第九章接地与电气安全课件.ppt

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1、2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,1,主讲：,电力工程基础,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,2,第九章 接地与电气安全,第一节 电气安全知识第二节 接地的有关概念第三节 接地和接零第四节 漏电保护器的工作原理和应用第五节 接地电阻计算,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,3,第一节 电气安全知识,一、电流对人体的作用二、人体电阻三、安全电压与安全电流,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,4,一、电流对人体的作用,电流通过人体，会令人有发麻、刺痛、打击等感觉。电流大到一定程度，还会令人产生痉挛、血压升高、昏迷、

2、心率不齐、窒息、心室颤动等症状，严重时导致死亡。电流对人体的伤害程度与通过人体的电流大小、持续时间、路径和电流的种类等多种因素有关。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,5,1. 伤害程度与电流大小的关系 通过人体的电流愈大，人体的生理反应愈明显，伤害愈严重。跟据试验，人体的感知电流、摆脱电流、致命电流如下：（1）感知电流：男1.1 mA，女0.7 mA；（2）摆脱电流：男9mA，女6mA；（3）致命电流：50mA，一般通过人体的工频电流超过100mA时，引起死亡是难免的。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,6,2. 伤害程度与电流持续时间的关系 通过

3、人体电流的持续时间愈长，愈容易引起心室颤动，危险性就愈大。引起心室颤动的工频电流I与通电时间t的关系为： （9-1） 式中t 的允许时间范围为0.015s。如果通过人体的电流低于50mA，通过时间较长也比较安全；超过50mA，只要通电时间低于相应时间t，仍属安全；超过100mA，即使时间很短，也是危险的。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,7,3伤害程度与电流路经的关系电流通过心脏会引起心室颤动，电流较大时会使心脏停止跳动；电流通过中枢神经，会引起中枢神经严重失调而导致死亡；电流通过头部会使人昏迷，电流较大时会对脑组织产生严重损坏而导致死亡；电流通过脊髓会使人瘫痪等。左手

4、到胸部是最危险的电流途径；手与手、手与脚是较危险的电流途径；脚与脚是危险性较小的电流途径。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,8,4伤害程度与电流种类的关系 直流电流、交流电流、高频电流、静电电荷以及特殊波形电流对人体都有伤害作用，通常以25300Hz的交流电流对人体的危害最为严重，直流电流次之，1000Hz以上的高频电流对人体的伤害作用明显下降。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,9,二、人体电阻,人体电阻包括体内电阻和皮肤电阻。体内电阻约500，不受外界影响。皮肤电阻较大，集中在角质层，正常时可达10000100000。 皮肤电阻是非线性的，接触

5、电压增高，会击穿角质层，降低人体电阻；皮肤的潮湿、多汗、有损伤等，也会降低皮肤电阻；一般情况下，人体电阻可按10002000考虑。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,10,三、安全电压与安全电流,1人体允许电流 人被电击后，若能自主的摆脱带电体，解除触电危险的电流可以看作是安全电流，因安全电流与通电时间有关，所以，在一般情况下人体的安全电流可按30mA考虑，即人体通过30mA电流的时间不能超过1s。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,11,2安全电压 安全电压是指不致使人直接致死或致残的电压。它取决于人体允许的电流和人体电阻。我国规定的安全电压，跟据

6、使用环境不同而不同，等级为：42V、36V、24V、12V和6V。凡在危险环境中使用携带式电动工具或潮湿而有粉尘的环境，如无特殊安全结构或安全措施，应采用42V或36V；金属容器内、隧道内、矿井内等工作地点狭窄、行动不便以及周围有大面积接地导体的环境，应采用24V或12V；水下作业场所采用6V。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,12,由于人体的平均电阻为10002000，若取1700，而安全电流取30mA，则人体允许持续接触的安全电压为50V。在一般正常环境下，通常称交流50V为持续接触的“安全特低电压”。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,13,

7、第二节接地的有关概念,一、接地和接地装置二、电气上的“地”和对地电压三、接触电压和跨步电压四、流散电阻、接地电阻、冲击接地电阻五、接地的类型,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,14,图9-1 接地装置示意图1接地体 2接地干线 3接地支线 4电气设备,一、接地和接地装置,电气设备的某个部分与大地做良好的电气连接称为接地。直接与大地接触的金属导体，称为接地体，如图9-1所示。,连接接地体与电气设备接地部分的金属导体，称为接地线。接地体与接地线的总和，称为接地装置。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,15,二、电气上的“地”和对地电压,当电气设备发生接地

8、故障时，接地电流I通过接地体向大地作半球形散开，如图9-2所示。,图9-2 接地电流和对地电压分布,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,16,该半球体就是接地电流的导体。距接地体越近，半球面积越小，其流散电阻越大，接地电流通过此处的电位也越高；反之，距接地体越远，半球面积越大，其流散电阻越小，接地电流通过此处的电位也越低。其电位分布如图9-2所示。实践证明：在距接地体20m以外的地方，散流电阻已趋近于零，电位也趋近于零。该电位等于零的地方称为电气上的“地”或“大地”。 电气设备的接地部分与零电位地之间的电位差，称为接地部分的对地电压，用 UE 表示。,2022/12/3,C

9、opyright 郑州轻工业学院,17,三、接触电压和跨步电压,当电气设备发生接地故障时，人体触及的电气设备和大地上任意两点之间的电位差，称为接触电压，如图9-3中的Utou。 人在接地故障点附近行走时，两脚之间的电位差，称为跨步电压，如图9-3中的Ustep。,图9-3 接触电压和跨步电压,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,18,接触电压和跨步电压的允许值为1. 在110kV及以上中性点直接接地和635kV低电阻接地系统中(V) （9-2）(V) （9-3） 式中： 为人脚站立处地表面的土壤电阻率 (m)；t为接地短路电流持续时间（s）。,2022/12/3,Copyr

10、ight 郑州轻工业学院,19,2在663kV中性点不接地、经消弧线圈接地和高电阻接地系统中 （V） （9-4）（V） （9-5）3在条件特别恶劣的场所，例如矿山井下，接触电压和跨步电压的允许值降低。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,20,四、流散电阻 接地电阻 冲击接地电阻,接地体的对地电压与通过接地体流入地中的电流之比，称为流散电阻。电气设备接地部分的对地电压与接地电流之比，称为接地装置的接地电阻。接地电阻等于接地线的电阻与流散电阻之和。相对流散电阻来说，接地线的电阻较小，所以接地电阻近似等于流散电阻。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,21,

11、工频接地电流流经接地装置所呈现的接地电阻，称为工频接地电阻；因雷电流是冲击波，雷电流流经接地装置所呈现的电阻，称为冲击接地电阻。冲击接地电阻与工频接地电阻不同。同一接地装置的冲击接地电阻与工频接地电阻的比，称为冲击系数，用a表示。 （9-6） a的取值范围在0.21.25之间，雷电流越大，土壤电阻率越大，a越小。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,22,五、接地的类型,工作接地：根据电力系统运行的需要，人为的将电力系统中性点与大地作金属连接，称为工作接地。保护接地：为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备平时无电，当绝缘击穿时可能带电部分与大地作良好的连接，称为保护接地。

12、,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,23,保护接零：为保证人身安全、防止触电事故，将电气设备平时无电，当绝缘击穿时可能带电部分与变压器或发动机的中性点连线连接，称为保护接零。防雷接地：为防雷装置（避雷针、避雷器、避雷线等）向大地泄放雷电流而设进行的接地，称为防雷接地。防静电接地：为防止静电对易燃油、天然气储罐和管道等的危险作用而设的接地。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,24,第三节 接地和接零,一、保护接地的作用二、保护接零的作用三、接地与接零中应注意的问题,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,25,一、保护接地的作用,保护接

13、地适用中性点不接地或经高阻抗（约1000）接地系统中，电气设备的外壳直接接地，称为IT系统。无保护接地的情况如图9-4所示，正常运行时，外壳不带电。当一相对外壳的绝缘损坏时，外壳即处在一定的电压下，若有人触及到该外壳，就有接地电流通过人体。,图9-4 在中性点不接地系统中没有保护接地,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,26,有保护接地的情况如图9-5所示， 当人触及绝缘损坏的外壳时，人体电阻Rm 与接地装置的电阻RE 并联，此时流过人体的电流Im 为 (9-7) 式中：IC为单相接地电流，主要为电容电流。,图9-5 在中性点不接地系统中有保护接地,2022/12/3,Co

14、pyright 郑州轻工业学院,27,图9-6 在中性点接地系统中采用保护接地,二、保护接零的作用,在中性点接地的380/220V系统中，采用保护接地是不安全的，必须采用保护接零系统。在中性点接地的三相系统中，如果采用保护接地，电路如图9-6所示，在正常情况下，电气设备外壳对地电压为零，人体触及不会触电。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,28,当电动机某相绝缘击穿时，形成接地短路，由于人体电阻比接地装置电阻大的多，此时的单相接地短路电流为（9-8） 式中：UPh为相电压；RN变压器中性点接地电阻；RE为保护接地装置接地电阻。此时，地面上的电位分布如图9-6中曲线所示。,

15、2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,29,变压器中性点对地电压为（9-9）电动机外壳对地电压为 （9-10）且 （9-11）,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,30,如果 ，则 ， 可见，在380/220V网络中，电动机外壳对地电压大于安全电压（安全电压50v。那么，再来看看短路电流IE是否使熔断器或自动开关快速动作。在 ， 的情况下,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,31,一般短路电流要比熔断器熔体额定电流大4倍，自动开关脱扣器的整定电流大1.5倍，它们才能快速动作，而熔断器熔体额定电流和自动开关脱扣器的整定电流都比电器设备的额

16、定电流大，因此额定电流大的设备和线路不能被保护。若只减小RE，则UN增加；若同时减小RN和RE， 则接地成本太高，有时，接地电阻太小，难以实现。在380/220V网络中，采用保护接地一般是不安全的。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,32,若电气设备的额定电流较小，单相接地时保护灵敏度满足要求；或低压系统额定相电压较低（如日本低压相电压为100V），在低压中性点接地系统中，也可以采用电气设备外壳保护接地，这样的系统称为TT系统。 在中性点接地系统中，若从中性点（中性点接地又称为零点）引出一根导线，称为中性线或保护线（用PEN表示）;若从中性点引出两根线，其中一根线为中性线

17、（用N表示），另一根称为保护线（用PE表示），也称为零线。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,33,保护接零简称为接零，就是将电气设备在正常情况下不带电的金属部分（外壳），用导线与低压配电网的PE线或PEN线直接连接，以保护人身安全，防止发生触电事故。如图9-7所示。,图9-7 在中性点接地系统中采用保护接零,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,34,保护接零的作用是:当发生碰壳短路时，短路电流就由相线流经外壳到零线，再回到变压器的中性点。由于故障回路的电阻、电抗都很小，所以故障电流很大，它足以使线路上的保护装置（熔断器或自动开关）迅速动作，从而将漏电

18、的设备断开电源，消除危险，起到保护作用。保护接零一般与熔断器、脱扣器等配合，作为低压中性点直接接地系统的防触电措施。保护接地和保护接零相比，保护接零较保护接地更具有优越性，因为零线的阻抗小、短路电流大，从而克服了保护接地要求其电阻值很小的局限性。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,35,三、接地与接零中应注意的问题,1. 在中性点接地电网中，电气设备应采用同一种接地保护方式 在中性点接地网络中，由同一台发电机、同一台变压器、同一段母线供电的线路，不应一部分设备采用保护接地，另一部分设备采用保护接零。如图9-8所示。,如果b电机上V相发生碰壳接地时，凡是与保护线连接的设备外

19、壳都可能带上危险的电压。,图9-8 不合理的接地方式,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,36,2TN系统中，应进行重复接地 采用保护接零的电气设备，如果保护线断裂，如图9-9所示，则断裂点后面的某一设备发生碰壳短路时，所有连接于该段中性线上的电气设备的外壳均承受接近于相电压的电压，这些设备仍然存在着触电的危险。,图9-9 无重复接地时中性线断裂时的情况,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,37,将PEN线每隔一段进行一次重复接地，如图9-10所示，可以确保接地装置的可靠性，而且能够起到平衡电位的作用。 在重复接地的情况下，如果保护线断裂，断点后的某一设

20、备发生碰壳短路时，断点前和断点后的电压之和等于相电压。重复接地能够起到降低机壳电位的作用。,图9-10 有重复接地时中性线断裂时的情况,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,38,第四节 漏电保护器的工作原理和应用,一、漏电保护器的工作原理 二、漏电保护器额定漏电动作电流的选择三、漏电保护器的正确接线方式,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,39,一、漏电保护器的工作原理,漏电保护器主要包括检测元件(零序电流互感器TAN)、中间环节(包括放大器A、比较器、脱扣器YT等)、执行元件(主开关QF) 以及试验元件几个部分，如图9-11所示。,图9-11 漏电保护

21、器的工作原理示意图,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,40,二、漏电保护器额定漏电动作电流的选择,正确合理地选择漏电保护器的额定漏电动作电流的重要性：1. 在发生触电或泄漏电流超过允许值时,漏电保护器可有选择地动作。2. 漏电保护器在正常泄漏电流作用下不应动作,防止供电中断而造成不必要的经济损失。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,41,漏电保护器的额定漏电动作电流应满足以下三个条件: (1) 为了保证人身安全，额定漏电动作电流应不大于人体安全电流值，国际上公认30 mA为人体安全电流值； (2) 为了保证电网可靠运行，额定漏电动作电流应躲过低压电网

22、的正常漏电电流； (3) 为了保证多级保护的选择性，下一级额定漏电动作电流应小于上一级额定漏电动作电流，各级额定漏电动作电流应有级差1.22.5倍。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,42,第一级漏电保护器安装在配电变压器低压侧出口处。 第二级漏电保护器安装于分支线路出口处，被保护线路较短，用电量不大，漏电电流较小。第三级漏电保护器用于保护单个或多个用电设备，是直接防止人身触电的保护设备。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,43,三、漏电保护器的正确接线方式,TN-S系统,TN-C系统,系统中N线与PE线合为一根PEN线，所有设备的外露可导电部分均接

23、PEN线,TN-S系统,系统中的N线与PE线完全分开，所有设备的外露可导电部分均接PE线,TN-C-S系统,TT系统,系统中前面线路采用TN-C系统，而后面线路部分或全部采用TN-S系统，所有设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。,在中性点直接接地系统中，所有设备的外露可导电部分均接地。,安装时必须严格区分中性线N和保护线PE。漏电保护器的中性线, 不管其负荷侧中性线是否使用都应将电源中性线接入保护器的输入端。经过漏电保护器的中性线不得作为保护线, 不得重复接地或接设备外露可导电部分; 保护线不得接入漏电保护器。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,46,第五节 接地电阻

24、计算,一、接地体与接地、接零干线的安装方式二、接地电阻的最大允许值三、接地电阻的计算四、降低土壤电阻率的方法,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,47,一、接地体与接地、接零干线的安装方式,人工接地体可采用钢管、圆钢、扁钢、角钢等制成。一般接地体宜垂直埋设于地中，为了避免气候对接地装置流散电阻的影响，应将接地极埋得深一些，使其上端离地面0.70.8m左右。在多岩石地区，接地体可水平埋设。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,48,通常，垂直埋设的接地体用直径3850mm的钢管或4040450505mm的角钢。接地体长度以2.5m左右为宜，太短将增加接地电

25、阻；太长则施工困难，增加钢材消耗量，而接地电阻减少甚微。接地装置由多根接地体组成，这些接地体可以排成一排，也可以排成环形。接地体之间的距离以35m为宜，将各接地体打入地中后，用扁铁或圆钢连成一体。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,49,水平埋设的接地体可用404mm扁钢或直径为16mm的圆钢，排成放射式或横排式或环式。接地干线或接零干线宜采用204404mm扁铁沿车间四周敷设，离地高度保持在200250mm 以上，与墙保持15mm以上的距离。接地支线可由配线铁管兼之，或单独装设。接地装置可埋设在变电所周围，也可埋设在车间周围。全厂的电气设备外壳通过接地干线和接地支线(或

26、接零干线和支线) 与接地装置连接成接地(接零)网，如图9-1所示。,图9-1 接地装置示意图1接地体 2接地干线 3接地支线 4电气设备,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,51,目前，根据接地材料发展趋势和市场需求开发出新型的接地产品：铜包钢接地极。铜包钢接地极是一种双金属复合材料，是将铜与钢两种金属通过特殊工艺加工而成的复合导体。该导体即有钢的高强度、优异的弹性、较大的热阻和高导磁特性，又有铜的良好导电性能和优良的抗腐蚀性能。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,52,铜包钢接地极是接地极强度与抗腐蚀性能的完美结合，是接地效果佳、成本低、施工方便的接

27、地极。本产品导电能力强，抗腐蚀性能极佳，而且由于所使用的钢材具有极高的抗张强度，可以直接打入地下。 进行接地接零设计，主要是跟据对接地电阻的要求，确定接地体的布置方式和数量。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,53,二、接地电阻的最大允许值,为了限制Utou和Ustep在安全电压范围以内，必须保证RE足够小。具体要求如下：11000V以上大接地电流系统的设备21000V及以上中性点不接地网络中仅用于高压电气设备 （9-12）,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,54,与低压电气设备共用 （9-13） 式中：IE为中性点不接地系统的单相接地短路电流。31

28、000V以下中性点接地电流系统的设备，一般情况下 4低压系统重复接地及独立避雷针和避雷线接地 5无避雷线的架空线路接地,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,55,三、接地电阻的计算,1自然接地体的利用凡是埋设于地下的金属水管和其它金属管道（易燃液体、易燃气体或易爆炸气体的管道除外），建筑物和构筑物的地下金属结构和金属电缆外皮等，都可作为自然接地体。能利用自然接地体的地方，首先利用自然接地体，当自然接地体电阻不能满足要求时，再加人工接地装置。自然接地体的电阻可通过实测或通过计算（参考电力工程设计手册）求得。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,56,考虑自

29、然接地体后，因它与人工接地体并联，人工接地体的允许电阻可以增大，但对于高压大电流接地系统，人工接地体的允许接地电阻 。设自然接地体的接地电阻为R，与人工接地体 并联后到达规定值RE ，故人工接地电阻允许值为（9-14）,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,57,2. 人工接地装置接地电阻计算（1）单根垂直埋设接地体的接地电阻为（9-15） 式中：RE(1)为单根接地体接地电阻（ ）； 为土壤电阻率(m) ；L为接地体长度（m）；d 为接地铁管或圆钢的直径（m）。 若垂直接地体采用角钢或扁钢，设角钢或扁钢的边长为b,则其等效直径为 等边角钢 d=0.84b 扁钢 d=0.5b

30、,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,58,（2）土壤电阻率的确定 向当地供电局调查；根据土壤性质估算如表9-；,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,59,图9-13 用电压表和电流表测量接地电阻接线图,测量土壤电阻率 土壤电阻率的测量与计算按以下程序进行： 测定接地电阻。具体作法是在相距超过20m远的地方打下三个接地体R1、R2、R3，接地体的顶与地面齐，如图9-13所示。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,60,在每两根接地体上加电压，测量电压与电流，得到三组数据U1-2、I1-2；U2-3、I2-3；U1-3、I1-3。 因

31、， ， 联立解之得（9-16）R1为接地点单根接地体的接地电阻（主要为土壤流散电阻）。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,61,测定时的土壤电阻率 为 （9-17） 式中：L为测定用的接地体长度(m)；d 为测定用的接地体管外径(m)； 为测定时的土壤电阻率(m)。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,62,同一个地方的土壤电阻率大小与土壤中含水量有关。在干燥季节，土壤电阻率最大。在雨后土壤电阻率最小。设计接地装置应考虑最干燥季节的情况，而测定土壤电阻率则不一定在最干燥的季节进行，应该将实测的土壤电阻率 修正，换算为最干燥季节的土壤电阻率 ，即 （9-

32、18） 式中： 为根据土壤性质决定的换算系数，如表9-3所示。,表9-3,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,64,（3）多根垂直接地体的接地电阻 当一根接地体接地不能满足要求时，要用n根接地体并联。但是，n 根接地体并联时，入地的流散电流将互相排挤，使接地装置的利用率有所下降。相邻接地体入地电流互相排挤的现象，称为屏蔽效应。 因此，要引入利用系数 ，如表9-4和表9-5所示。,表9-4成排垂直敷设的管形接地体的利用系数,表9-5 环形垂直敷设的管形接地体的利用系数,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,67,为了减小屏蔽效应，垂直接地体的间距不宜小于其长

33、度的2倍。此外，对以垂直接地体为主的接地装置，在接地计算中，可以不单独计算水平接地体的接地电阻，水平接地体的作用，可使垂直接地体的接地电阻减少10%。因此，n 根接地体并联时的接地电阻RE为（9-19）接地装置中应装设的接地体根为（9-20）,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,68,（4）水平接地体的接地电阻 发电厂和变电所中，若土壤电阻率较大（ ），必须靠装设水平接地体来降低接地电阻，水平接地体的接地电阻按下式计算 () （9-21） 式中：RE 为水平接地体接地电阻（）； 为土壤电阻率(m)；L 为水平接地体总长度（m）;d 为水平接地体的直径或等效直径（m）;h 为

34、接地体埋设深度（m）,A 为因受屏蔽影响使接地电阻增加的系数，见表9-6。,表9-6 水平接地体的屏蔽系数,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,70,（5）以水平接地体为主，且边沿闭合的复合接地体的接地电阻 复合接地体是由垂直与水平两种接地体构成的闭合环形接地网。 发电厂、变电所内需要有良好的接地装置满足工作、安全和防雷保护的接地要求。 一般的作法是，跟据安全和工作接地的要求敷设一个统一的接地网，然后再在避雷针和避雷器安装处增加接地体以满足防雷接地的要求。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,71,接地网有扁钢水平连接，埋入地下0.60.8处，其面积S大

35、体与发电厂和变电所的面积相同，如图9-14所示。,图9-14 接地网示意图,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,72,这种接地网的总接地电阻可按式（9-22）求得，也可按式（9-23）估算（9-22）（9-23） 式中：S为接地网的总面积（m2）； L 为接地体总长度，包括垂直接地体在内（m）；d 为水平接地体的直径或等效直径（m）；h 为水平接地体埋设深度（m）。接地网构成网孔形的目的主要用于均压，接地网中两水平接地带之间的距离一般可取310，校核接触电压和跨步电压后再予以调整。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,73,图9-15 接地网布置计算例图

36、,例9-1 设计某110/10kV变电所的保护接地装置。配电装置的布置方式及尺寸如图9-15所示。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,74,1110kV中性点接地，10kV中性点不接地。变电所所用电系统电压为380/220V，中性点直接接地。2110kV侧单相短路电流I=5kA，单相短路电流主保护持续时间为0.3s。3土质为砂质粘土，八月份测定的土壤电阻率为 (m)，土壤具有中等含水量。410kV架空线全长L1=24km,10kV电缆线全长L2=6km。5变电所各级电压配电装置考虑共用一个接地装置。 跟据上述条件设计接地网。,2022/12/3,Copyright 郑州轻

37、工业学院,75,解：(1）确定接地电阻允许值110kV中性点接地系统，接地电阻允许值RE0.5；10kV中性点不接地系统，单相接地短路电流 (A)接地电阻允许值 ；变电所用电380/220V系统，接地电阻允许值RE4() ；因此，共用一个接地装置，接地电阻的允许值为RE0.5()。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,76,(2）接地电阻计算 查表9-3，土壤具有中等含水量时，根据土壤性质决定的换算系数 。因此土壤电阻率: 可利用10kV直埋电缆的金属外皮作自然接地体，实测或计算，若自然接地体的接地电阻 ，与人工接地体 并联后到达规定值RE=0.5()，故人工接地电阻应为

38、对于大电流接地系统，人工接地电阻不能大于1 ，故取 。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,77,围绕110kV屋外配电装置、10kV屋内配电装置和主控制室，分别敷设环形接地网。两接地网间用两根接地干线连接。 垂直接地体采用的钢管，每根长2.5m，管距取7.5m,上端埋深0.8m；其间以404mm的扁钢连成环形，并以扁钢作均压带（均压带具有减小接触电压和跨步电压的作用，又有散流的作用），如图9-15虚线所示。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,78,110kV环内均压带根数为: 58/7.5-1=7（根）跟据图中尺寸，计算如下：接地网总面积接地网环边总

39、长为:110kV环内均压带总长:垂直接地体的根数为 :,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,79,垂直接地体总长接地网接地体总长人工接地网电阻或人工接地电阻值 ，故满足要求。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,80,四、降低土壤电阻率的方法,在土壤电阻率较高的地方（ ），必须采取降低土壤电阻率，才能使接地电阻达到所要求的数值，常用的方法有以下几种：（1）更换土壤。 这种方法是采用电阻率较低的土壤(如：粘土、黑土及砂质粘土等)替换原有电阻率较高的土壤，置换范围在接地体周围0.5m以内和接地体的1/3处。但这种取土置换方法对人力和工时耗费都较大。,2022

40、/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,81,（2）人工处理土壤(对土壤进行化学处理)。 在接地体周围土壤中加入化学物质，如食盐、木炭、炉灰、氮肥渣、电石渣、石灰等，提高接地体周围土壤的导电性。 采用食盐，对于不同的土壤其效果也不同，如砂质粘土用食盐处理后，土壤电阻率可减小1/31/2，砂土的电阻率减小3/53/4，砂的电阻率减小7/97/8；对于多岩土壤，用1%食盐溶液浸渍后，其导电率可增加70%。 这种方法虽然工程造价较低且效果明显，但土壤经人工处理后，会降低接地的热稳定性、加速接地体的腐蚀、减少接地体的使用年限。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,82,（3

41、）深埋接地极。 当地下深处的土壤或水的电阻率较低时，可采取深埋接地极来降低接地电阻值。这种方法对含砂土壤最有效果。据有关资料记载，在3m深处的土壤电阻系数为100%，4m深处为75%，5m深处为60%，6m深处为60%，6.5m深处为50%，9m深处为20%. 这种方法可以不考虑土壤冻结和干枯所增加的电阻系数，但施工困难，土方量大，造价高，在岩石地带困难更大。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,83,（4）多支外引式接地装置。 如接地装置附近有导电良好及不冻的河流湖泊，可采用此法。但在设计、安装时，必须考虑到连接接地极干线自身电阻所带来的影响，因此，外引式接地极长度不宜超

42、过100m。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,84,（5）利用接地电阻降阻剂。 在接地极周围敷设了降阻剂后，可以起到增大接地极外形尺寸，降低与起周围大地介质之间的接触电阻的作用，因而能在一定程度上降低接地极的接地电阻。降阻剂用于小面积的集中接地、小型接地网时，其降阻效果较为显著。 降阻剂是由几种物质配制而成的化学降阻剂，是具有导电性能良好的强电解质和水分。这些强电解质和水分被网状胶体所包围，网状胶体的空格又被部分水解的胶体所填充，使它不致于随地下水和雨水而流失，因而能长期保持良好的导电作用。这是目前采用的一种较新和积极推广普及的方法。,2022/12/3,Copyrig

43、ht 郑州轻工业学院,85,（6）利用水和水接触的钢筋混凝土体作为流散介质。 充分利用水工建筑物(水井、水池等)以及其它与水接触的混凝土内的金属体作为自然接地体，可在水下钢筋混凝土结构物内梆扎成的许多钢筋网中，选择一些纵横交叉点加以焊接，与接地网连接起来。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,86,（7）采取伸长水平接地体。 跟据工程实际运用，经过分析，结果表明，当水平接地体长度增大时，电感的影响随之增大，从而使冲击系数增大，当接地体达到一定长度后，再增加其长度，冲击接地电阻也不再下降。接地体的有效长度根据土壤电阻率确定如表9-7所示。一般说来，水平接地体的有效长度不应大于

44、表9-7所列 。,表9-7 在不同土壤电阻率下的水平接地体有效长度,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,87,（8）引入污水降低接地体周围土壤的电阻率。 接地体采用钢管，可在钢管上每隔20cm钻一个直径5mm的小孔，并将污水引到埋设接地体处，使水渗入土壤中。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,88,思考题与习题,9-1 什么叫接地？电气上的地是什么意思？9-2 保护接地和保护接零的作用是什么？各适用于什么场合？9-3 漏电保护器的工作原理是什么？在TN系统中如何接线？9-4 重复接地的作用是什么？,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院

45、,89,9-5 什么叫接触电压？什么叫跨步电压？9-6 发电厂、变电所中的接地网一般是如何敷设的？均压带有何作用？9-7 某220kV变电所，土壤电阻率为300m ，变电所面积为100m100m，试估算其接地网的工频接地电阻。,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,90,表9-1 长23m直径6cm以下垂直地体冲击系数,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,91,系统中N线与PE线合为一根PEN线，所有设备的外露可导电部分均接PEN线,TN系统分为TN-C系统，TN-S系统，TN-C-S系统。,图9-12 漏电保护器的正确接线方式,系统中的N线与PE线完全分

46、开，所有设备的外露可导电部分均接PE线,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,92,系统中前面线路采用TN-C系统，而后面线路部分或全部采用TN-S系统，所有设备的外露可导电部分接PEN线或PE线。,在中性点直接接地系统中，所有设备的外露可导电部分均接地。,图9-12 漏电保护器的正确接线方式,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,93,图9-1 接地装置示意图1接地体，2接地干线，3接地支线，4电气设备,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,94,表9-3 根据土壤性质决定的换算系数表,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,95,表9-4 成排垂直敷设的管形接地体的利用系数,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,96,表9-5 环形垂直敷设的管形接地体的利用系数,2022/12/3,Copyright 郑州轻工业学院,97,表9-6 水平接地体的屏蔽系数,