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1、电电 力力 系系 统统 接接 地地 技技 术术主讲人：陈慈萱 教授v 接地电阻的的概念接地电阻的的概念 均匀土壤中的半球形接地电极的接地电阻均匀土壤中的半球形接地电极的接地电阻 用直接积分法计算用直接积分法计算 根据接地极电位求取根据接地极电位求取 v 接地电阻的的概念接地电阻的的概念 按照电流场和静电场的相似性求取按照电流场和静电场的相似性求取 结论：结论： 接地电阻只和土壤电阻率接地电阻只和土壤电阻率 以及电极的尺寸以及电极的尺寸a 有关有关在计算接地电阻时接地极视为等位体在计算接地电阻时接地极视为等位体接地电阻和接地极所用材料无关接地电阻和接地极所用材料无关v 接地电阻的的概念接地电阻的
2、的概念 C半球半球 =2a v 地面电位分布地面电位分布v 接触电位差（接触电势）接触电位差（接触电势） v 跨步电位差跨步电位差( (跨步电势跨步电势) ) v 人体的安全电流人体的安全电流 人体安全电流人体安全电流 (A) 人体安全电压（取人体电阻人体安全电压（取人体电阻Rb为为1500 ） Ub = 50在没有高度危险的建筑物中在没有高度危险的建筑物中Ub=65 V在有高度危险的建筑物中在有高度危险的建筑物中Ub=36 V在特别危险的建筑物中在特别危险的建筑物中Ub=12 V v 人体的安全电压人体的安全电压 (V) （大接地短路电流系统）(V) （小接地短路电流系统）v 人体允许的跨步
3、电位差人体允许的跨步电位差 取取 Rb =1500 ，R0 =3 v 人体允许的接触电位差人体允许的接触电位差 取取Rb= 1500 ，R0 =3 降低降低降低降低 U US S 和和和和 U UT T（降低降低降低降低 R R 和和和和 IRIR） 提高土壤表面的电阻率提高土壤表面的电阻率提高土壤表面的电阻率提高土壤表面的电阻率 （采用表面铺（采用表面铺（采用表面铺（采用表面铺3 31010cmcm厚的砾石，或沥青混凝土）厚的砾石，或沥青混凝土）厚的砾石，或沥青混凝土）厚的砾石，或沥青混凝土） v 满足人身安全要求采取的措施满足人身安全要求采取的措施v 对接地电阻的要求对接地电阻的要求 发电
4、厂、变电所的接地装置发电厂、变电所的接地装置发电厂、变电所的接地装置发电厂、变电所的接地装置有效接地和低电阻接地系统有效接地和低电阻接地系统有效接地和低电阻接地系统有效接地和低电阻接地系统 当当当当满满满满足足足足这这这这一一一一条条条条件件件件有有有有困困困困难难难难时时时时，在在在在采采采采取取取取措措措措施施施施保保保保证证证证设设设设备备备备和和和和人人人人身身身身安安安安全全全全后后后后，允许提高到允许提高到允许提高到允许提高到 55不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统不接地、消弧线圈接地和高电阻接地系统 接地装
5、置仅用于高压电气装置接地装置仅用于高压电气装置接地装置仅用于高压电气装置接地装置仅用于高压电气装置 ( (不应大于不应大于不应大于不应大于10)10) 接地装置与低压电气装置共用接地装置与低压电气装置共用接地装置与低压电气装置共用接地装置与低压电气装置共用 ( (不应大于不应大于不应大于不应大于4)4) 配电变压器的接地装置配电变压器的接地装置配电变压器的接地装置配电变压器的接地装置 ( (不应大于不应大于不应大于不应大于4 4) 独立避雷针的接地电阻独立避雷针的接地电阻独立避雷针的接地电阻独立避雷针的接地电阻 10 10 ( (当土壤电阻率高时允许放宽到当土壤电阻率高时允许放宽到当土壤电阻率
6、高时允许放宽到当土壤电阻率高时允许放宽到 30 30) 架空线路杆塔的接地电阻架空线路杆塔的接地电阻架空线路杆塔的接地电阻架空线路杆塔的接地电阻 10 103030v 对接地电阻的要求对接地电阻的要求 有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻有避雷线的线路杆塔的工频接地电阻v 对接地电阻的要求对接地电阻的要求 水平接地网水平接地网水平接地网水平接地网 v 接地电阻的计算接地电阻的计算 b2 = S v 接地电阻的计算接地电阻的计算 水平接地网接地电阻的估算水平接地网接地电阻的估算水平接地网接地电阻的估算水平接地网接地电阻的估算或或或或 带垂直接地体的地网的接地电阻估算带垂直接地体的地网的接地电阻估算带
7、垂直接地体的地网的接地电阻估算带垂直接地体的地网的接地电阻估算 v 接地电阻的计算接地电阻的计算 短半径短半径 a = L长半径长半径 半个扁球体的电容半个扁球体的电容半个扁球体的电容半个扁球体的电容 接地网电阻接地网电阻接地网电阻接地网电阻 结论：大型地网中不需要垂直接地体结论：大型地网中不需要垂直接地体结论：大型地网中不需要垂直接地体结论：大型地网中不需要垂直接地体 v 接地电阻的计算接地电阻的计算 单根垂直接地极单根垂直接地极单根垂直接地极单根垂直接地极 l=3 m a=10 mm R=0.32 0.3 在在=100 m的土壤中打入一根的土壤中打入一根3m的垂直接地极，的垂直接地极，R=
8、30 v 接地电阻的计算接地电阻的计算 各种水平接地体各种水平接地体各种水平接地体各种水平接地体 或或或或屏蔽系数屏蔽系数B和水平接地体的形状系数和水平接地体的形状系数A v 接地电阻的计算接地电阻的计算 单根水平接地极单根水平接地极单根水平接地极单根水平接地极 l = 60 m d =20 mm h =0.8 m R =0.031 0.03在在=1000 m的土壤中埋入一根的土壤中埋入一根60m长的水平接地极，长的水平接地极，R=30 v 接地电阻的计算接地电阻的计算 水平和垂直接地极的组合水平和垂直接地极的组合水平和垂直接地极的组合水平和垂直接地极的组合 R1为垂直接地极电阻为垂直接地极电
9、阻R2为水平接地极电阻为水平接地极电阻 为利用系数为利用系数(1)序号序号接地装置简图接地装置简图垂直电极数垂直电极数n利用系数利用系数123220.800.85223330.750.80323330.700.75423440.700.75523660.650.70v 接地电阻的计算接地电阻的计算 由垂直电极组成并以水平电极联结的接地装置利用系数由垂直电极组成并以水平电极联结的接地装置利用系数由垂直电极组成并以水平电极联结的接地装置利用系数由垂直电极组成并以水平电极联结的接地装置利用系数 hv 接地电阻的计算接地电阻的计算 杆塔自然接地电阻杆塔自然接地电阻 R 估计值估计值 注注: 单位为单位
10、为 m最大跨步电位差出现在地网对角线的外侧最大跨步电位差出现在地网对角线的外侧最大跨步电位差出现在地网对角线的外侧最大跨步电位差出现在地网对角线的外侧v 地网地网上部的地面电位分布上部的地面电位分布 v 地网地网上部的地面电位分布上部的地面电位分布 最大接触电位差出现在边角网孔的中心附近最大接触电位差出现在边角网孔的中心附近最大接触电位差出现在边角网孔的中心附近最大接触电位差出现在边角网孔的中心附近v 接地电阻的测量接地电阻的测量 普通电阻测量普通电阻测量普通电阻测量普通电阻测量 接地电阻测量仪接地电阻测量仪接地电阻测量仪接地电阻测量仪 接地电阻的测量接地电阻的测量接地电阻的测量接地电阻的测量
11、 v 电流极存在时的电位分布电流极存在时的电位分布 电流极存在时的电位分布电流极存在时的电位分布电流极存在时的电位分布电流极存在时的电位分布 V1不存在电流极时的电位分布不存在电流极时的电位分布V2电流极形成的电位分布电流极形成的电位分布V = 0v 电流极存在所引起的测量误差电流极存在所引起的测量误差电流极存在所引起的测量误差电流极存在所引起的测量误差 电流电流电流电流 I I 自接地极流入地中时自接地极流入地中时自接地极流入地中时自接地极流入地中时 电流电流电流电流 I I 自电流极流出时自电流极流出时自电流极流出时自电流极流出时 ( (所测得的比实际值小，增大所测得的比实际值小，增大D
12、DGCGC可以减小误差可以减小误差 ) )vv 变压器中性点入地电流引起的测量误差变压器中性点入地电流引起的测量误差变压器中性点入地电流引起的测量误差变压器中性点入地电流引起的测量误差 未注入地电流未注入地电流未注入地电流未注入地电流 I I 时地网的压降时地网的压降时地网的压降时地网的压降 V Vi i 注入电流注入电流注入电流注入电流 I I 在地网上的压降在地网上的压降在地网上的压降在地网上的压降 V V0 0= =IRIR 电压表读数电压表读数电压表读数电压表读数 注入电流（注入电流（注入电流（注入电流（- -I I）时地网的压降为（时地网的压降为（时地网的压降为（时地网的压降为（-
13、-V V0 0） 电压表读数电压表读数电压表读数电压表读数 v 测量引线间互感引起的测量误差测量引线间互感引起的测量误差测量引线间互感引起的测量误差测量引线间互感引起的测量误差 v 常用的布线方法常用的布线方法常用的布线方法常用的布线方法 远离法远离法 电流极和电压极在地网同一侧电流极和电压极在地网同一侧电流极和电压极在地网同一侧电流极和电压极在地网同一侧 电流极和电压极在地网不同侧（无互感影响）电流极和电压极在地网不同侧（无互感影响）电流极和电压极在地网不同侧（无互感影响）电流极和电压极在地网不同侧（无互感影响） 测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差测量误差 10% 10
14、%v 常用的布线方法常用的布线方法常用的布线方法常用的布线方法 补偿法补偿法 直线布置直线布置直线布置直线布置夹角布置夹角布置夹角布置夹角布置( (互感影响小互感影响小) )v 测量注意事项测量注意事项测量注意事项测量注意事项 解开和地网相连的线路的避雷线解开和地网相连的线路的避雷线解开和地网相连的线路的避雷线解开和地网相连的线路的避雷线 要采用四个端子要采用四个端子要采用四个端子要采用四个端子( (电流端子电流端子电流端子电流端子C C1 1、C C2 2，电压端子电压端子电压端子电压端子P P1 1、P P2 2) )的接线方式的接线方式的接线方式的接线方式四个端子四个端子四个端子四个端子
15、三个端子三个端子三个端子三个端子 不能用接地测量仪所附不能用接地测量仪所附不能用接地测量仪所附不能用接地测量仪所附4040mm和和和和2020mm引线来测量大型地网的接地电阻引线来测量大型地网的接地电阻引线来测量大型地网的接地电阻引线来测量大型地网的接地电阻 电源v 测量注意事项测量注意事项测量注意事项测量注意事项 消除工频干扰消除工频干扰 在地网投运前进行测量在地网投运前进行测量在地网投运前进行测量在地网投运前进行测量 用远大于干扰值的大电流通过接地极用远大于干扰值的大电流通过接地极用远大于干扰值的大电流通过接地极用远大于干扰值的大电流通过接地极 用变频法躲开工频用变频法躲开工频用变频法躲开
16、工频用变频法躲开工频 消除电压极和电流极引线间的互感消除电压极和电流极引线间的互感 电压极和电流极引线反向布设电压极和电流极引线反向布设电压极和电流极引线反向布设电压极和电流极引线反向布设 电压极和电流极引线成夹角布设电压极和电流极引线成夹角布设电压极和电流极引线成夹角布设电压极和电流极引线成夹角布设 消除土壤不均匀的影响消除土壤不均匀的影响 尽可能采用反向布线的远离法尽可能采用反向布线的远离法尽可能采用反向布线的远离法尽可能采用反向布线的远离法 v 冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻 特点：特点：特点：特点： 冲击电流的波头时间为冲击电流的波头时间为冲击电流的波头时间为冲击电流
17、的波头时间为2.62.6S S（等效频率比工频高很多）等效频率比工频高很多）等效频率比工频高很多）等效频率比工频高很多） 冲击电流的值很大，可达数十千安冲击电流的值很大，可达数十千安冲击电流的值很大，可达数十千安冲击电流的值很大，可达数十千安 在冲击作用下接地极各点的电位不相等在冲击作用下接地极各点的电位不相等在冲击作用下接地极各点的电位不相等在冲击作用下接地极各点的电位不相等( (接地体不再是等位面接地体不再是等位面接地体不再是等位面接地体不再是等位面) ) 电压最大值出现的时刻不一定是电流最大值的时刻电压最大值出现的时刻不一定是电流最大值的时刻电压最大值出现的时刻不一定是电流最大值的时刻电
18、压最大值出现的时刻不一定是电流最大值的时刻 R Rchch并无实际的物理意义并无实际的物理意义并无实际的物理意义并无实际的物理意义v 冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻 单一的集中接地体（考虑火花放电的作用）单一的集中接地体（考虑火花放电的作用）单一的集中接地体（考虑火花放电的作用）单一的集中接地体（考虑火花放电的作用）（指（指（指（指2.52.53 3mm长的垂直接地极或长长的垂直接地极或长长的垂直接地极或长长的垂直接地极或长1010mm以内的水平接地极）以内的水平接地极）以内的水平接地极）以内的水平接地极）强大的冲击电流流入土壤，在土壤中会形成很强的电场强大的冲击电流流入土壤
19、，在土壤中会形成很强的电场强大的冲击电流流入土壤，在土壤中会形成很强的电场强大的冲击电流流入土壤，在土壤中会形成很强的电场当电场强度达到当电场强度达到当电场强度达到当电场强度达到8.58.5kV/cmkV/cm左右时，土壤会被击穿，发生火花放电左右时，土壤会被击穿，发生火花放电左右时，土壤会被击穿，发生火花放电左右时，土壤会被击穿，发生火花放电实验表明，当单根水平接地体的电位为实验表明，当单根水平接地体的电位为实验表明，当单根水平接地体的电位为实验表明，当单根水平接地体的电位为10001000kVkV时，火花放电区域时，火花放电区域时，火花放电区域时，火花放电区域 的直径可达的直径可达的直径可
20、达的直径可达7070cmcml 为垂直或水平接地体的长度为垂直或水平接地体的长度，m为与接地体形状有关的系数为与接地体形状有关的系数 火花放电的结果使接地极的冲击接地电阻小于工频接地电火花放电的结果使接地极的冲击接地电阻小于工频接地电火花放电的结果使接地极的冲击接地电阻小于工频接地电火花放电的结果使接地极的冲击接地电阻小于工频接地电阻阻阻阻（冲击系数）（冲击系数）v 冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻 v 冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻 伸长接地体（按波过程考虑）伸长接地体（按波过程考虑） x x=0 =0 处电流最大，电压最高，处电流最大，电压最高，处电流最大
21、，电压最高，处电流最大，电压最高，随着随着随着随着 x x 的增大逐渐减小的增大逐渐减小的增大逐渐减小的增大逐渐减小土壤电阻率愈小，电流和电压土壤电阻率愈小，电流和电压土壤电阻率愈小，电流和电压土壤电阻率愈小，电流和电压衰减愈快衰减愈快衰减愈快衰减愈快当当当当 x x 到达某一值到达某一值到达某一值到达某一值 l l 后，电流下后，电流下后，电流下后，电流下降到零，降到零，降到零，降到零，l l称为接地体的冲击有称为接地体的冲击有称为接地体的冲击有称为接地体的冲击有效长效长效长效长v 冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻冲击接地电阻 放射形接地体每根的最大长度放射形接地体每根的最大长度 接地体
22、长度大于接地体长度大于接地体长度大于接地体长度大于l l后，虽然工频接地电阻仍可随接接地体后，虽然工频接地电阻仍可随接接地体后，虽然工频接地电阻仍可随接接地体后，虽然工频接地电阻仍可随接接地体长度的增加而降低，但冲击接地电阻不再降低长度的增加而降低，但冲击接地电阻不再降低长度的增加而降低，但冲击接地电阻不再降低长度的增加而降低，但冲击接地电阻不再降低 vv 不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置 vv 不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置不同土壤电阻率地区的线路典型接地装置 谢谢大家谢谢大家!
