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1、电气安全电气安全课后习题课后习题 第一章第一章 1-6 如图 1-12 所示半球型接地体，其接地电阻计算公式为 = 0 2 2 r dr r R ，式中 为土壤电阻率， 0 r为半球形接地体的半径。设=314m， 0 r=0.25m。 若接地电流I=30A，试完成如下计算： 图 1-12 （1） 试计算距接地点 o 点 10m 和 50m 处的地面电位 （以无穷远大地为零电位） 。 （2）若要地面电位低至 1.2V，则需距接地点 o 点多远距离？ （3）距接地点 o 点 10m 和 10.8m 处的地面电位差是多少？ 解: 将土壤电阻看成一层层圆心球壳串联而成（见图 1） ， 图 1 从接地电
2、阻构成角度理解地电位 则自接地点（o 点）至距接地点 r 处的土壤电阻为 ) 11 ( 22 d 2 00 0 2 rrr r r r r r r Rr= (1).接地处电阻值(自接地点至大地处的总电阻) ( )= = 200 25. 0 1 2 3141 22 0 0 r r r R 自接地点至距地 10m，50m 处的接地电阻分别为： ( ) ( )= = 199) 50 1 25 . 0 1 ( 2 314 ) 11 ( 2 195) 10 1 25 . 0 1 ( 2 314 ) 11 ( 2 0 50 0 10 rr R rr R （距离增加 40m，电阻只增加 4，可见接地电阻主要
3、由接地点附近土壤电阻构 成。 ） 按等效电阻图计算： I 10 R E( ) R50 R o 50 U U10 0 U 10m 50m 接地点对无穷远大地电位电压为： ( )V600020030 0 = IRU 距接地点 10m，50m 处地面对地电位分别为： )V(30)199200(30)( )V(150)195200(30)( 5050 1010 = = RRIU RRIU （分析电压下降速率与位置的关系） (2).距接地点r处地面电位为: ) 11 ( 2 )( 0 rr R I RRIU rr += 若V2 . 1= r U 则 2 . 1) 11 ( 2 0 =+ rr R I 解
4、得：r=1250(m) (3).距接地点 10m 到 10.8m 之间的跨步电压为 )V(11) 8 .10 1 10 1 ( 2 )( )()( 108 .10 8 .1010 8 .10108 .1010 = = = = I RRI RRIRRI UUU （另： )V(1846) 8 . 1 1 1 1 ( 2 8 . 11 = I U ，对比思考一下） 。 1-7 如图 1-13 所示，将工频交流电源通过两个接地体接地，忽略电源内阻抗和 线路阻抗，试计算接地电流和电源两端（N、W 点）的对地电压，以无穷远大地 为参考电位。 图 1-13 解: )(7 .15 104 220 21 A R
5、R U I = + = + = )V(157107 .15 )V(6347 .15 2R 1R 2 1 = = IRU IRU U I 1 RR2 E( ) R U 12 UR 第三章第三章 3-6 如图 3-58 所示 220V TT 系统，试判断固定式设备发生碰壳故障时，熔断器 能否在 5s 内熔断（参阅表 3-13） 。 图 3-58 解: 接地故障电流 d I, 5 . 5 5 5 .27 )A( 5 .27 44 220 FUr d EN d = = + = + = I I RR U I 查表 3-12， 410A 熔体 5s 熔断的最小电流倍数 es K为 4.5 倍,故能在 5s
6、 内熔 断。 3-7 如图 3-59 所示 220V TN 系统，手握式设备处相线与保护线短路时，短路回 路相保阻抗为 440m,试计算熔断器能否在 0.4s 内动作（参阅表 3-13） 。 解: 接地故障电流 d I为相保单相短路电流 )1( k I，用相保阻抗法计算。 图 3-59 100 5 500 )A(500 10440 220 FUr d 3 p )1( kd = = = I I Z U II 查表 3-13，410A 熔体 0.4s 内熔断的最小电流倍数 es K为 8，故能在 0.4s 内熔断。 3-10 如图 3-62 所示标称线电压 380V 的 IT 系统，查阅表 3-8
7、，不考虑本设备本 身的对地泄漏电流，试回答以下问题： （1）设备 1 或设备 2 接地时，故障设备外壳预期接触电压分别是多少？是否有 电击危险？ （2）设备 1 或设备 2 接地时，剩余电流保护电器 RCD1、RCD2、RCD3 所测得 的剩余电流分别是多少？ （3）设备 3 额定电压为 220V，通过一台 380/220V 变压器向其供电。若设备 3 发生碰壳故障，情况与设备 1、2 碰壳会有不同吗？请就这个问题做一个专题研 究报告 图 3-62 解: 计算全网接地故障电流。查表 3-8，得单相交联聚乙烯电缆正常对地泄漏电 流为： 回路L1：截面积 35mm2,mA95. 4mA/km33k
8、m15. 0 1 =I 回路L2：截面积 50mm2,mA63 . 3 mA/km33km11. 0 2 =I 回路L3：截面积 25mm2,mA67 . 6 mA/km29km23. 0 3 =I 电网任何一点接地的接地故障电流均为： )mA(46)67 . 6 63 . 3 95 . 4 (3 )(3 321d =+= += IIIII C (1) 设备 1、2 碰壳接地时,外壳对地电压分别为: )V(69. 0101546 )V(46. 0101046 3 E2d2t 3 E1d1t = = RIU RIU (2) 设备 1 接地时,RCD1,2,3 测得的剩余电流分别为： )mA(2667 . 6 3463 )mA(3567 . 3 3463 )mA(3195 . 4 3463 33res 22es 11res = = = III III III C Cr C
