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《工作接地與保護(hù)接地原理及作用.doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、接地原理及作用工作接地與保護(hù)接地電力系統(tǒng)和電氣設(shè)備的接地按作用不同主要分為工作接地和保護(hù)接地兩類。所謂工作接地是根據(jù)電力系統(tǒng)運(yùn)行的需要，人為地將電力系統(tǒng)的中性點(diǎn)(例如發(fā)電機(jī)和變壓器的中性點(diǎn))及電氣設(shè)備的某一部份(例如避雷針和避雷器的接地引下線)直接與大地進(jìn)行金屬性連接，或者通過特殊裝置(例如消弧線圈、電阻、保護(hù)間隙等)與大地間接相連。其目的是使電力系統(tǒng)在正常工作或事故情況下，保證系統(tǒng)和電氣設(shè)備可靠的運(yùn)行，降低人體的接觸電壓以及有利于快速切斷故障設(shè)備等。所謂保護(hù)接地主要指在10kV以下的供電系統(tǒng)，當(dāng)電氣設(shè)備的絕緣出現(xiàn)損壞時(shí)，有可能使設(shè)備的金
2、屬外殼帶電，為防止這種電壓危及人身安全而人為地將電氣設(shè)備的金屬外殼與大地進(jìn)行金屬性連接。電力系統(tǒng)的工作接地分為中性點(diǎn)直接接地(又稱大電流接地系統(tǒng))和中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地(又稱小電流接地系統(tǒng))兩種。在高壓或超高壓電力系統(tǒng)中，一般多采用中性點(diǎn)直接接地，它的優(yōu)點(diǎn)是能防止系統(tǒng)發(fā)生接地故障后引起的過電壓，并能避免由于單相接地后系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行而形成的不對稱性。工業(yè)企業(yè)供電系統(tǒng)，采用的電壓一般都在35kV以下，接地方式情況較復(fù)雜。6～10kV及35kV系統(tǒng)均為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)；380/220V低壓系統(tǒng)在多數(shù)企業(yè)采用中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，但礦山企業(yè)均采用
3、中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)。保護(hù)接地按照中性點(diǎn)是否接地，其方式有所不同，例如保護(hù)接地和保護(hù)接零等。不論是那一類接地都必須在地下埋設(shè)接地體，由接地體和接地引線組成的裝置稱為接地裝置。接地裝置的接地電阻(Rd)值，報(bào)據(jù)作用(工作接地與保護(hù)接地)不同以及系統(tǒng)電壓的不同而有不同的要求和規(guī)定。本節(jié)將著重講述有關(guān)工作接地與保護(hù)接地的基本原則及基本知識(shí)，給讀者建立一個(gè)基本概念。如需要深入學(xué)習(xí)，可參考有關(guān)專著，設(shè)計(jì)手冊和資料。一、接地裝置的散流效應(yīng)為使現(xiàn)象直觀清楚及分析結(jié)論清晰起見，假設(shè)接地裝置為一半徑為r的半球體(如圖7－8)，并認(rèn)為接地體周圍的土質(zhì)十分均勻，即
4、土壤電阻率ρ是恒定值。當(dāng)電流經(jīng)接地裝置(接地體)入地時(shí)，電流Id將從半球體表面均勻地散射出去。在接地半球體表面的電流密度(jr)為：而距半球體球心為xcm處的電流密度（jr）為：由上式可見，距球心的距離愈遠(yuǎn)，散流的電流密度愈小。不論入地電流Id有多大，當(dāng)距離x超過20m時(shí)，則電流密度已很微小，基本上可視為零。在地中的電場強(qiáng)度為，故在x處的電場強(qiáng)度為。于是可用數(shù)學(xué)表達(dá)式寫出散流方向，在dx段內(nèi)的電壓降落為：（V）將上式進(jìn)行（由xA至∞）積分，既能求得對應(yīng)于地表面任意點(diǎn)A處的電位UA：（V）（7－7）根據(jù)同理，可寫出半球接地體表面處的電位：（
5、V）（7－8）從公式(7—7)及公式(7－8)可以得出結(jié)論：當(dāng)Id和ρ為定值時(shí)，距接地裝置越遠(yuǎn)處的地表面電位越低，距接地裝置越近處的地表電位越高，而以接地體表面處的電位為最高。電位和距離為雙曲線函數(shù)關(guān)系，如圖7－9所示。圖中曲線稱為對地電位分布曲線。當(dāng)距離接地裝置超過20m時(shí)，在該處的地表電位基本上等于零。根據(jù)歐姆定律，知土壤在散流時(shí)的散流電阻微分表達(dá)式為：故全部散流電阻為：（7－9）由式（7－8）及式（7－9）可以得出：（7－10）式中Ud稱為對地電壓，Rd又稱為接地電阻。接地電阻與土壤電阻率成正比，與接地體的半徑成反比。一般情況下，接
6、地裝置的結(jié)構(gòu)型式均比較復(fù)雜，其接地電阻值還與結(jié)構(gòu)型式有關(guān)。電氣設(shè)備的外殼一般都和接地體連接，使設(shè)備外殼保持和大地同為零電位。例如電氣設(shè)備內(nèi)有一相絕緣遭到破壞，則有接地電流入地，在接地體附近地表有對地電位分布，而設(shè)備外殼上的對地電壓最高(Ud)，見圖7－9。假如此時(shí)人站在1處觸摸設(shè)備外殼，由于手的電位為Ud，而腳的電位為U1，于是加于人體的電壓為：(V)這個(gè)電壓叫做接觸電壓。對地電位分布越陡，則接觸電壓越高。接觸電壓在任何情況下都不允許超過允許接觸的安全電壓。如果此時(shí)有人向設(shè)備走來，雖然人并未接觸設(shè)備，但由于跨步過程兩腳位置不同，前腳電位為
7、U2，后腳電位為U1，因此加于人體的電壓為(V)這個(gè)電壓叫做跨步電壓。跨步電壓同樣不允許超過允許接觸的安全電壓。欲減小接觸電壓和跨步電壓，通常采取降低接地電阻和打接地均壓網(wǎng)等措施，使電位分布曲線的陡度變平緩—些。二、對工頻接地電阻值的規(guī)定十分明顯，接地電阻Rd越小時(shí)，越安全。但接地電阻值要求越小，則工程投資費(fèi)將增大，且有時(shí)在土壤電阻率很高的地區(qū)很難把電阻值降低。在有條件的地方雖然可以利用埋設(shè)于地下的各種金屬管道(易燃液體，易燃?xì)怏w或易爆炸氣體的管道除外)，電纜的金屬外皮以及建筑物和構(gòu)筑物的地下金屬結(jié)構(gòu)等作為自然接地體，但在絕大多數(shù)情況下，
8、主要還是依靠人工接地裝置來滿足接地電阻所要求的規(guī)定值。下面將接地電阻值的要求簡要說明一下。1.電壓為1000V以上的中性點(diǎn)接地系統(tǒng)中的電氣設(shè)備這種系統(tǒng)通常稱為大接地電流系統(tǒng)。在這種系統(tǒng)中線路電
