接地体系的电气特征探讨

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1、接地体系的电气特征探讨第一章绪论1.1电气接地及其类型在电力系统中，将电气设备的某些部位、电力系统的某点与大地用导体作良好的电气连接叫做接地。通常，接地术语中的地就是指大地。接地可以看作是建造一个导体系统，使电子按照指定路径流入大地，沿这条路径传输的电子可以是静电、漏电流、雷电、电涌、或故障电流。接地是人类最早使用的电气安全措施。直至今天，接地仍然是应用最广泛的电气安全措施之一，对防雷来言至关重要，其在确保电力系统运行人员及其他人员人身安全的同时，保护着各种电气和电子设备的正常使用。接地按照形成情况，

2、可以分为正常接地和故障接地两大类。正常接地是人为造就用于满足某种需要的。故障接地则是由各种外界或自身因素自然地造成的。从电气作用来看，接地主要可以分为保护接地、工作接地、防雷接地和防静电接地等类型。(1)保护接地。保护接地也称为安全接地，是为了确保设备和人身的安全，将电气设备的外壳、配电装置的金属框架等外露导电部位接地。由于绝缘损坏而使电气设备外壳或配电装置框架等带电时，故障电流将会流过保护接地体，从而引起相应的保护装置动作，进而采取相应的保护措施，以避免因电气设备等外露导电引起的触电事故。一般在故障

3、条件下保护接地才能发挥作用。(2)工作接地。工作接地是为了保护系统以及与之相连的仪表可靠运行而设的接地，并且能够保障仪表的控制和测量精度。电力系统中一般是通过电气设备(变压器等)的中性点接地来实现工作接地，因此工作接地又被称为中性点接地。我国目前采用的中性点接地方式主要为：不接地(绝缘)、经消弧线圈接地、直接接地(有效接地)三种接地类型。(3)防雷接地。为防止雷电流造成电力系统和人身安全的危害，通过采用避雷针、避雷线和放电间隙等防雷设备与合适的接地装置相连，将雷电流流散到大地中而设的接地。雷电流的特点

4、是时间很短，并且幅值很大，有时会达到数十至数百千安。(4)防静电接地。静电是由于摩擦等原因而产生的积蓄电荷，是一种客观存在的自然现象，虽然静电产生的能量很小，但也会产生较高的静电电压，放电时的火花可能会点燃易燃易爆物品，从而造成事故。为了防止这些静电产生的事故及避免其影响到其他电子设备的正常工作，就需要有使静电电荷迅速向大地泄放的接地，称为防静电接地。1.1.2接地电阻接地电阻是衡量接地系统有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的核心参数。接地电阻包括接地体的自身电阻、接地体与土壤的接触电阻以及电

5、流在土壤中的扩散引起的电阻。由于接地体自身的电阻和接触电阻都很小，对接地电阻值的影响可以忽略不计，因此认为接地电阻就是电流在土壤中的扩散引起的电阻。接地电阻在数值上等于接地体的对地电压与通过接地体流入地中电流的比值。接地电阻的大小反映了接地系统流散电流和稳定电位能力的高低及保护性能的优劣。其大小除了与大地的结构、土壤电阻率有关外，还与接地体的几何尺寸和形状有关。接地电阻按其流散电流性质的不同可分为以下两种：(1)工频接地电阻。工频接地电阻是指接地体中流过工频交流(或直流）电流时所呈现的电阻。忽略大地回

6、流的影响，当一定的直流或工频电流经接地体流入大地时，接地体与无穷远处的零电位面间的电位差即为接地体的电位，接地体到土壤无穷远处的总电阻即为接地电阻。工程设计时工频接地电阻应满足规程规定的接地电阻允许值，如表1-1所示。(2)冲击接地电阻。冲击接地电阻是对于防雷接地而言的，是指雷电流或冲击电流流过接地体时所呈现的电阻。冲击接地电阻与工频接地电阻有所不同，其主要原因是流过接地体进入土壤的雷电流或冲击电流可能有很大的幅值，而且电流的等效频率很高，当电流流入接地体时，会引起一系列复杂的过渡过程，致使接地体在每

7、一瞬间所呈现的有效电阻值有可能不同。接地体上最大电压出现的时刻不一定是电流最大的时刻。冲击接地电阻的大小除了和接地体的结构、土壤电阻率有关外，还与冲击电流的幅值和波形等有关。设计防雷装置时其接地电阻应小于规定的数值，在髙电阻率的地区，当接地电阻难以降到允许值时，可采用较髙的电阻值，但必须要符合避雷针、避雷器、避雷线等的反击要求。第二章均匀土壤中接地网的接地电阻研究接地电阻是衡量接地系统有效性、安全性以及鉴定接地系统是否符合要求的核心参数。在我国的接地规程及IEEEstd80-1986中对均匀土壤中接地

8、网的接地电阻推荐采用式i=p/2V进行近似估算。该式虽然计算方便，却有较大的计算误差。近年来，随着电力系统、电网规模的不断扩大与发展，流入接地装置的短路电流在不断增大，接地电阻的计算误差会给接地设计带来明显的负面影响。为确保电力系统的安全稳定运行，提高电力系统的供电可靠性，必须更加准确的计算接地电阻。2.1接地网的接地电阻图2-1中给出了埋设在均勾土壤中的接地网。接地网的接地电阻包括接地网的自身电阻、接地网与土壤的接触电阻以及电流在土壤中扩散引起的电阻。