阻與地面上危險區(qū)，將會很繁瑣。所以采用電磁場理論的鏡像法進行計算。當前第7頁\共有17頁\編于星期一\1點由深埋時的計算情況我們可知，接地體到無窮遠處電位為，此時由于鏡像接地體的作用，接地體的真正電位應(yīng)當是接地體到無窮遠處電位和鏡像到接地體上電位的相互疊加由第一問可知，球形接地體到距其球心為r處的電位為當前第8頁\共有17頁\編于星期一\1點3.緊貼地面埋于大地的半球形接地體的接地電阻。由鏡象法得一個孤立球：當r≥a時(a)電流線J的分布(b)鏡象法圖示

圖半球形接地器土壤土壤aai2i土壤

由良導(dǎo)體與不良導(dǎo)體邊界面條件，良導(dǎo)體球內(nèi)部場強與外部土壤場強相比很小，所以我們可以把導(dǎo)體球看作等勢體，當r<a時，有接地電阻為

接地電阻為當前第9頁\共有17頁\編于星期一\1點1.跨步電壓的定義

電力系統(tǒng)接地體一旦有電流通過，由于接地電阻的存在，在地面上存在電位分布。此時，人體跨步的兩足之間的電壓稱為跨步電壓。

當跨步電壓超過允許值時，將威脅人的生命。

2.跨步電壓的計算與危險區(qū)（以第三種情況為例）

aobrIJAB

rP圖跨步電壓與危險區(qū)的分析

設(shè)U0為人體安全的臨界跨步電壓（通常小于5070V），可以確定危險區(qū)半徑r0為當前第10頁\共有17頁\編于星期一\1點第二種情況下的跨步電壓與危險區(qū)計算當前第11頁\共有17頁\編于星期一\1點當前第12頁\共有17頁\編于星期一\1點有跨步電壓存在時如何避免觸電當前第13頁\共有17頁\編于星期一\1點觸電方式一、直接接觸觸電1、單相觸電（1）中性點接地系統(tǒng)中的單相觸電（2）中性點不接地系統(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、靜電電擊當前第14頁\共有17頁\編于星期一\1點1.剩余電荷觸電電氣設(shè)備的相間絕緣和對地絕緣都存在電容效應(yīng)。由于電容器具有儲存電荷的性能，因此在剛斷開電源的停電設(shè)備上，都會保留一定量的電荷，稱為剩余電荷。如此時有人觸及停電設(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)電容器等在搖測絕緣電阻后或耐壓試驗后都會有剩余電荷的存在。設(shè)備容量越大、電纜線路越長，這種剩余電荷的積累電壓越高。因此，在搖測絕緣電阻或耐壓試驗工作結(jié)束后，必須注意充分放電，以防剩余電荷電擊。當前第15頁\共有17頁\編于星期一\1點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備的情況下出現(xiàn)的，因此，具有相當?shù)奈ｋU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數(shù)萬伏至數(shù)十萬伏，可能發(fā)生放電，產(chǎn)生靜電火花，引起爆炸、火災(zāi)，也能造成對人體的電擊傷害。由于靜電電擊不是電流持續(xù)通過人體的電擊，而是由于靜電放電造成的瞬間沖擊性電擊，能量較小，通常不會造成人體心室顫動而死亡。但是其往往造成二次傷害，如高處墜落或其他機械性傷害，因此同樣具有相當?shù)奈ｋU性。當前第16頁\共有17頁\編于星期一\1點電流對人體的危害電流對人體傷害的主要作用機理心室纖維性顫抖是電擊致死的主要原因。一個心動