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上海妙定電氣有限公司
主營產(chǎn)品： 4200鉗形接地電阻測試儀,數(shù)字式高壓絕緣電阻測試儀,光伏接線盒恒流溫升測試儀 |
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2020-6-12 閱讀(2369)
一.地
（1）電氣地大地是一個(gè)電阻非常低,、電容量非常大的物體，擁有吸收無限電荷的能力,，而且在吸收大量電荷后仍能保持電位不變,，因此適合作為電氣系統(tǒng)中的參考電位體。這種“地”是“電氣地”,，并不等干“地理地”,，但卻包含在“地理地”之中。“電氣地”的范圍隨著大地結(jié)構(gòu)的組成和大地與帶電體接觸的情況而定,。
（2）地電位與大地緊密接觸并形成電氣接觸的一個(gè)或一組導(dǎo)電體稱為接地極,，通常采用圓鋼或角鋼,，也可采用銅棒或銅板。圖1示出圓鋼接地極,。當(dāng)流入地中的電流I通過接地極向大地作半球形散開時(shí),，由于這半球形的球面，在距接地極越近的地方越小,，越遠(yuǎn)的地方越大,，所以在距接地極越近的地方電阻越大，而在距接地極越遠(yuǎn)的地方電阻越小,。試驗(yàn)證明：在距單根接地極或碰地處20m以外的地方,，呈半球形的球面已經(jīng)很大,，實(shí)際已沒有什么電阻存在,，不再有什么電壓降。換句話說,，該處的電位已近于零,。這電位等于零的“電氣地”稱為”地電位”。若接地極不是單根而為多根組成時(shí),，屏蔽系數(shù)增大,，上述20m的距離可能會增大。圖1中的流散區(qū)是指電流通過接地極向大地流散時(shí)產(chǎn)生明顯電位梯度的土壤范圍,。地電位是指流散區(qū)以外的土壤區(qū)域,。在接地極分布很密的地方，很難存在電位等于零的電氣地,。
（3）邏輯地電子設(shè)備中各級電路電流的傳輸,、信息轉(zhuǎn)換要求有一個(gè)參考的電位，這個(gè)電位還可防止外界電磁場信號的侵入,，常稱這個(gè)電位為“邏輯地”,。這個(gè)“地”不一定是“地理地”，可能是電子設(shè)備的金屬機(jī)殼,、底座,、印刷電路板上的地線或建筑物內(nèi)的總接地端子、接地干線等,；邏輯地可與大地接觸,，也可不接觸，而“電氣地”必須與大地接觸,。
二．接地
將電力系統(tǒng)或電氣裝置的某一部分經(jīng)接地線連接到接地極稱為“接地”,。“電氣裝置”是一定空間中若干相互連接的電氣設(shè)備的組合。“電氣設(shè)備”是發(fā)電,、變電,、輸電,、配電或用電的任何設(shè)備，例如電機(jī),、變壓器,、電器、測量儀表,、保護(hù)裝置,、布線材料等。電力系統(tǒng)中接地的一點(diǎn)一般是中性點(diǎn),，也可能是相線上某一點(diǎn),。電氣裝置的接地部分則為外露導(dǎo)電部分。“外露導(dǎo)電部分”為電氣裝置中能被觸及的導(dǎo)電部分,，它在正常時(shí)不帶電,，但在故障情況下可能帶電，一般指金屬外殼,。有時(shí)為了安全保護(hù)的需要,，將裝置外導(dǎo)電部分與接地線相連進(jìn)行接地。“裝置外導(dǎo)電部分”也可稱為外部導(dǎo)電部分,，不屬于電氣裝置,，一般是水、暖,、煤氣,、空調(diào)的金屬管道以及建筑物的金屬結(jié)構(gòu)。外部導(dǎo)電部分可能引入電位,，一般是地電位,。接地線是連接到接地極的導(dǎo)線。接地裝置是接地極與接地線的總稱,。
超過額定電流的任何電流稱為過電流,。在正常情況下的不同電位點(diǎn)間，由于阻抗可忽略不計(jì)的故障產(chǎn)生的過電流稱為短路電流,，例如相線和中性線間產(chǎn)生金屬性短路所產(chǎn)生的電流稱為單相短路電流,。由絕緣損壞而產(chǎn)生的電流稱為故障電流，流入大地的故障電流稱為接地故障電流,。當(dāng)電氣設(shè)備的外殼接地,，且其絕緣損壞，相線與金屬外殼接觸時(shí)稱為“碰殼”,，所產(chǎn)生的電流稱為“碰殼電流”,。
三．接觸電壓
在圖2中，當(dāng)電氣裝置M絕緣損壞碰殼短路時(shí),，流經(jīng)接地極的短路電流為Id,。如接地極的接地電阻力Rd,，則在接地極處產(chǎn)生的對地電壓Ud=Id·Rd，通常稱Ud為故障電壓,，相應(yīng)的電位分布曲線為圖2中的曲線C,。一般情況下，接地線的阻抗可不計(jì),，則M上所呈現(xiàn)的電位即為Ud,。當(dāng)人在流散區(qū)內(nèi)時(shí)，由曲線C可知人所處的地電位為Uφ,。此時(shí)如人接觸M,，由接觸所產(chǎn)生的故障電壓Ut=Ud-Uφ。人站立在地上,，而一只腳的鞋,、襪和地面電阻為Rp，當(dāng)人接觸M時(shí)．兩只腳為并聯(lián),，其綜合電阻為Rp／2,。在Ut的作用下，Rp／2與人體電阻RB串聯(lián),，則流經(jīng)人體的電流IB=Uf／（RB+Rp／2），人體所承受的電壓Ut=IB·RB=Uf·RB／（RB+Rp／2）,。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí),，觸及電氣裝置的手和觸及地面的雙腳之間所出現(xiàn)的接觸電壓Ut與M和接地極間的距離有關(guān)。由圖2可見,，當(dāng)M越靠近接地極,，Uφ越大，則Uf越小,，相應(yīng)地Ut也越小,。當(dāng)人在流散區(qū)范圍以外，則Uφ=0,，此時(shí)Uf=Ud,，Ut=Ud·RB／（RB+Rp／2），Ut為大值,。由于在流散區(qū)內(nèi)人所站立的位置與Uφ有關(guān),，通常以站立在離電氣裝置水平方向0.8m和手接觸電氣裝置垂直方向1.8m的條件計(jì)算接觸電壓。如電氣裝置在流散區(qū)以外,，計(jì)算接觸電壓Ut時(shí)就不必考慮上述水平和垂直距離,。
四．跨步電壓
人行走在流散區(qū)內(nèi)，由圖2的曲線C可見,，一只腳的電位為Uφ1,，另一只腳的電位為Uφ2,，則由于跨步所產(chǎn)生的故障電壓Uk=Uφ1-Uφ2。在Uk的作用下,，人體電流IB從人體的一只腳的電阻Rp,，流過人體電阻RB，再流經(jīng)另一只腳的電阻Rp,，則人體電流IB=Uk／（RB十2Rp）,。此時(shí)人體所承受的電壓Ut=IB·RB=Uk·RB／（RB+2p）。這種當(dāng)電氣裝置絕緣損壞時(shí),，在流散區(qū)內(nèi)跨步的條件下,，人體所承受的電壓Uk為跨步電壓。一般人的步距約為0.8m,，因此跨步電壓Uk以地面上0.8m水平距離間的電位差為條件來計(jì)算,。由圖2可見，當(dāng)人越靠近接地極,，Uφ1越大,。當(dāng)一只腳在接地極上時(shí)Uφ1=Ud，此時(shí)跨步所產(chǎn)生的故障電壓Uk為大值,，即圖2中的Ukm,，相應(yīng)地跨步電壓值也是大值。反之,，人越遠(yuǎn)離接地極,，則跨步電壓越小。當(dāng)人在流散區(qū)以外時(shí),，Uφ1和Uφ2都等于零,，則Uk=0，不再呈現(xiàn)跨步電壓,。
五．流散電阻,、接地電阻和沖擊接地電阻
接地極的對地電壓與經(jīng)接地極流入地中的接地電流之比，稱為流散電阻,。
電氣設(shè)備接地部分的對地電壓與接地電流之比,，稱為接地裝置的接地電阻，即等于接地線的電阻與流散電阻之和,。一般因?yàn)榻拥鼐€的電阻甚小,，可以略去不計(jì)，因此,，可認(rèn)為接地電阻等于流散電阻,。
為了降低接地電阻，往往用多根的單一接地極以金屬體并聯(lián)連接而組成復(fù)合接地極或接地極組。由于各處單一接地極埋置的距離往往等于單一接地極長度而遠(yuǎn)小于40m,，此時(shí),，電流流入各單一接地極時(shí)，將受到相互的限制,，而妨礙電流的流散,。換句話說，即等于增加各單一接地極的電阻,。這種影響電流流散的現(xiàn)象,，稱為屏蔽作用，如圖3所示,。
由于屏蔽作用,，接地極組的流散電阻，并不等于各單一接地極流散電阻的并聯(lián)值,。此時(shí),，接地極組的流散電阻
Rd=Rd1／(n·η)（1）
式中：Rd1──單一接地極的流散電阻
n──單一接地極的根數(shù)
η──接地極的利用系數(shù)，它與接地極的形狀,、單一接地極的根數(shù)和位置有關(guān)
以上所談的接地電阻,，系指在低頻、電流密度不大的情況下測得的,，或用穩(wěn)態(tài)公式計(jì)算得出的電阻值,。這與雷擊時(shí)引入雷電流用的接地裝置的工作狀態(tài)是大不相同的。由于雷電流是個(gè)非常強(qiáng)大的沖擊波,，其幅度往往大到幾萬甚至幾十萬安的數(shù)值,。這樣，使流過接地裝置的電流密度增大,，并受到由于電流沖擊特性而產(chǎn)生電感的影響，此時(shí)接地電阻稱為沖擊接地電阻,，也可簡稱沖擊電阻,。由于流過接地裝置電流密度的增大，以致土壤中的氣隙,、接地極與土壤間的氣層等處發(fā)生火花放電現(xiàn)象,，這就使土壤的電阻率變小和土壤與接地極間的接觸面積增大。結(jié)果,，相當(dāng)于加大接地極的尺寸,，降低了沖擊電阻值。
長度較長的帶形接地裝置,，由干電感的作用,，當(dāng)超過一定長度時(shí)，沖擊電阻不再減少，這個(gè)極限長度稱為有效長度,、土壤電阻率越小,，雷電流波頭越短，則有效長度越短,。
由于各種因素的影響,，引入雷電流時(shí)接地裝置的沖擊電阻，乃是時(shí)間的函數(shù),。接地裝置中雷電流增長至幅值IM的時(shí)間,，是滯后于接地裝置的電位達(dá)到其大值UM的時(shí)間的。但在工程中已知沖擊電流的幅值IM和沖擊電阻Rds的條件下,，計(jì)算沖擊電流通過接地極流散時(shí)的沖擊電壓幅值UM=IM·Rds,。由于實(shí)際上電位與電流的大值發(fā)生于不同時(shí)間，所以這樣計(jì)算的幅值常常比實(shí)際出現(xiàn)的幅值大一些,，是偏于安全的,，因此在實(shí)際中還是適用的。
