接地电阻及跨步电压的计算演示文稿.pptVIP

接地电阻及跨步电压的计算演示文稿 当前第1页\共有17页\编于星期一\1点 优选接地电阻及跨步电压的计算 当前第2页\共有17页\编于星期一\1点 预备知识 接地技术是保障人身和设备的一项电气安全措施，为电力系统正常工作提供了零电位基准参考点。计算接地体的接地电阻是恒定电场计算的一项重要工作。 接地体：在工程上，为了接地，将金属导体埋于地内， 将系统中需要接地的部分与该导体相连接，这种埋入地内的 导体系统称为接地体。 接地电阻：电流在流经大地时遇到的电阻，包括接地器本身的电阻、接地导线的电阻、接地器和大地之间的接触电阻，以及两接地器之间土壤的电阻。 危险区：一些大功率电力设备的接地电流太大， 流入大地后还在地面上形成较强的电位分布，也会造成很大的跨步电压，当其超过允许值时仍会威胁地面操作 人员的安全，在实践中必需计算出这一区域(称为危险区)，对其做出标记或围栏，以确保真正的安全。 当前第3页\共有17页\编于星期一\1点 接地体在工程实际中的作用 考虑到一些电力设备可能会遇到很大的工作电流、短路电流或雷击电流，在安装时必须配有接地装置，以使这些短促而巨大的电流通过接地线送到接地体，再分流入大地。 例如三相高压变压器中性工作接地、配电机房的防雷接地等 当前第4页\共有17页\编于星期一\1点 接地电阻的计算 1.接地体深埋地下时的接地电阻 接地体深埋于地下时，我们认为其离地表面无穷远，基本不受接地电流的影响，该情况下接地电阻的计算十分简单。 如图，接地体是半径为a的球形良导体，土壤是电导率为γ的不良导体。 此时电流可看做球形对称分布，对于距球心为r处的任一闭合球面，穿过它的体电流密度为J 当前第5页\共有17页\编于星期一\1点 由欧姆定律的微分形式 这种情况下因为接地体离地面太远，对地表面影响微乎其微，因此不必考虑其危险区范围 当前第6页\共有17页\编于星期一\1点 2.接地体浅埋于地面h深的情况 在生产实践中，从施工操作和经济等方面考虑，不可能每次都将接地体埋得非常深，因此对危险隐患必须加以考虑并采取相应的防范措施。 设一个半径为 a的球形接地体埋于地下h深处有较大接地电流时它对地面 的影响不能忽略 ，且形成的电场已无对称可言(必须考虑边界条件 )。 若还用常规方法去计算接地电阻与地面上危险区，将会很繁琐。 所以采用电磁场理论的镜像法进行计算。 当前第7页\共有17页\编于星期一\1点 由深埋时的计算情况我们可知，接地体到无穷远处电位为 ，此时由于镜像接地体的作用，接地体的真正电位应当是接地体到无穷远处电位和镜像到接地体上电位的相互叠加 由第一问可知，球形接地体到距其球心为 r处的电位为 当前第8页\共有17页\编于星期一\1点 3.紧贴地面埋于大地的半球形接地体的接地电阻。 由镜象法得一个孤立球： 当r≥a时 (a) 电流线J的分布 (b) 镜象法图示 图 半球形接地器 ?土壤 ?土壤 a a i 2i ?土壤 由良导体与不良导体边界面条件，良导体球内部场强与外部土壤场强相比很小，所以我们可以把导体球看作等势体，当ra时，有 接地电阻为 接地电阻为 当前第9页\共有17页\编于星期一\1点 1.跨步电压的定义 电力系统接地体一旦有电流通过，由于接地电阻的存在，在地面上存在电位分布。此时，人体跨步的两足之间的电压称为跨步电压。 当跨步电压超过允许值时，将威胁人的生命。 2.跨步电压的计算与危险区（以第三种情况为例） a o b r I J ? A B r P 图 跨步电压与危险区的分析 设U0为人体安全的临界跨步电压（通常小于50?70V），可以确定危险区半径r0为 当前第10页\共有17页\编于星期一\1点 第二种情况下的跨步电压与危险区计算 当前第11页\共有17页\编于星期一\1点 当前第12页\共有17页\编于星期一\1点