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1、汽车座椅动态试验冲击装置的设计1、相关定义1.1、冲击接地的概念电力系统的接地情况按其功能可分为工作接地、防雷接地和保护接地[4]。接地就是将大地作为高幅值电流的泄流通道,将设备与大地通过接地装置连接,起到稳定设备电位的作用。其功能的实现是通过一整套装置相配合来完成的[5],我们所谈到的冲击接地主要是针对防雷接地。能够直接反映接地质量的电气参数是接地电阻。接地电阻并无实际物理意义,其数值定义为接地体电位与零电位点的电位差值与流过接地体的电流幅值的比值,可细分为工频接地电阻和冲击接地电阻。工频接地电阻指流过接地装置的电流为工频电流,引起接地体电位升高,计算得到的电阻值;当
2、流过接地体的电流为冲击电流时,经上述方法计算得到的接地电阻就是冲击接地电阻。由于冲击电流的时变特性,地电位也是不断变化的,冲击接地电阻数值也就随时间变化,1华中科技大学硕士学位论文所以实际中采用冲击电压幅值与冲击电流幅值的之比作为冲击接地电阻。1.2、接地的基本概念运行和工作人员的人身安全的需要,需要将电力系统及其电气设备的某些部位与大地做电气上的连接,使其对地保持一个低的电位差,这就构成了接地系统,其主要作用是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷击、防止静电损害和保障电力系统正常运行[1]。从本质上讲,它的目的就是为了在正常和事故以及雷击的情况下,利
3、用大地作为接地电流回路的一个元件,从而将设备接地处固定为所允许的接地电位。具体作用说明如下:1)防止人身遭受电击。将电气设备在正常情况不带电的金属部分与接地极之间作良好的金属连接,以保护人体的安全,防止人身遭受电击。有接地装置的电气设备,当绝缘损坏、外壳带电时,接地电流将同时沿着接地极和人体两条通路流过,流过每一条通路的电流值将与其电阻的大小成反比,接地极电阻越小,流经人体的电流也就越小,通常人体的电阻比接地极电阻大数百倍,所以流经人体的电流就比流经接地电极的电流小数百倍。当接地电阻极小时,流经人体的电流几乎等于零,因而,人体就能避免触电的危险。2)保障电力系统正常运行
4、。电力系统接地一般为中性点接地,中性点的接地电阻很小,因此中性点与地间的电位差接近于零。当相线碰壳或接地时,其他两相对地电压,在中性点绝缘系统中将升高为相电压的3倍;而在中性点接地的系统中则接近于相电压,因此中性点接地有利于系统稳定运行,防止系统振荡,而且系统中的电气设备和线路只要按相电压考虑其绝缘水平,降低了电气设备的制造成本和线路的建设费用。系统由于有了中性点的接地线,也可保证继电保护的可靠性。3)防止雷击和静电的危害。雷击时产生静电感应和电磁感应,物料在生产和运输中因摩擦而引起的静电,都可能造成电击或火灾危险。直接遭受雷击的危害,比之于感应雷就更大了,而且发生的机
5、会更多,所以,为了防止直击雷,必须装设防雷装1华中科技大学硕士学位论文置,而所有防雷装置和防止静电危险的措施,最主要的方法就是设置接地装置。由以上接地的作用可以看出,电气设备的接地,按其目的不同可大致分为下列几种[2-3]:1)保护接地。其目的是为了保护人身的安全。例如电气设备的金属外壳、底座等由于绝缘损坏而有可能带电的部分应行接地,以免触电危险。2)工作接地。其目的是为了保证电力系统的正常运行。例如电力变压器中性点的接地。3)防雷接地。其目的是为了把雷电流引入地中,以消除过电压的危险影响。例如避雷针、避雷器等的接地。接地电阻是决定接地装置好坏的一个重要因素,由于接地电
6、阻的存在,当有电流流过接地体时,将使接地电极及四周的土壤发热;电流在接地电阻上的压降将引起接地电极电位的升高,可能使设备受到这一过电压(反击过电压)的作用而损坏;电流离开接地体在地中扩散时,在地面上出现的电位梯度会使人体遭受接触电势和跨步电势的作用。为此,对接地电阻的值必须加以控制。任何接地电极都存在有接地电阻。它的定义是电流I经接地电极流入大地时,接地电极的电位升高U对I的比值,而全国雷电防护标准化技术委员会制订《信息系统雷电防护术语》国家标准对接地电阻(groundresistance)采用的定义是:”接地极与电位为零的远方接地极之间的欧姆定律电阻”[4],它实质上
7、就是接地电流在土壤中散流时土壤所呈现的电阻[5]。接地电阻的大小除了和接地电极的几何尺寸及形状有关外,还和大地的结构、土壤的电阻率有关,在雷电冲击电流流过时还和流经接地电极的冲击电流的幅值和波形有关[6][7]。这其中,土壤电阻率是一个重要参数,它直接影响接地电阻的大小、地网地面电位的分布、跨步电压和设备接触电压。通常,由于气候、土壤结构及所含化学物质的不同,各个地区的土壤电阻率也有很大不同。对于工作接地及保护接地而言,接地电阻是指直流或工频电流流过时的电阻。对于防雷接地而言,由于雷电流是个非常强大的冲击波,其幅值往往大到几万甚至几十万安
