工作接地与保护接地原理及作用.doc

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1、接地原理及作用工作接地与保护接地电力系统和电气设备的接地按作用不同主要分为工作接地和保护接地两类。所谓工作接地是根据电力系统运行的需要，人为地将电力系统的中性点(例如发电机和变压器的中性点)及电气设备的某一部份(例如避雷针和避雷器的接地引下线)直接与大地进行金属性连接，或者通过特殊装置(例如消弧线圈、电阻、保护间隙等)与大地间接相连。其目的是使电力系统在正常工作或事故情况下，保证系统和电气设备可靠的运行，降低人体的接触电压以及有利于快速切断故障设备等。所谓保护接地主要指在10kV以下的供电系统，当电气设备的绝缘出现损坏时，有可能使设备的金

2、属外壳带电，为防止这种电压危及人身安全而人为地将电气设备的金属外壳与大地进行金属性连接。电力系统的工作接地分为中性点直接接地(又称大电流接地系统)和中性点不接地或经消弧线圈接地(又称小电流接地系统)两种。在高压或超高压电力系统中，一般多采用中性点直接接地，它的优点是能防止系统发生接地故障后引起的过电压，并能避免由于单相接地后系统继续运行而形成的不对称性。工业企业供电系统，采用的电压一般都在35kV以下，接地方式情况较复杂。6～10kV及35kV系统均为中性点不接地系统；380/220V低压系统在多数企业采用中性点接地系统，但矿山企业均采用

3、中性点不接地系统。保护接地按照中性点是否接地，其方式有所不同，例如保护接地和保护接零等。不论是那一类接地都必须在地下埋设接地体，由接地体和接地引线组成的装置称为接地装置。接地装置的接地电阻(Rd)值，报据作用(工作接地与保护接地)不同以及系统电压的不同而有不同的要求和规定。本节将着重讲述有关工作接地与保护接地的基本原则及基本知识，给读者建立一个基本概念。如需要深入学习，可参考有关专著，设计手册和资料。一、接地装置的散流效应为使现象直观清楚及分析结论清晰起见，假设接地装置为一半径为r的半球体(如图7－8)，并认为接地体周围的土质十分均匀，即

4、土壤电阻率ρ是恒定值。当电流经接地装置(接地体)入地时，电流Id将从半球体表面均匀地散射出去。在接地半球体表面的电流密度(jr)为：而距半球体球心为xcm处的电流密度（jr）为：由上式可见，距球心的距离愈远，散流的电流密度愈小。不论入地电流Id有多大，当距离x超过20m时，则电流密度已很微小，基本上可视为零。在地中的电场强度为，故在x处的电场强度为。于是可用数学表达式写出散流方向，在dx段内的电压降落为：（V）将上式进行（由xA至∞）积分，既能求得对应于地表面任意点A处的电位UA：（V）（7－7）根据同理，可写出半球接地体表面处的电位：（

5、V）（7－8）从公式(7—7)及公式(7－8)可以得出结论：当Id和ρ为定值时，距接地装置越远处的地表面电位越低，距接地装置越近处的地表电位越高，而以接地体表面处的电位为最高。电位和距离为双曲线函数关系，如图7－9所示。图中曲线称为对地电位分布曲线。当距离接地装置超过20m时，在该处的地表电位基本上等于零。根据欧姆定律，知土壤在散流时的散流电阻微分表达式为：故全部散流电阻为：（7－9）由式（7－8）及式（7－9）可以得出：（7－10）式中Ud称为对地电压，Rd又称为接地电阻。接地电阻与土壤电阻率成正比，与接地体的半径成反比。一般情况下，接

6、地装置的结构型式均比较复杂，其接地电阻值还与结构型式有关。电气设备的外壳一般都和接地体连接，使设备外壳保持和大地同为零电位。例如电气设备内有一相绝缘遭到破坏，则有接地电流入地，在接地体附近地表有对地电位分布，而设备外壳上的对地电压最高(Ud)，见图7－9。假如此时人站在1处触摸设备外壳，由于手的电位为Ud，而脚的电位为U1，于是加于人体的电压为：(V)这个电压叫做接触电压。对地电位分布越陡，则接触电压越高。接触电压在任何情况下都不允许超过允许接触的安全电压。如果此时有人向设备走来，虽然人并未接触设备，但由于跨步过程两脚位置不同，前脚电位为

7、U2，后脚电位为U1，因此加于人体的电压为(V)这个电压叫做跨步电压。跨步电压同样不允许超过允许接触的安全电压。欲减小接触电压和跨步电压，通常采取降低接地电阻和打接地均压网等措施，使电位分布曲线的陡度变平缓—些。二、对工频接地电阻值的规定十分明显，接地电阻Rd越小时，越安全。但接地电阻值要求越小，则工程投资费将增大，且有时在土壤电阻率很高的地区很难把电阻值降低。在有条件的地方虽然可以利用埋设于地下的各种金属管道(易燃液体，易燃气体或易爆炸气体的管道除外)，电缆的金属外皮以及建筑物和构筑物的地下金属结构等作为自然接地体，但在绝大多数情况下，

8、主要还是依靠人工接地装置来满足接地电阻所要求的规定值。下面将接地电阻值的要求简要说明一下。1.电压为1000V以上的中性点接地系统中的电气设备这种系统通常称为大接地电流系统。在这种系统中线路电